基于网络药理学探讨葛花治疗心肌缺血的潜在机制

黄 捡 朱 楠 吴 江 宋冬雪 庞永诚

云南中医药大学第三附属医院，云南昆明 650500

△云南中医药大学2021级中西医结合临床专业在读硕士研究生

心肌缺血（myocardial ischemia，MI）是冠状动脉疾病的表现形式之一，是一种以心脏血流量减少，导致心肌细胞供血不足，继而缺血、缺氧甚至坏死为特征的临床综合征。近年来，我国每年死于缺血性心脏病的患者数量逐年上升[1]。冠状动脉粥样硬化性心脏病是MI的主要因素。目前，改善生活方式、积极药物治疗、血运重建术等方式在一定程度上能减轻患者症状及延缓病情进展，但临床上患者常因胸闷、心慌等MI症状发作而多次复诊或再住院，且MI/再灌注损伤也会加剧上述症状[2]。现代研究表明，中草药葛花具有抗炎、抗氧化、抑制细胞凋亡、保护心血管等作用，在预防和治疗缺血性心脏病上有巨大的潜力[3-4]，因此，需要进一步的研究来确定其作用机制，并为临床研究提供参考。

1 方法与结果

1.1 葛花活性成分的筛选和靶点的预测

在TCMSP数据库中检索并进行条件筛选，删除重复值得到16种活性成分对应142个靶点，葛花活性成分信息（表1）。在Cytoscape中构建葛花-成分-靶点之间的相互作用关系图，见图1。

图1 葛花-活性成分-靶点网络图

表1 葛花活性成分基本信息

1.2 MI靶点的筛选与共同靶点的筛选

在DisGeNET、GeneCards、OMIM数据库中共筛选到MI的靶点2327个靶点。将葛花靶点与MI靶点导入Venny平台，得到共同靶点51个，见图2。

图2 葛花靶点和MI靶点的韦恩图

1.3 蛋白质相互作用（protein-protein interaction，PPI）网络

网络构建在STRING平台把共同靶点转换为PPI网络图，随后将其可视化，见图3，可见INS、EDN1、IL10、CAT、VIM等靶点与其他靶点联系密切，是葛花治疗MI的核心靶点。节点的大小与靶点的度值相关，节点越大表示度值越大。

图3 PPI网络图

1.4 基因本体（gene ontology，GO）功能富集

共获得171个与MI密切相关的项目，主要包括对外来刺激的反应、对细胞衰老的反应、对活动的反应、对纤维蛋白溶解的反应、对MAP激酶活性的正调控、细胞外间隙、胞外区、质膜、外泌体、细胞表面、相同蛋白结合、丝氨酸型内肽酶活性、细胞因子活性、蛋白质结合、钙离子结合、内肽酶活性等。根据P值分别选择10个主要项目制作GO富集分析图，见图4。

图4 GO富集分析图

1.5 京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genome，KEGG）通路富集分析

共获得38条信号通路，主要包括补体和凝血级联反应通路、流体剪切应力与动脉粥样硬化途径、MAPK信号通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用、非酒精性脂肪性肝病通路等，是葛花治疗MI的可能作用机制通路，且补体和凝血级联反应通路是葛花治疗MI相关性最高的通路，见图5。

图5 KEGG富集分析图

1.6 KEGG关系网络图的构建

图中显示葛花是通过多成分-多靶点-多通路共同发挥治疗MI的作用，见图6。

图6 KEGG关系网络图

1.7 分子对接

选取葛花的5个核心成分和对应的10个核心靶点进行分子对接，以最低结合能作为组代表，结果表明，葛花的核心成分与核心靶点具有良好的结合活性，见表2。

表2 分子对接的结合能

2 讨论

MI是指心血管灌注减少，心肌耗氧量和冠状动脉供血、供氧之间失衡所导致的心肌损伤，MI会引起心肌细胞代谢紊乱、缺血性损伤、再灌注损伤、心功能降低等[5]。现代药理学研究表明，葛花具有抗炎、抗氧化、保护心血管等作用[6]。本研究采用网络药理学方法，探讨葛花治疗MI的可能作用机制。

葛花的主要活性成分有槲皮素、山奈酚、芒柄花黄素、豆甾醇、β-谷甾醇等。其中，槲皮素、山奈酚、芒柄花黄素为植物性黄酮类化合物，研究表明黄酮类化合物具有较强的抗炎、抗氧化、抑制细胞凋亡、保护心血管等作用[7]。豆甾醇、β-谷甾醇都属于植物甾醇，具有抗炎、抗氧化等生物活性[8]。葛花治疗MI的潜在靶点有51个，其中，INS、EDN1、IL10、CAT是葛花治疗心肌缺血的核心靶点。据研究发现，INS主要通过发挥抗凋亡作用改善心脏功能，能够改善缺血和再灌注后的心脏做功，减少细胞凋亡和心肌梗死面积比[9]。EDN1是强效的缩血管物质，MI缺氧、血管内皮功能损伤后EDN1呈高水平表达，抑制EDN1可对心血管产生获益[10]。EDN1也参与调控血管平滑肌细胞增殖，其在平滑肌细胞增殖方面的作用机制可能是防止血管重构的关键靶点[11]。IL-10是炎症抑制因子，上调IL-10的表达可对MI产生获益[12]。CAT参与活性氧的代谢，黄酮类化合物可通过抑制产生活性氧相关的酶，增加细胞分泌抗氧化介质，从而减少氧化应激，保护心肌细胞免受氧化应激损伤[13]。由此可见，葛花可能通过调控细胞凋亡与增殖、抑制炎症、抗氧化应激等过程作用于MI。另外，分子对接结果显示葛花的主要活性成分与核心靶点具有良好的结合活性。

富集分析结果表明，葛花治疗MI主要涉及补体和凝血级联反应通路、流体剪切应力与动脉粥样硬化途径、MAPK信号通路等，且补体和凝血级联反应通路是与葛花治疗心肌缺血相关性最高的通路。同时研究表明，补体和凝血级联通路可调控炎症反应和凝血反应，对血液灌注、组织和细胞微环境的变化，以及细胞屏障功能产生影响[14]。另外，MAPK信号通路参与调控炎症反应、细胞应激、细胞凋亡等，在多种心血管疾病的发生发展过程中也起着十分重要的作用[15-16]。

3 小结

葛花可通过多成分、多靶点、多通路治疗MI，其机制可能是通过补体和凝血级联途径、MAPK信号通路等调控细胞凋亡、细胞应激和抑制炎症反应来干预MI的发展过程，其网络药理学研究可为葛花的临床研究提供理论支撑。