基于网络药理学探讨平阳益心饮治疗射血分数保留型心力衰竭的作用机制

汤嘉慧 王新东 董其美

1.南京中医药大学第三临床医学院心血管内科，江苏 南京 210028；2.南京中医药大学附属中西医结合医院心血管内科，江苏 南京 210028

流行病学表明射血分数保留型心力衰竭（heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF）已成为全球心力衰竭（heart failure，HF）的主流[1]，它是指左室射血分数≥50%，以左室等容舒张延长、左室舒张末压增加和左室充盈缓慢为特征的HF[2]。目前尚无确切治疗显示可以降低HFpEF 患者发病率或病死率，因此降低HFpEF 患者的发病率或病死率成为现代医学研究的热点。

中医古籍中并未记载“射血分数保留型心力衰竭”这一病名，参考其临床表现可归类于中医“心力衰竭病”的范畴。HF 是以气喘、心悸、水肿等为主症的一种病证，是许多心系疾病的最终归宿[3]。中医药因其显著优势获得社会认可，被广泛应用于治疗HF。

平阳益心饮由白茅根、丹参、枸杞子、红景天、焦栀子、鹿衔草、路路通、桑叶、丝瓜络9 味中药组成，是南京中医药大学附属江苏省中西医结合医院治疗HFpEF 的经验方，已在临床应用多年，但其具体分子机制尚未明确。本研究基于网络药理学挖掘平阳益心饮治疗HFpEF 的药效靶点和信号通路，系统阐述平阳益心饮治疗HFpEF 的科学内涵。

1 资料与方法

1.1 获取平阳益心饮的药物靶点

通过HERB 数据库（http://herb.ac.cn/）获得平阳益心饮化学成分和化合物结构，将化合物结构导入Swiss ADME平台（http:/www.swissadme.ch/）。设置纳入标准：①肠胃吸收（gatrointestinal absortion；GIabsortion）为“ High”；②5 类药性（Egan、Lipinski、Ghose、Muegge、Veber）中≥2 个为“ Yes”，将鉴定出的化学成分分子结构图上传至SwissTarget Prediction 数据库（http:/www.swisstargetprediction.ch/），按Probability>0 筛选靶点，获取相关的潜在靶点。

1.2 获取HFpEF的疾病靶点

在PhamGKB（https://www.pharmgkb.org/）、OMIM（https://omim.org/）、GeneCards（https://www.genecards.org/）数据库中检索“ HFpEF”的相关靶点，去除重复值，得到HFpEF 的疾病靶点。

1.3 筛选平阳益心饮-HFpEF交集靶点

运用Venny 2.1.0（https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/）取药物和疾病的交集靶点并绘制韦恩图。

1.4 构建“成分-疾病靶点”网络

以平阳益心饮内含有的药物名称、有效成分及疾病靶点为节点，构建“成分-疾病靶点”网络。

1.5 构建蛋白互作网络（protein-protein interaction networks，PPI）及筛选核心靶点

在STRING 数据库（https://string-db.org/）输入平阳益心饮和HFpEF 的交集靶点，构建PPI 拓扑网络。运用CytoHubba 插件筛查核心靶点，筛查条件包括Degree 值、Closeness 值、Network 值、Betweenness 值、Eigenvector 值和LAC 值。

1.6 通路富集分析

在Metascape 平台导入交集靶点，分别进行京都基因组百科全书通路富集分析（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）和基因本体功能富集分析（gene ontology，GO）分析，应用微生信平台（http：//www.Bioinformatics.com.cn）绘制通路富集分析图和生物功能分析图。

2 结果

2.1 平阳益心饮靶点

运用HERB 数据库预测平阳益心饮相关的活性成分的作用靶点，去重后得到566 个活性成分和1309 个靶点。

2.2 疾病靶点的获取

从OMIM、PhamGKB 及GeneCards 数据库获取HFpEF 靶点，去重后获得3199 个HFpEF 靶点。

2.3 成分靶点-疾病靶点交集获取

将上述获取的成分靶点与疾病靶点导入Venny 2.1.0中，共得到交集靶点524 个，韦恩图见图1。

图1 平阳益心饮药物-HFpEF 疾病靶点交集韦恩图

2.4 “成分-疾病靶点”网络可视化

使用Cytoscape 3.9.0 软件将524 个候选治疗靶点进行“成分-疾病靶点”网络可视化（图2）。

图2 成分-疾病靶点网络图

2.5 PPI的构建及核心靶点的筛选

利用STRING 对2.3 项中得到的524 个候选治疗靶点构建PPI 网络，筛选后得到524 个节点和10 371 条边的互作网络（图3）。

图3 候选治疗靶点的PPI 图

对交集靶点做核心靶点筛查：将524 个蛋白输入Cytoscape 3.9.0 软件中，利用CytoHubba 插件进行筛选。首先以Betweenness>21.28、Closeness>0.03、Degree>6.56、Eigenvector>833.26、LAC>0.04、Network>9.36，进行第一次筛选，由524 个蛋白筛选至54个，接下来再以Betweenness>75.85、Closeness>0.11、Degree>18.54、Eigenvector>3543.57、LAC>0.18、Network>34.89 进行第2 次筛选，由54 个蛋白筛选得到12 个，推测这12 个蛋白为平阳益心饮治疗HFpEF 的核心治疗靶点，依次为STAT3、SRC、AKT1、MAPK1、MAPK3、HRAS、GRB2、RELA、JUN、FYN、ESR1、EGFR。

2.6 GO分析及KEGG分析

借助Metascapes 平台进行GO 分析及KEGG通路分析。GO 分析中筛选出生物过程（biological processes，BP）、分子功能（molecular functions，MF）和细胞成分（cellular components，CC）的前10 位进行制图（图4）。结果提示，平阳益心饮可能参与细胞对氮化合物的反应、系统进程调节、循环系统过程、磷酸化的正调控等过程；在膜筏、突触后、细胞体、受体复合物等细胞组分中起作用；激活了蛋白激酶活性、蛋白酪氨酸激酶活性、激酶结合、神经递质受体活性等分子功能。KEGG 共富集到235 条通路，前20 条通路用气泡图展示（图5），包括癌症相关通路、cGMP-PKG 信号通路、cAMP 信号通路、脂质与动脉粥样硬化等。

图5 KEGG 通路富集分析气泡图

3 讨论

平阳益心饮具有平肝潜阳、利水消肿的作用，能显著改善HFpEF 的症状。通过PPI 网络分析，验证了AKT1、SRC、STAT3 等靶点是平阳益心饮治疗HFpEF 的核心靶点。AKT1 的激活证实其可以促进心肌细胞的生长和增殖，从而强化心脏修复[4-5]。AKT1 蛋白的缺失可能导致早期收缩功能障碍，进而形成HF[6]。SRC 是一种在细胞黏附、细胞更迭和细胞迁移等过程中发挥作用的非受体酪氨酸激酶，研究表明，SRC 激酶在纠正心脏肥大及重塑中发挥至关重要的作用[7]。SRC 磷酸化能改善细胞间通讯，降低心律失常诱导性，改善HF 症状[8]。STAT3 是一种转导蛋白和活性因子，研究发现STAT3 及其相关的信号通路在心血管系统中也起着关键的调节作用[9-10]。研究表明，STAT3 的激活可以减少心肌细胞凋亡，促进心肌分化，从而改善心肌重塑和纤维化[11]。

平阳益心饮治疗HFpEF 主要参与调控癌症相关通路、cGMP-PKG 信号通路、cAMP 信号通路、脂质与动脉粥样硬化信号通路等，主要涉及细胞对氮化合物的反应、磷酸化的正调控和循环系统等生物过程，膜筏、突触后和细胞体是参与反应的重要细胞组分，分子功能主要包括蛋白激酶活性、蛋白酪氨酸激酶活性和激酶结合等。

循证医学证实，癌症与HF 具有共同的危险因素和信号通路，并且相互促进发展[12]。动脉粥样硬化是心血管疾病的危险因素之一，能参与血管内皮损伤、心脏结构或功能改变等病理过程。因此，抗动脉粥样硬化治疗有助于修复血管内皮损伤和对抗心肌重构，在HF 的发展过程中发挥着重要作用[13]。cAMP 的增加可以维持心肌钙稳态及心肌收缩舒张功能，减少心肌细胞凋亡[14]。cGMP-PKG 信号通路通过调控炎症、氧化应激和钙离子浓度来减少血管硬化，从而影响心室重构，改善HF[15]。

综上所述，平阳益心饮治疗HFpEF 可能是作用于AKT1、SRC、STAT3 等靶点来调节癌症相关通路、cGMP-PKG 信号通路、cAMP 信号通路和脂质与动脉粥样硬化等信号通路，主要涉及细胞凋亡、细胞增殖等机制，主要集中于膜筏、突触后、细胞体等区域。这为进一步深入探讨其作用机制提供了参考依据，目前仍需进一步实验证实。