基于網絡藥理學探究人參-三七藥對改善無癥狀性心肌缺血作用機制

梁慧慧 張世亮

摘要 目的：借助網絡藥理學研究人參-三七藥對治療無癥狀性心肌缺血的作用機制。方法：借助中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（TCMSP），以“人參”“三七”為檢索詞獲取藥物成分及作用靶點，運用UniProt對基因靶點標準化處理，利用Cytoscape 3.7.2軟件構建成分-靶點網絡圖;以GeneCards平臺挖掘SMI作用靶點;使用韋恩圖得到藥物-疾病交集靶點。基于STRING數據庫構建蛋白質-蛋白質相互作用（PPI）網絡，進行可視化分析，篩選核心靶點。利用Metascape數據庫及微生信在線繪圖平臺對藥物-疾病核心靶點進行基因本體（GO）富集分析和京都基因和基因組百科全書（KEGG）富集分析。結果：共得到22個活性成分，4個共有成分，125個作用靶點，1 242個SMI相關靶點，94個交集靶點，39個核心靶點。主要的活性成分包括山柰酚、槲皮素、β-谷固醇等，后二者為藥對共有成分;核心靶點包括IL6、VEGFA、TNF、TP53等。GO富集分析發現積極調控細胞遷移、細胞對脂質的反應、肌肉細胞增殖、活性氧代謝過程、細胞對氧化應激的反應等生物過程;KGEE通路分析得到糖尿病并發癥中的AGE-RAGE信號通路、癌癥的途徑、IL-17信號通路、HIF-1信號通路、松弛素信號通路等通路。結論：本研究表明人參-三七藥對可通過參與上述生物過程調控信號通路發揮抗炎、抗細胞凋亡、改善血管通透性等作用，進一步說明了人參-三七治療SMI的通路較多，機制較復雜。

關鍵詞 人參;三七;無癥狀性心肌缺血;網絡藥理學;活性成分;信號通路

To Explore the Mechanism of Radix Ginseng-Radix Notoginseng on Improving Asymptomatic Myocardial Ischemia Based on Network Pharmacology

LIANG Huihui1，ZHANG Shiliang2

（1 Shandong University of Traditional Chinese Medicine，Ji′nan 250014，China; 2 Shandong University of Traditional Chinese Medicine Affiliated Hospital Heart Disease 4，Ji′nan 250014，China）

Abstract Objective：To study the mechanism of Radix Ginseng-Radix Notoginseng in the treatment of asymptomatic myocardial ischemia（SMI） by network pharmacology.Methods：With the help of TCMSP database，we used “Radix Ginseng” and “Radix Notoginseng” as search terms to obtain drug components and targets，and UniProt to standardize gene targets.We used Cytoscape 3.7.2 software to construct component-target network diagrams; used GeneCards platform to mine SMI targets; used Venn diagrams to obtain drug-disease intersection targets.A protein interaction network（PPI） was constructed based on the STRING database for visual analysis and screening of core targets.GO enrichment analysis and KEGG pathway analysis of core drug-disease targets were performed using Metascape database and WeChat online mapping platform.Results：A total of 22 active ingredients were obtained by analysis，4 common ingredients，125 targets，1242 SMI related targets，94 intersection targets，39 core targets.Among the main active ingredients are kaempferol，quercetin，β-guillotine，The latter two are the common components of the drug; core targets include IL6，VEGFA，TNF，TP53 and etc.GO enrichment analysis found that active regulation of cell migration，cell response to lipid，muscle cell appreciation，active oxygen metabolism process，cell response to oxidative stress and other biological processes; KGEE pathway analysis obtained AGE-RAGE signaling pathway，cancer pathway，IL-17 signaling pathway，HIF-1 signaling pathway，relaxin signaling pathway and so on in diabetic complications.Conclusion：In this study，Radix Ginseng-Radix Notoginseng drugs can play anti-inflammatory，anti-apoptosis and improve vascular permeability through regulating signaling pathway，further explained that Radix Ginseng-Radix Notoginseng treatment SMI more pathways，the mechanism is more complex.

Keywords Radix Ginseng; Radix Notoginseng; Asymptomatic myocardial ischemia; Network pharmacology; Active components; Signal path

中圖分類號：R256.2;R541文獻標識碼：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2022.02.004

無癥狀性心肌缺血（Silent Myocardial Ischemia，SMI）又稱隱匿性冠心病、無痛性冠心病，是慢性冠脈綜合征中常見的類型之一[1]。臨床研究證據表明患者有心肌缺血，但無胸悶、胸痛等典型的臨床癥狀[2-3]。多數常因發現困難、就醫不及時，出現嚴重的并發癥如急性心肌梗死、心律失常，甚至猝死。目前無癥狀心肌缺血的治療與有心絞痛癥狀的冠心病患者相同如硝酸酯類制劑、抗血小板制劑、降脂藥及β受體阻滯劑等，但有一定的局限性，且預后較差[4]。而在心血管疾病防治中，中醫的優勢日漸突出[5-7]。

人參為五加科植物的根，在現存最早的《神農本草經》中記載了“人參可補五臟、安精神”，具有大補元氣、復脈固脫的功效[8-9]。三七為五加科人參屬植物三七的塊根，被譽為“參中之王”，具有化瘀止血、活血止痛功效[10]。且人參、三七同屬五加科植物，同宗不同效，《本草綱目拾遺》有云：“人參補氣第一，三七補血第一，味同而功亦等。”二者共奏補氣生血、補氣活血之功，故兩藥合用較單藥療效顯著。現代藥理學研究表明，人參的主要成分為人參皂苷，具有抗氧化、抗腫瘤、抗心肌缺血、抗衰老、改善記憶力等的藥理活性[11]。盧淑立等[12]研究發現三七在治療冠心病、高血壓等心血管疾病方面療效好。

網絡藥理學搭建了中醫藥與現代藥理學的橋梁，為中醫藥的研究提供了平臺[13]。本研究以人參-三七藥對為例，借助于網絡藥理學，闡明中醫藥治療SMI的作用機制，為進一步研究奠定基礎。

1 資料與方法

1.1 人參、三七藥對活性成分的獲取與篩選 在中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform，TCMSP，http：//lsp.nwu.edu.cn/tcm-spsearch.php）中以“人參”“三七”為檢索詞，按口服生物利用度（OB）≥30%，類藥性（DL）≥0.18條件篩選出有效成分，通過該數據庫導出所選活性成分對應的靶點。然后將導出的靶點導入UnitProt數據庫（https：//www.unitprot.org/）進行基因的標準化處理。

1.2 SMI疾病靶點的獲取與預測 在GeneCards數據庫中以“Silent Myocardial Ischemia”為關鍵詞進行檢索，得到疾病相關的靶點信息。

1.3 活性成分-靶點網絡構建與分析 將人參、三七的活性成分及作用靶點導入Cytoscape 3.7.2軟件，構建其活性成分-靶點網絡圖。

1.4 蛋白質-蛋白質相互作用（PPI）網絡的構建與分析 將交集靶點輸入STRING數據庫，限定物種為人，構建PPI網絡圖。根據節點度（Degree）值進行篩選，得到核心作用靶點。

1.5 富集分析及生物通路 將核心靶點導入Metascape進行富集通路分析，利用微生信在線繪圖得到生物過程分析圖，通過通路富集結果對人參-三七治療SMI的作用機制進行預測。

2 結果

2.1 活性成分的靶點篩選及預測 利用TCMSP數據庫藥物成分搜索，將得到的成分按照口服生物利用度（OB）≥30%、類藥性（DL）≥0.18為條件進行篩選。得到人參有效成分19個，三七有效成分7個，二者共有成分4個。去除重復值得到22個活性成分。見表1。

2.2 成分-靶點網絡圖的構建 利用TCMSP網絡數據庫，將人參-三七藥對的22個有效成分在數據庫內進行檢索，獲取其有效成分相對應的靶點共125個。并將其導入UnitProt數據庫進行基因名標準化處理，再通過Cytoscape 3.7.2軟件構建“人參-三七有效成分-靶點”網絡。見圖1。圖中節點越大，成為藥物治療疾病關鍵成分的可能越大。

2.3 SMI相關靶點蛋白相互作用網絡構建 通過GeneCards數據庫篩選的與SMI相關的靶點有1 242個。將藥物靶點與疾病靶點映射取交集，再將交集靶點基因導入Cytoscape 3.7.2軟件，構建蛋白互作網絡圖。見圖2。

2.4 核心靶點的篩選 通過Cytoscape 3.7.2軟件對該網絡進行可視化分析，以Degree值大于等于21為篩選標準，得到39個核心靶點。見圖3。其中位居前5位的是IL6、VEGFA、TNF、TP53、NOS3。

2.5 生物通路及富集分析 將篩選出的39個核心靶點進行富集分析，獲得所參與的生物過程及通路。利用微生信平臺繪制生物過程圖，可以看出富集在積極調控細胞遷移和細胞對脂質的反應這2個生物過程的基因數最多。見圖4。利用Metescape數據庫進行KEGG通路分析。見表2、圖5。不同顏色節點表示不同通路，節點顏色越深基因表達的顯著性越強。可以看出人參-三七治療SMI的通路較多，機制較復雜。

3 討論

SMI是冠心病的一種類型，雖無胸悶、胸痛的癥狀，但基本的病機與冠心病相同，故可歸屬于中醫“胸痹心痛”的范疇。其基本病機為氣虛血瘀，氣虛無力推動血液運行，氣血運行不暢，加重血瘀，故不通則痛[14]。人參為大補元氣之要藥，三七為活血的常用藥物，且氣與血存在“氣為血之帥，血為氣之母，氣可行血、也可活血”的關系，故二者合用可增強其功效。獨方“人參四物湯”中以人參為君藥，配以活血藥物，其中三七為粉劑隨藥沖服，在治療心血管疾病中取得了滿意的效果[15]。

本研究借助網絡藥理學較為系統地探討了人參-三七治療SMI的作用機制。分析結果顯示，共獲取到22種有效成分，如山柰酚、槲皮素、β-谷甾醇等。山柰酚為黃酮醇類化合物，現代藥理學表明山柰酚具有抗氧化、抗炎、抗癌和預防心血管疾病等多種藥理活性[16]。槲皮素在心血管疾病治療中廣泛應用，可用來降血脂、抗動脈粥樣硬化、抗心肌缺血等[17]。β-谷甾醇是植物甾醇，是細胞膜重要的組成成分，最常用來降低膽固醇，除此之外，還具有抗炎、抗細胞凋亡、抗氧化、抗腫瘤等藥理作用[18-19]。以上各個成分之間存在相互關系，協同作用。

由核心基因PPI網絡圖可知，涉及的核心靶標有IL6、VEGFA、TNF、TP53、NOS3等。IL-6、TNF-α作為重要的炎癥介質，其含量可反映組織損傷的程度，與疾病的進展密切相關，炎癥介質的測定為防治冠心病提供新思路[20-22]。VEGF通常被稱為VEGF-A，能夠特異性作用于血管內皮細胞，具有促進血管內皮細胞增殖和遷移、抑制內皮細胞凋亡、促進血管新生，研究證明可促進缺血性心臟病患者血管新生[23]。TP53又稱P53是一種抑癌基因，是細胞生長周期中的調節因子，與細胞周期調控、細胞分化、細胞凋亡等途徑有關[24]。NOS3（內皮型一氧化氮合成酶）主要分布在冠狀動脈和心肌細胞的內膜上，可參與氨基酸的代謝，同時生成一氧化氮（NO），NO具有舒張血管、改善內皮血管通透性、抑制血小板和白細胞黏附等重要功能，參與多種疾病的病理生理過程[25]。

GO生物過程富集分析和KEGG信號通路結果顯示，人參-三七藥對治療SMI可能參與積極調控細胞遷移、細胞對脂質的反應、肌肉細胞增殖、活性氧代謝過程、細胞對氧化應激的反應等生物過程以及KEGG通路中糖尿病并發癥中的AGE-RAGE信號通路、IL-17信號通路、HIF-1信號通路、松弛素信號通路、VEGF信號通路、核因子κB信號通路等通路，其中最主要的通路是糖尿病并發癥中的AGE-RAGE信號通路，方穎等[26-28]以神經病變的大鼠為模型發現AGE-RAGE信號通路可激活核因子κB，上調炎癥信號轉導，促進IL、TNF等炎癥介質的釋放，引發異常的炎癥和免疫反應，導致組織處于持續損傷的狀態。此外，AGE-RAGE信號通路激活內皮細胞產生過多VEGF（血管內皮生長因子）誘發血管新生，增加血管的通透性，造成內皮的損傷[29]。張雷[30]實驗研究中發現AGE-RAGE信號通路在促進人平滑肌細胞凋亡和血管鈣化中起關鍵的作用，而且血管鈣化是冠心病危險因素之一。

本研究初步闡明了人參-三七藥對中山柰酚、槲皮素、β-谷甾醇等成分治療SMI的潛在作用機制。其活性成分作用于相關的靶點基因，靶點基因參與生物過程，調控信號通路，最終發揮抗炎、抗細胞凋亡、改善血管通透性等藥理學作用，為后續新藥的開發提供科學的證據。

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（2021-01-08收稿 本文編輯：魏慶雙）