中藥復方專利治療心力衰竭用藥規律及其核心藥物作用機制研究

鐘 勰，陳向云，張 瑤，詹家儀，彭 芳，唐文超，李堯鋒

(貴州中醫藥大學 基礎醫學院，貴州 貴陽 550025)

心力衰竭是指由于心功能不全從而出現各種心臟循環障礙證候群的現象，可能導致呼吸困難、心律失常、肺水腫等癥狀，嚴重時還可引發心源性休克，是心臟疾病的終末階段[1]。心力衰竭治療方法的改善雖然提高了心力衰竭患者的生存率，降低了住院率，但預后仍不盡如人意，因其發病率高、死亡率高，是目前心血管疾病防治中亟待解決的問題之一[2]。

在心力衰竭的防治中，中醫藥因具有多成分、多靶點、多途徑的作用特點，在控制癥狀、降低病死率及再住院率等方面呈現出獨特優勢[3]。網絡藥理學從“疾病-基因-靶點-藥物”的角度研究中藥，契合中藥復方“多成分、多靶點、多途徑”協同作用的特點，也符合中醫理論中的“整體觀”和“辨證論治”思想。

本研究收集、整理、歸納了國家專利數據中治療心力衰竭的中藥復方，分析其配伍用藥規律，并應用網絡藥理學對核心藥物作用機制進行分析，探尋中醫藥治療心力衰竭的用藥規律及其藥物作用機制。

1 資料與方法

1.1 數據來源及檢索方法

登錄“中國國家知識產權局”網站(https：//www.cnipa.gov.cn/)，以 “心衰and中藥”及“心力衰竭and中藥”進行檢索，專利公布時間為2002年1月-2021年2月，收集中藥復方專利。

1.2 納入標準與排除標準

納入治療心力衰竭的相關中藥復方專利及中藥提取物專利，包含丸劑、散劑、膠囊、湯劑等劑型；排除食品、酒水及保健品類專利。將藥物組成相同的條目合并為1條。

1.3 數據規范及錄入

以2020年版《中華人民共和國藥典》為標準進行數據規范[4]。將專利中出現的中藥及其藥性、藥味、歸經、功效分類等數據錄入Excel，建立心力衰竭中藥復方數據庫，若有《中華人民共和國藥典》未收錄的藥物則參考2006年版《中藥大辭典》[5]。數據規范并錄入后再請兩人進行兩次數據審核，將相異率控制在5%以下。

1.4 數據挖掘與統計

將中藥數據導入SPSS 26.0軟件中，進行頻數統計和藥物功效、性味、歸經、主治證型等分析，統計不同證型的用藥頻次規律，并制作相關圖表。根據詞頻g指數閾值法篩選高頻藥物，使用SPSS Modeler軟件中的Apriori 算法，分析常用藥物的對藥及角藥配伍規律，構建藥物關聯網絡圖并獲得核心藥物。

1.5 核心藥物活性成分及作用靶點篩選

通過中藥系統藥理學分析平臺TCMSP(https：//old.tcmsp-e.com/tcmsp.php)，設置 ADME 參數(OB≥30%、DL≥0.18)，篩選核心藥物活性成分及相關作用靶點，并通過Uniprot數據庫(https：//www.uniprot.org/)規范靶點名稱。

1.6 核心藥物治療心力衰竭靶點篩選

使用CTD(http：//ctdbase.org)、OMIM(https：//omim.org)、GeneCardes(https：//www.genecards.org)數據庫篩選心力衰竭相關靶點。采用Venny分析將藥物活性成分作用靶點與疾病相關靶點進行匹配，得到核心藥物治療心力衰竭的潛在靶點。

1.7 靶點蛋白互作分析及基因功能和通路富集分析

應用STRING數據庫(https：//www.string-db.org)對潛在靶點進行蛋白相互作用分析，將結果導入Cytoscape 3.8.0軟件(https：//cytoscape.org/)中，構建蛋白相互作用關系網絡圖，并運用MCC算法篩選出核心靶點。應用DAVID數據庫(https：//david.ncifcrf.gov)對潛在靶點進行GO富集分析和KEGG信號通路富集分析，設定閾值P<0.05。

1.8 藥物活性成分-靶點-信號通路網絡構建

應用Cytoscape 3.8.0軟件構建藥物活性成分-靶點-信號通路網絡，并使用Network Analyzer分析網絡特征。

2 結果

2.1 中藥頻次統計

檢索出治療心力衰竭中藥復方專利161項，涉及中藥432味，復方中最多藥味數為51，最少藥味數為2，平均12味。頻次在5次及以上的中藥有78味，共出現1 270次，占總頻次的70.32%，為常用藥物；詞頻g指數閾值確定高頻藥物的臨界值為20.7[6]，頻次在21次及以上的中藥為高頻藥物，經統計有18味。見表1。

表1 治療心力衰竭中藥復方專利常用藥物 (頻次≥5)

2.2 常用中藥功效、性味、歸經分析

經統計，常用中藥功效分類涉及19類，累計頻次1 270次，占比較高的4類中藥為補氣藥(297次，23.39%)、活血藥(289次，22.76%)、利水滲濕藥(122次，9.61%)、溫里藥(81次，6.38%)，見圖1-A；常用中藥藥性有性溫、平、微寒、寒、微溫、涼、大熱、大寒和熱9種，以溫性(25次，32.05%)和平性(19次，24.36%)為主，見圖1-B；藥味有甘、苦、幸、酸、淡、澀和咸7種，以辛(52次，29.55%)、甘(50次，28.41%)和苦(45次，25.57%)為主，見圖1-C。常用中藥的歸經主要以歸肝(36次，17.82%)、脾(36次，17.82%)、心(32次，15.84 %)、肺(31次，15.35%)、腎(29次，14.36%)、胃經(22次，10.89%)為主，見圖1-D。

圖1 中藥復方治療心力衰竭常用藥物功效分類、藥性、藥味及歸經統計

2.3 復方專利主治證型及其常用藥物分析

依據《中醫內科學》標準，將治療心力衰竭161首復方專利主治證型分為氣虛血瘀型、陽虛水泛型、氣陰兩虛型和喘脫危證型4類；其中以氣虛血瘀型(72次，44.72%)和陽虛水泛型(65次，40.37%)占比較多，主治證型及常用藥物頻次統計，見表2。

表2 復方專利主治證型及常用藥物頻次統計

2.4 藥物相關性分析

對常用藥物進行Aprirori算法相關性分析，得到黃芪-丹參、黃芪-茯苓、黃芪-附子等10個支持度≥16%、置信度≥60%的高頻藥對，見表3；得到丹參-附子-黃芪、黃芪-葶藶子-茯苓、丹參-桂枝-黃芪等10個支持度≥12%、置信度≥60%的高頻角藥，見表4。通過構建藥物關聯網絡圖并獲得復方專利治療心力衰竭核心藥物組黃芪-丹參-茯苓-附子，見圖2。

表3 治療心力衰竭復方高頻藥對

表4 治療心力衰竭復方高頻角藥

圖2 心力衰竭中藥復方藥物關聯網絡

2.5 核心藥物黃芪、丹參、茯苓、附子治療心力衰竭潛在靶點篩選

本研究在TCMSP數據庫中獲得黃芪活性成分20個，丹參活性成分65個，茯苓活性成分15個，附子活性成分21個，共121個，其作用靶點153個。在CTD、OMIM、GeneCardes數據庫中得到心力衰竭相關疾病靶點434個。兩者交集分析得到共同靶點43個，即黃芪、丹參、茯苓、附子等治療心力衰竭的潛在作用靶點。

2.6 核心藥物治療心力衰竭靶點蛋白互作分析

應用STRING數據庫對上述43個靶點進行蛋白互作分析，共涉及43個節點和346條邊，見圖3-A。運用MCC算法找出該蛋白互作網絡的核心靶點，包括IL-6、TNF、VEGFA、CCL2、IL1B、MPO、PTGS2、MAPK1、TP53和MAPK14，見圖3-B。

2.7 核心藥物治療心力衰竭靶點GO和KEGG分析

應用DAVID數據庫對上述43個靶點進行GO分析和KEGG分析。GO分析顯示顯著富集的分子功能(molecular function)包含33個條目，包括蛋白結合(protein binding)、金屬離子結合(metal ion binding)等；生物過程( biological process )有234個條目，包缺氧應答(Response to hypoxia)、血管生成(Angiogenesis)、炎癥反應(Inflammatory response)等；細胞組分( cellular component)有27個條目，包括細胞質膜(Plasma membrane)、細胞質(cytosol)、線粒體(Mitochondrion)等，見圖4-A。

KEGG分析結果顯示顯著富集的生物信號通路90條，包括腫瘤壞死因子信號通路(TNF signaling pathway)、PI3K-AKT信號通路(PI3K-Akt signaling pathway)、缺氧誘導因子信號通路(HIF-1 signaling pathway)、T細胞受體信號通路(T cell receptor signaling pathway)、cGMP-PKG信號通路(cGMP-PKG signaling pathway)、血管內皮生長因子信號通路(VEGF signaling pathway)、Toll樣受體信號通路(Toll-like receptor signaling pathway)、腎上腺素信號傳導(Adrenergic signaling in cardiomyocytes)、鈣信號通路(Calcium signaling pathway)等與心力衰竭密切相關的信號通路，見圖4-B。

圖4 黃芪、丹參、茯苓、附子治療心力衰竭靶點GO富集分析與KEGG分析

2.8 核心藥物治療心力衰竭有效成分-靶點-信號通路網絡

應用Cytoscape軟件繪制核心藥物有效成分-靶點-信號通路關系網絡，涉及有效成分72個、靶點27個、信號通路12條。網絡中度值靠前的活性成有槲皮素、山柰酚、木犀草素、丹參酮IIA、常春藤皂甙元、Deltoin等；度值靠前的靶點有PTGS2、NOS2、GSK3B等；度值靠前的通路有TNF信號通路、PI3K-Akt信號通路、HIF-1信號通路等。見圖5。

圖5 黃芪、丹參、茯苓、附子治療心力衰竭有效成分-靶點-信號通路網絡

3 討論

心力衰竭是多種心臟疾病的終末階段，也是導致死亡的主要原因之一，且發病率呈逐年上升趨勢[7]。本研究通過對161項治療心力衰竭的國家中藥復方專利進行數據挖掘，發現治療心力衰竭的常用藥物多為補氣藥、活血藥，其次是利水滲濕藥和溫里藥。藥物的性味歸經顯示，心力衰竭用藥主要以溫藥、平藥居多，溫性藥在心力衰竭治療中應用廣泛。五味中，心力衰竭用藥主要為辛味、甘味和苦味藥。高頻藥物以黃芪、丹參、茯苓和附子使用最多，其次是葶藶子、麥冬、桂枝、川芎、人參、當歸等。

主治證型分析的結果顯示，中藥專利復方治療心力衰竭氣虛血瘀型以使用補氣藥黃芪與活血藥丹參頻次最高；陽虛水泛型以使用溫里藥附子與利水滲濕藥茯苓最多；氣陰兩虛型以使用補氣藥黃芪、利水滲濕藥茯苓和補陰藥麥冬最多；喘脫危證型以使用補氣藥人參和溫里藥附子頻次最高。可見心力衰竭的用藥配伍主要圍繞補氣藥搭配活血藥、溫里藥、利水滲濕藥等進行組方遣藥，體現了益氣活血、溫陽利水法在治療心力衰竭中的運用[8-9]。

本研究通過分析獲得高頻核心藥物組黃芪、丹參、茯苓、附子，其中黃芪的活性成分槲皮素、山柰酚，丹參的活性成分木犀草素、丹參酮IIA，茯苓的活性成分常春藤皂甙元，附子的活性成分Deltoin等均可能是其發揮作用的主要活性成分。槲皮素能降低心力衰竭患者血液中TNF-α、IkBα、IL-10和IL-1β的表達量[10]，預防血管緊張素II誘導的心肌纖維化，抑制成纖維細胞的增殖和遷移[11]。山柰酚可抑制炎癥和氧化應激反應，并預防血管緊張素II誘導的心室重構[12]。木犀草素可調控STAT3、NF-κB、AP-1等因子發揮抗炎、抗氧化作用，從而保護心肌細胞[13]。丹參酮ⅡA能夠明顯抑制血管緊張素II誘導的細胞擴增和Ca2+的升高，抑制動脈粥樣硬化、減少心肌細胞凋亡[14]。常春藤皂甙元能抑制巨噬細胞COX-2的活性，有明顯的抗炎功能，同時具有利尿作用[15]。Deltoin可調控心肌細胞中的腎上腺素信號通路，同時有顯著的抗炎癥效果[16]。

核心藥物治療心力衰竭的核心靶點包括IL-6、TNF、VEGFA、MAPK14等。IL-6是在心力衰竭過程中顯著增高的炎性因子之一，可介導免疫和炎癥反應，降低心肌收縮功能，產生細胞毒性作用[17]。TNF的過量表達可出現左心室射血分數降低、主動脈壓下降等心功能不全表現，TNF-α還能獨立誘發AT1受體上調，增強AngⅡ的纖維化作用[18]。VEGFA與心室重構密切相關，可通過抗氧化、抗肥大、抗纖維化和促血管生成的作用改善心室重構[19]。MAPK14(p38)參與了LPS誘導心肌細胞TNF-α表達的信號分子調控過程，可直接損傷細胞和組織并參與心肌細胞肥大的信號傳導過程[20]。

以往的實驗研究指出，以黃芪、丹參、茯苓、附子為核心的中藥復方或中藥成分提取物在TNF信號通路[14，21-22]、PI3K-AKT信號通路[23-24]、HIF-1信號通路[25]、cGMP-PKG信號通路[26]、VEGF信號通路[27]、Toll樣受體信號通路[28]和鈣信號通路[29]等多種通路中均有顯著的作用，與KEGG通路分析得出的結果相同。故這些通路及其涉及的靶點可能是黃芪-丹參-茯苓-附子藥物組合在心力衰竭治療過程中發揮作用的有效通路與靶點。

綜上所述，本研究基于國家專利數據庫，總結了中藥復方治療心力衰竭的用藥規律，以補氣活血、溫陽利水的配伍為主，挖掘出高頻核心藥物“黃芪、丹參、茯苓、附子”，并通過網絡藥理學方法分析其作用機制，構建了核心藥物有效成分-靶點-信號通路網絡，初步揭示了治療心力衰竭的作用機制，為臨床用藥及闡釋中醫藥對心力衰竭的治療機制提供參考。