基于網絡藥理學探討參附注射液中人參皂苷及生物堿治療病態竇房結綜合征的作用機制*

羅植允 黎燚華 趙新軍 褚慶民 羅川晉 都治伊 康 亮 李 榮△

（1.廣州中醫藥大學，廣東 廣州 510405；2.廣州中醫藥大學第一附屬醫院，廣東 廣州510405）

病態竇房結綜合征（SSS）是多種病因導致竇房結的起搏和傳導功能發生改變，從而引起以多種心律失常為特征的臨床綜合征，嚴重者可導致猝死［1］。植入電子起搏器是目前有效的治療SSS方法，但其屬于有創治療，且價格昂貴，并發癥常見，故尋求理想、有效的藥物治療仍然是目前SSS研究中的難題。SSS屬于中醫學“遲脈癥”“眩暈”“厥證”等范疇，其根本病機為心腎陽虛，心氣不足，陽氣失展，無力鼓動血脈運行，治療以溫陽益氣為原則。

參附注射液（SFI）源自中藥名方參附湯，是由紅參、黑附子的有效成分提取而成。參附注射液中黑附子大辛大熱，補火助陽；紅參乃大補元氣之要藥；二藥合用有益氣溫陽之功，可助氣脈流通及心臟傳導功能的恢復?，F代藥理研究發現，人參皂苷和烏頭類生物堿是SFI的主要成分［2］，人參皂苷和生物堿能增強竇房結興奮性，改善竇房、房室傳導［3］，在臨床上可有效治療SSS，且無明顯毒副作用，但具體作用機制尚未得到闡釋。本研究采用網絡藥理學方法對SFI的主要成分人參皂苷及生物堿治療SSS的機制進行分析，旨在為進一步的實驗研究和臨床應用提供思路。

1 材料與方法

1.1 SFI中人參皂苷及生物堿成分數據獲取 利用Pub Med查閱近5年報道的關于SFI成分的文獻，搜集SFI中的人參皂苷及生物堿成分數據，并通過Pub Chem 數據庫（https：//pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/）獲取具體成分信息，建立成分信息表。

1.2 人參皂苷及生物堿成分靶點預測 利用SEA（http：//sea.bkslab.org/）、HitPick（http：//mips.helmholtzmuenchen.de/hitpick/cgi-bin/index.cgi?content=help.html）及 Swiss Target Prediction（http：//www.swisstargetprediction.ch/）數據庫預測各成分的作用靶點。

1.3 SSS疾病靶點獲取和成分-映射靶點網絡構建 利用Gene Cards（https：//www.genecards.org/）檢索病竇綜合征疾病相關靶點。Gene Cards數據庫中每一個靶點均對應一個Score值，Score值反映基因與疾病的緊密關系，并考慮與疾病相關來源的可靠性。保留Score值大于等于中位數的靶點，并與成分靶點信息進行對比，構建韋恩圖，交集部分靶點即為SFI中人參皂苷及生物堿治療SSS可能的作用靶點，稱為映射靶點。利用Cytoscape軟件構建成分-映射靶點網絡。

1.4 映射靶點蛋白互作網絡構建分析 利用STRING（https：//string-db.org/）數據庫分析靶蛋白的相互作用關系。最低相互作用閾值設置為“highest confidence”（0.90），并利用Cytoscape軟件構建PPI網絡。

1.5 KEGG通路富集分析 將映射靶點數據通過DAVID（https：//david.ncifcrf.gov/）進行KEGG通路富集分析。設定P＜0.01，按照涉及的基因數目（Count）從大到小排序，篩選排名前20的KEGG通路。

2 結 果

2.1 SFI中人參皂苷及生物堿的成分信息 見表1。通過文獻查閱，共獲得了SFI 24個人參皂苷和22個生物堿成分［4-10］。

2.2 人參皂苷及生物堿成分的預測靶點 通過SEA、HitPick、Swiss Target Prediction數據庫獲得成分靶點300個，其中人參皂苷類靶點200個、生物堿類靶點125個。

2.3 SSS疾病靶點獲取和成分-映射靶點網絡構建 通過Gene Cards數據庫共獲得SSS相關靶點641個，按照靶點的Score值≥中位數（7.6）為篩選條件，共得到疾病靶點318個。將疾病靶點與成分靶點進行對比，發現成分與疾病交集靶點47個，其中人參皂苷與SSS交集靶點33個，生物堿與SSS交集靶點20個，見圖1。PI3KCA、REN、AKT1、MTOR、AGTR1、SLC6A4為3者共同映射靶點。

表1 SFI中人參皂苷與生物堿的成分信息

圖1 人參皂苷、生物堿與SSS映射靶點圖

成分-映射靶點網絡見圖2。節點的自由度越大說明該節點在網絡中的作用越重要。自由度排名前5的成分為人參皂苷Rh4、人參皂苷Rk3、準噶爾烏頭堿（songorine）、烏頭堿（aconitine）、烏頭原堿（aconine）。

圖2 成分-映射靶點網絡

此外，靶點Score值反映了疾病靶點的重要性及其來源的可靠性。在網絡中，SCN5A（Score=151.42）與準噶爾烏頭堿有作用關系，提示準噶爾烏頭堿可能通過作用于SCN5A而對SSS起作用；KCNH2（Score=32.25）與10個生物堿成分（占比50%）有作用關系；VEGFA（Score=24.51）與22個人參皂苷類成分（占比96%）有作用關系，見圖3。因此我們推測，SFI中人參皂苷類及生物堿類成分通過作用于VEGFA、SCN5A、KCNH2治療SSS的可能性較大。

圖3 關鍵化合物與靶點關聯圖

2.4 映射靶點PPI網絡構建成分與疾病映射靶點的PPI網絡 見圖4。網絡中共有40個節點，88條邊，說明在SFI治療SSS的作用靶蛋白之間存在復雜的相互作用關系。自由度值前5的靶點為PIK3CA、STAT3、SRC、AKT1、VEGFA，推測這些靶點可能是 SFI治療SSS的關鍵作用靶點。

圖4 映射靶點PPI網絡

2.5 人參皂苷、生物堿治療SSS的KEGG通路分析 根據P＜0.01共確定了43條KEGG通路，Count排名前20的通路見圖5。由圖中可以看出，SFI成分主要通過調節HIF-1信號通路、PI3K-Akt信號通路、RAP1信號通路、TNF信號通路、RAS信號通路、雌激素信號通路等起到治療SSS的作用。

圖5 映射靶點KEGG通路分析

2.6 人參皂苷、生物堿治療SSS的協同作用分析 人參和附子在治療SSS過程中并不是單獨起作用，而是一個協同增效的過程。筆者將人參皂苷與SSS交集靶點及生物堿與SSS交集靶點分別進行KEGG通路富集，發現人參皂苷和生物堿能共同調節HIF-1信號通路、ErbB信號通路等，見圖6。

3 討論

圖6 人參皂苷、生物堿靶點的共同KEGG通路

SSS的發病機制與心肌細胞膜上離子通道的改變、竇房結細胞減少及竇房結結構重塑密切相關［11］，而目前多項研究已證實了SFI對于SSS的治療有效性。在本研究中，通過網絡藥理學的方法，筆者發現SFI可能是通過作用于SCN5A、KCNH2、VEGFA等與SSS關系密切的靶點而發揮治療作用的。研究發現，SCN5A編碼心肌細胞膜上Na+通道、KCNH2編碼Kv11.1通道，兩者的突變或缺失均可使離子通道異常，導致傳導時間延長，從而引起心律失常［12-13］；VEGFA是血管內皮生長因子家族的成員，VEGF在竇房結的結構和功能發育中發揮重要作用，能促進缺血心肌組織血管再生和側支循環的建立［14］。通過成分-映射靶點網絡可以發現，準噶爾烏頭堿與SCN5A相關聯，提示準噶爾烏頭堿可能通過作用于SCN5A，從而對心肌細胞膜上Na+通道起調節作用，最終影響SSS的發生；50%的生物堿成分可作用于KCNH2，提示這些生物堿類可能是通過調節心肌細胞膜上Kv11.1通道功能對SSS起治療作用；同時，約96%的人參皂苷類成分可作用于VEGFA，這提示促進竇房結及其周圍組織修復可能是SFI中人參皂苷類化合物發揮治療效應的主要方式。此外SFI治療SSS還與PI3KCA、STAT3、SRC、AKT1等靶點有關。這些靶點與細胞凋亡密切相關，研究表明，細胞凋亡影響著心臟傳導系統的發育和成熟，并在竇房結缺血再灌注損傷中發揮重要作用［15］。

KEGG通路分析提示映射靶點主要富集在HIF-1信號通路、PI3K-Akt信號通路、RAP1信號通路、TNF信號通路、RAS信號通路、雌激素信號通路等。HIF-1信號通路與傳導系統竇房結、房室結、浦肯野氏纖維對缺氧的適應有關［16］。TNF信號通路介導的炎癥反應在房顫、室性心律失常等疾病的發生中具有重要作用［17］。雌激素對心血管系統有保護作用，雌激素水平減少與女性圍絕經期心律失常密切相關［18］。由此推測，SFI主要通過以上通路發揮調控細胞凋亡、調節離子通道功能、抑制炎癥反應等來治療SSS。

值得注意的是，本研究還發現人參皂苷和生物堿有共同的作用靶點，調節共同的信號通路，說明SFI中人參皂苷和生物堿在治療SSS過程中可發揮協同作用，這與中醫藥物相使配伍增效的機制相契合。

綜上所述，SFI中人參皂苷與生物堿在治療SSS中起協同作用，涉及調節離子通道功能、組織修復、抑制凋亡和炎癥反應等多個靶點和通路。本研究為SFI治療SSS的進一步實驗研究和臨床應用提供理論依據和思路，但其作用機制仍待進一步驗證。