










摘要目的:借助網(wǎng)絡(luò)藥理學分析,聯(lián)合分子對接及基因表達芯片分析驗證,探討銀杏葉-葶藶子延緩心肌纖維化的作用機制。方法:利用中藥系統(tǒng)藥理學數(shù)據(jù)庫與分析平臺篩選銀杏葉-葶藶子的有效成分和靶點,通過人類基因數(shù)據(jù)庫(GeneCards)、人類孟德爾遺傳數(shù)據(jù)庫(OMIM)獲取心肌纖維化的靶點。將有效成分靶點與心肌纖維化靶點分別導(dǎo)入Cytoscape 3.8.0軟件構(gòu)建藥物-成分-靶點網(wǎng)絡(luò)、STRING平臺構(gòu)建蛋白-蛋白相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò),再利用Cytoscape自帶的網(wǎng)絡(luò)分析工具計算網(wǎng)絡(luò)拓撲參數(shù),分析獲取關(guān)鍵靶點。將交集靶點通過R軟件進行基因本體(GO)富集分析和京都基因與基因組百科全書(KEGG)富集分析。最后利用基因表達數(shù)據(jù)庫(GEO)的芯片數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析,并利用AutoDock軟件進行有效成分與核心靶點分子對接,Pymol軟件繪制分子對接模式圖驗證核心靶點。結(jié)果:通過相關(guān)數(shù)據(jù)庫,獲得藥物有效成分39個,篩選出有效成分作用靶點116個,心肌纖維化靶點3 322個。網(wǎng)絡(luò)拓撲圖分析獲得轉(zhuǎn)錄因子P65(RELA)、雄性激素受體(AR)、前列腺素G/H合酶1(PTGS1)、腫瘤蛋白質(zhì)P53(TP53)、核因子-κB(NF-κB)抑制劑α(NFKBIA)等關(guān)鍵靶點。GO分析主要涉及對化學應(yīng)激的細胞反應(yīng)、對類固醇激素反應(yīng)、DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、核受體活動、泛素蛋白連接酶等過程,KEGG富集分析主要有脂質(zhì)和動脈粥樣硬化、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信號通路、絲裂原活化蛋白激酶信號通路(MAPK)等信號通路。基因表達數(shù)據(jù)庫分析驗證表明,前6個核心靶點中,AR、RELA、TP53、NFKBIA、PTGS1差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。分子對接結(jié)果顯示主要活性成分與靶點均能自發(fā)結(jié)合且大部分結(jié)合能力良好。結(jié)論:銀杏葉-葶藶子可能通過NF-κB、MAPK、PI3K/AKT信號通路等發(fā)揮抗炎、抗氧化應(yīng)激作用,抑制成纖維細胞相關(guān)增殖和活化過程,減少細胞外基質(zhì)沉積,從而發(fā)揮延緩心肌纖維化作用。
關(guān)鍵詞心肌纖維化;銀杏葉;葶藶子;絲裂原活化蛋白激酶信號通路;核因子-κB;網(wǎng)絡(luò)藥理學;基因表達
doi:10.12102/j.issn.1672-1349.2023.23.004
Ginkgo Biloba and Lepidii Semen Alleviate Myocardial Fibrosis Based on Network Pharmacology Combined with Gene Expression Omnibus Chip Analysis
HUANG Hao, YU Guangbin, CHEN Li, GU Jianhao, HONG Yongdun
Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine, Guangdong 510006, Guangzhou, China
Corresponding AuthorHONG Yongdun, E-mail: hongyongdun@163.com
AbstractObjective:To explore the mechanism of the Chinese herb ginkgo biloba and lepidii semen alleviate myocardial fibrosis based on network pharmacology analysis,molecular docking and gene expression omnibus(GEO) chip analysis and verification. Methods:The pharmacologic database and analysis platform of traditional Chinese medicine system were used to screen the effective ingredients and targets of ginkgo biloba and lepidii semen.The target of myocardial fibrosis was obtained by GeneCards and online Mendelian inheritance in man(OMIM).The effective ingredients and myocardial fibrosis targets were introduced into Cytoscape 3.8.0 software to construct drug-ingredient-target network.The STRING platform builded protein-protein interaction(PPI) networks.The network analysis tools-Cytoscape was used to calculate network topology parameters,analyze and obtain key targets.The intersection targets were analyzed by R software for gene ontology(GO) enrichment and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG) enrichment.The chip data of GEO was used for data analysis,and the molecular docking of effective ingredients and core targets was carried out by AutoDock software,and the molecular docking model diagram was drawn by Pymol software to verify the core targets.Results:Thirty nine effective ingredients were obtained,116 active ingredient action targets and 3 322 myocardial fibrosis targets were screened.Key targets such as transcription factor P65(RELA),androgen receptor(AR),prostaglandin G/H synthase 1(PTGS1),tumor protein P53(TP53),and nuclear factor-κB(NF-κB) inhibitor α(NFKBIA) were identified by network topology analysis.GO enrichment analysis mainly involved cellular response to chemical stress,response to steroid hormones,DNA binding transcription factor binding,nuclear receptor activity,ubiquitin protein ligase,and other processes.KEGG enrichment analysis mainly included lipid and atherosclerosis,phosphatidylinositol 3-kinase(PI3K)/total protein kinase B(AKT) signaling pathway and mitogen-activated protein kinase(MAPK) signaling pathway,and other pathways.GEO gene chip analysis and verification showed that AR,RELA,TP53,NFKBIA,and PTGS1 were significantly different among the first 6 core targets(P<0.05).The results of molecular docking showed that the main effective ingredients and the target could spontaneously bind and most of the binding ability was better.Conclusion:Ginkgo biloba and lepidii semen shows anti-inflammatory and anti-oxidative stress effects through NF-κB,MAPK signaling pathway and PI3K/AKT signaling pathway,and other signaling pathways,by inhibiting fibroblast related proliferation and activation process,reducing extracellular matrix deposition,thereby alleviating myocardial fibrosis.
Keywordsmyocardial fibrosis; ginkgo biloba; lepidii semen; mitogen-activated protein kinase signaling pathway; nuclear factor-κB; network pharmacology; gene expression
心肌纖維化是眾多心血管疾病的病理基礎(chǔ),主要涉及成纖維細胞過度增殖、心肌成纖維細胞活化、細胞外基質(zhì)蛋白過度沉積等過程,影響心肌信號傳導(dǎo)及收縮功能,可誘發(fā)心律失常、心力衰竭和猝死等疾病[1]。近年來,改善心肌纖維化預(yù)防和治療心血管疾病的研究日益增多,但集中于西藥開發(fā),禁忌證多且副作用大,臨床尚缺乏針對治療心肌纖維化的特效用藥。中藥作為我國的醫(yī)學瑰寶,禁忌證少且不良反應(yīng)小,有多成分、多靶點、多通路協(xié)同作用的優(yōu)勢,可能為延緩心肌纖維化提供新的思路和方法。心肌纖維化屬中醫(yī)“心痹”“伏梁”等范疇,病機總屬本虛標實、久病入絡(luò),治療上應(yīng)以調(diào)虛補實、活血化瘀、溫陽解毒為法[2]。銀杏葉既能活血化瘀、通絡(luò)止痛,又能斂肺平喘、化濁降脂;葶藶子瀉肺平喘、行水消腫。兩藥配伍,一緩一峻,標本兼治,正對心肌纖維化病機,從而延緩心肌纖維化進展[3]。現(xiàn)代藥理研究表明,銀杏葉、葶藶子都具有抑制心室重塑、保護心肌等作用,通過下調(diào)轉(zhuǎn)化生長因子β1/Smad蛋白(TGF-β1/Smad)信號通路的活化和抑制下游蛋白合成,減少心肌成纖維細胞的增殖及外基質(zhì)蛋白沉積,發(fā)揮延緩心肌纖維化的作用[4-6]。在臨床上,兩者對應(yīng)提取物常用于治療心血管疾病,研究表明,兩者可延緩心肌纖維化,藥理作用上具有潛在相輔相成機制,兩藥合用可能具有協(xié)同作用,比單藥藥效強[3-6],但目前尚缺乏針對銀杏葉-葶藶子配伍延緩心肌纖維化的研究報道。
網(wǎng)絡(luò)藥理學從藥物、化學成分、靶點、疾病間相互作用的整體性與系統(tǒng)性出發(fā),預(yù)測藥物治療疾病的藥理學機制,與中醫(yī)的“整體觀”理論及中藥多成分、多靶點、多通路協(xié)同作用特點具有一致性[7]。目前,網(wǎng)絡(luò)藥理學的驗證大多基于文獻驗證、分子對接等手段,雖然有借助細胞實驗或動物實驗的驗證,但并不能完全反映臨床實際情況。基因表達數(shù)據(jù)庫(GEO)隸屬于美國國立生物信息技術(shù)中心,是世界上存儲高通量基因表達數(shù)據(jù)較全面的開源數(shù)據(jù)庫,收錄了大量真實臨床樣本基因表達芯片數(shù)據(jù),能夠更加可靠、準確、高效地反映疾病的本質(zhì)特征和規(guī)律。本研究擬采用分子對接聯(lián)合基因表達數(shù)據(jù)庫,從分子水平及基因水平對銀杏葉-葶藶子延緩心肌纖維化的潛在機制進行雙重驗證,并探究基因表達數(shù)據(jù)庫驗證的可行性。
1資料與方法
1.1藥物有效成分及靶點的檢索及篩選
為了保證數(shù)據(jù)的可靠性、規(guī)范性及合理性[8],本研究選擇公開數(shù)據(jù)庫:中藥系統(tǒng)藥理學數(shù)據(jù)庫與分析平臺(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform,TCMSP)。以口服利用度(oral bioavailability,OB)≥30%及類藥性(drug likeness,DL)≥0.18作為篩選條件,獲取銀杏葉、葶藶子的有效成分,同時結(jié)合相關(guān)文獻及數(shù)據(jù)庫進行補充。再利用TCMSP預(yù)測模型獲得藥物有效成分的作用靶點。
1.2疾病靶點的篩選
以“myocardial fibrosis”為檢索詞,分別在人類基因數(shù)據(jù)庫(GeneCards)、人類孟德爾遺傳數(shù)據(jù)庫(OMIM)進行關(guān)鍵詞檢索,將獲得的靶點進行合并、去重,獲得心肌纖維化的疾病靶點。將檢索得到的心肌纖維化靶點與藥物有效成分靶點通過R軟件合并處理,取交集繪制韋恩圖。
1.3藥物-成分-靶點網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建
將銀杏葉-葶藶子的有效成分、藥物與疾病交集靶點導(dǎo)入Cytoscape 3.8.0中,剔除孤立的有效成分及靶點數(shù)據(jù),獲得藥物-成分-靶點網(wǎng)絡(luò)。利用Cytoscape自帶的網(wǎng)絡(luò)分析工具計算網(wǎng)絡(luò)拓撲參數(shù),根據(jù)節(jié)點連接度(degree)、介度中心性(betweenness centrality)及緊密度中心性(closeness centrality)對網(wǎng)絡(luò)圖的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行分析。同時將藥物與疾病的交集靶點導(dǎo)入String 11.0數(shù)據(jù)庫中,限定物種為人類,取最低互作閾值為0.4,獲取蛋白之間相互作用的關(guān)系數(shù)據(jù),繪制對應(yīng)蛋白-蛋白相互作用(protein-protein interaction,PPI)網(wǎng)絡(luò)圖。
1.4基因本體(GO)富集分析與京都基因和基因組百科全書(KEGG)分析
將藥物與疾病的交集靶點通過R軟件的ClusterProfiler包進行GO分析和KEGG分析,以P<0.05和Q<0.05作為篩選條件,獲得具有統(tǒng)計學差異的生物過程和靶點通路并繪制相關(guān)的柱狀圖。
1.5數(shù)據(jù)驗證
1.5.1利用基因表達數(shù)據(jù)庫進行驗證
選用基因表達數(shù)據(jù)庫的GSE97358芯片數(shù)據(jù)集進行驗證,該芯片數(shù)據(jù)包含168例人體心肌成纖維細胞樣本的基因測序數(shù)據(jù),其中84例為對照組,84例為原對照組基礎(chǔ)上經(jīng)TGF-β1誘導(dǎo)的心肌纖維化組。通過歸一法算法(robust multi-array average,RMA)背景校正及矩陣數(shù)據(jù)標準化處理后,剔除表達量為0的基因。獲取藥物-成分-靶點網(wǎng)絡(luò)度值排名前6位的核心靶點及核因子-κB(NF-κB)抑制劑α(NFKBIA)的表達量(NFKBIA為已知心肌纖維化核心通路抑制靶點),經(jīng)Log2處理后,根據(jù)分組信息將對照組與心肌纖維化組進行數(shù)據(jù)表達差異分析。符合正態(tài)分布及方差齊性的數(shù)據(jù)進行配對樣本t檢驗,不符合正態(tài)分布或方差齊性的數(shù)據(jù)進行配對樣本W(wǎng)ilcoxon檢驗,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
1.5.2利用分子對接進行驗證
選擇度值排名前6位的有效成分作為配體,經(jīng)基因表達數(shù)據(jù)庫驗證后差異有統(tǒng)計學意義的核心靶點作為受體,在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(https://www.rcsb.org/)下載有效成分及靶點對應(yīng)的文件,采用Autodock軟件進行分子模擬對接。
2結(jié)果
2.1藥物有效成分及靶點的篩選
在TCMSP中檢索獲得化合物375個,剔除重復(fù)后共獲得39個有效成分(見表1),獲得藥物作用靶點2 815個,通過與有效成分進行比對,剔除重復(fù)后獲得116個作用靶點。
2.2心肌纖維化靶點的篩選
共獲得3 322個疾病靶點。將藥物作用靶點與疾病靶點取交集,獲得87個交集基因靶點(見圖1),為銀杏葉-葶藶子延緩心肌纖維化的潛在靶點。
2.3 藥物-成分-靶點網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建
將藥物的有效成分、藥物與疾病交集靶點導(dǎo)入Cytoscape中,剔除孤立的節(jié)點,獲得藥物-成分-靶點網(wǎng)絡(luò)(見圖2),包含102個節(jié)點、562條邊,其中,靶點節(jié)點有87個,有效成分節(jié)點12個。利用Cytoscape的網(wǎng)絡(luò)分析工具計算網(wǎng)絡(luò)拓撲參數(shù),其中排名前6位的有效成分為槲皮素(quercetin,度值=136),山柰酚(kaempferol,度值=68),木犀草素(luteolin,度值=68),β-谷甾醇(beta-sitosterol,度值=48),異鼠李素(isorhamnetin,度值=37),豆甾醇(stigmasterol,度值=24)。排名前20位的靶點信息見表2。
2.4PPI網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建
將87個交集基因?qū)隨TRING平臺構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)圖,取最低相互作用閾值為0.4,獲得PPI網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。把PPI網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Cytoscape中,經(jīng)過分析獲得網(wǎng)絡(luò)平均度值為20.5,排名前10位的靶點分別為TP53(度值=59)、IL6(度值=58)、HSP90AA1(度值=52)、CASP3(度值=51)、ESR1(度值=50)、PPARG(度值=49)、HIF1A(度值=48)、MYC(度值=47)、EGFR(度值=46)、CCND1(度值=42),度值越大,說明該節(jié)點是關(guān)鍵成分或關(guān)鍵靶點的可能性越大。詳見圖3。
2.5GO分析和KEGG分析
經(jīng)過GO功能富集分析獲得1 464個條目,其中包含生物過程(BP)1 318個、細胞組分(CC)39個、分子功能(MF)106個。按P-adjust值從小到大選取每個分類的前10個條目繪制柱形圖(見圖4)。BP主要涉及對化學應(yīng)激的細胞反應(yīng)、酮類響應(yīng)、對氧氣水平反應(yīng)、對類固醇激素反應(yīng)等;CC則涉及脂筏、膜微區(qū)、膜區(qū)、基底質(zhì)膜等;MF涉及DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、核受體活動、泛素蛋白連接酶結(jié)合等。經(jīng)過KEGG富集分析共獲得140條通路,按富集到通路上的靶點數(shù)目選取排名前20條的通路繪制氣泡圖(見圖5),其中,最主要的有與脂質(zhì)和動脈粥樣硬化相關(guān)的通路、化學致癌-受體活化、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信號通路、絲裂原活化蛋白激酶信號通路(MAPK)、卡波西肉瘤相關(guān)的皰疹病毒感染等。
2.6利用基因表達數(shù)據(jù)庫驗證
在基因表達數(shù)據(jù)庫GSE97358芯片數(shù)據(jù)中,獲取網(wǎng)絡(luò)圖中度值排名前6位的核心靶點和NFKBIA的表達量,根據(jù)分組信息進行表達差異分析(見圖6)。結(jié)果表明,TP53、PTGS1在心肌纖維化組呈高表達,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),表明TP53、PTGS1可能在心肌纖維化的形成過程中起到促進作用;RELA、AR、NFKBIA在心肌纖維化組呈低表達,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),表明RELA、AR、NFKBIA可能在心肌纖維化形成過程中起到抑制作用。而IKBKB在兩組之間差異無統(tǒng)計學意義(P=0.48),由于缺少CHRNA7的表達數(shù)據(jù),因此未能對其進行統(tǒng)計學分析。
2.7利用分子對接驗證
利用AutoDock軟件對度值排名前6位的有效成分與RELA、AR、PTGS1、TP53、CHRNA7、NFKBIA進行分子對接,結(jié)果顯示分子與靶點最低結(jié)合能均<5.0 kJ/mol,表明配體與受體均可進行自發(fā)結(jié)合(見圖7)。最低結(jié)合能≤-5.0 kJ/mol即表明藥效分子與蛋白對接效果良好,結(jié)合能越低,表明分子與蛋白結(jié)合能力越強,其中,木犀草素的結(jié)合能均<-5.0 kJ/mol,結(jié)合能力最強。作為度值最高的有效成分,槲皮素與AR、PTGS1、TP53、CHRNA7、NFKBIA的結(jié)合能均<-5.0 kJ/mol,結(jié)合能力較強。TP53、CHRNA7、NFKBIA與6個有效成分結(jié)合能力均良好,尤以NFKBIA的結(jié)合能力最強。
本研究先選取結(jié)合能最低的有效成分與核心靶點在Pymol軟件繪圖,繪圖時發(fā)現(xiàn)某些有效成分與核心靶點無法形成氫鍵(如β-谷甾醇與RELA、豆甾醇與TP53等),因此,選擇能夠形成氫鍵的有效成分與核心靶點進行繪圖(見圖8)。大部分有效成分都能形成氫鍵,結(jié)合能力尚可,以木犀草素結(jié)合能力最強。
NFKBIA,即NF-κB抑制劑α,研究表明NF-κB是促進心肌纖維化發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵通路[1]。本研究選其抑制劑NFKBIA與有效成分進行分子對接繪圖以驗證有效成分能否抑制NF-κB通路的信號傳導(dǎo)。如圖9所示,槲皮素、木犀草素、山柰酚、異鼠李素、β-谷甾醇、豆甾醇與NFKBIA的結(jié)合能力均良好,尤以異鼠李素結(jié)合能力最強。
心肌纖維化作為多種心血管疾病的共同病理表現(xiàn),可誘發(fā)心律失常、心力衰竭、心源性猝死等心血管疾病[1]。據(jù)《中國心血管健康與疾病報告2020概要》[9]顯示,我國心血管病患病率處于持續(xù)上升階段,推算心血管病現(xiàn)患人數(shù)約3.30億人,其死亡率仍居首位,平均每5例死亡病人中就有2例死于心血管疾病,遠高于腫瘤及其他疾病,給經(jīng)濟和社會帶來了沉重的負擔。近年來,針對改善心肌纖維化預(yù)防和改善心血管疾病的研究日益增多,研究表明,賴諾普利、氯沙坦、維立西呱對延緩心肌纖維化可能有一定獲益,但研究樣本量較少,存在諸多禁忌證和不良反應(yīng),臨床應(yīng)用存在一定限制[10-12]。中醫(yī)藥在預(yù)防和治療心血管疾病中發(fā)揮了重要作用,禁忌證少且不良反應(yīng)小,具有多成分、多靶點、多通路協(xié)同作用的優(yōu)勢。銀杏葉具有活血化瘀、通絡(luò)止痛、斂肺平喘、化濁降脂之功效;葶藶子瀉肺平喘、行水消腫,兩藥配伍,一緩一峻,標本兼治,正對心肌纖維化病機,暗示其延緩心肌纖維化的作用[3]。
現(xiàn)代藥理研究表明,銀杏葉能通過下調(diào)TGF-β1/Smad信號通路的活化,抑制心肌成纖維細胞的增殖,延緩心肌纖維化[4];Li等[5]研究顯示,銀杏葉提取物通過抑制TGF-β1、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)2、MMP9的表達減輕心肌細胞外基質(zhì)的沉積,從而改善小鼠的心室重構(gòu)。相關(guān)臨床研究也進一步表明,銀杏葉能逆轉(zhuǎn)慢性心力衰竭病人的心室重塑,改善心肌功能,對于延緩心肌纖維化有一定療效[6]。研究發(fā)現(xiàn),葶藶子具有抑制心室重塑、保護心肌細胞等藥理作用,可明顯抑制心肌成纖維細胞增殖和膠原蛋白合成增加,同時發(fā)揮抗氧化應(yīng)激作用,下調(diào)TGF-β1蛋白mRNA表達,延緩心肌纖維化的發(fā)展[13]。李敏[14]研究顯示,葶藶子可通過MAPK信號通路下調(diào)心肌細胞中細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)、p38及應(yīng)激活化蛋白激酶(JNK)的磷酸化水平,抑制心肌成纖維細胞活化,從而發(fā)揮延緩心肌纖維化作用。
本研究通過網(wǎng)絡(luò)藥理學方法獲得銀杏葉-葶藶子延緩心肌纖維化有效成分共39個,涉及抗氧化、抗炎、保護心臟等藥理作用。槲皮素作為度值最高的有效成分,藥理作用廣泛。研究表明,槲皮素可清除自由基和超氧銀離子,發(fā)揮抗氧化作用,減輕H2O2介導(dǎo)的心肌細胞氧化損傷,下調(diào)心肌NF-κB表達,進而保護心臟[15]。另有研究發(fā)現(xiàn),槲皮素的應(yīng)用能明顯上調(diào)沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶1(SIRT1)的表達,促進NF-κB復(fù)合物RelA/p65亞基去乙酰化,抑制其與NF-κB啟動子結(jié)合,干擾NF-κB通路傳導(dǎo),發(fā)揮延緩心肌纖維化的作用[16-17]。木犀草素具有抗氧化、抗炎等作用,通過調(diào)節(jié)核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)介導(dǎo)的氧化應(yīng)激和NF-κB介導(dǎo)的炎癥反應(yīng),發(fā)揮抗纖維化作用[18-19];山柰酚、異鼠李素均具有抗炎、抗氧化、降血脂等作用,可通過多種藥理作用抑制成纖維細胞增殖和活化途徑,減少細胞外基質(zhì)沉積,延緩心肌纖維化,發(fā)揮保護心臟的作用,揭示了銀杏葉-葶藶子延緩心肌纖維化具有多成分協(xié)同作用的特點[20-22]。
本研究篩選出核心靶點87個,如AR、RELA、PTGS1、ESR1、NFKBIA、IKBKB等。AR、ESR1為雄激素及雌激素受體,研究表明,雄激素治療能增加心排血量,減少炎癥介質(zhì),減輕左心室纖維化;而雌激素治療可以抑制血管損傷反應(yīng),預(yù)防動脈粥樣硬化,對心血管也有保護作用[23-24]。上述激素作用都需要對應(yīng)受體的介導(dǎo),AR、ESR1作為對應(yīng)受體,在保護心血管方面發(fā)揮了重要中介效應(yīng)[25]。RELA也稱NF-κB/p65,為活化的NF-κB,其與p50的異二聚體是NF-κB通路最豐富的復(fù)合物[26]。研究表明,RELA參與介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、細胞凋亡過程,并誘發(fā)心室重塑,與心功能分級呈正相關(guān)[27-28]。而NFKBIA、IKBKB能通過屏蔽核定位信號將復(fù)合物易位于細胞質(zhì)中,抑制NF-κB/REL復(fù)合物的活性,阻斷上述途徑[25]。此外,Zhu等[29]研究發(fā)現(xiàn),敲除PTGS1基因后,對心臟有保護作用的前列腺素E2表達會受到抑制,表明PTGS1對心臟可能有間接保護作用。本研究還通過對基因表達數(shù)據(jù)庫GSE97358芯片進行差異性分析,發(fā)現(xiàn)TP53、PTGS1在心肌纖維化組中呈高表達,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),表明TP53、PTGS1可能促進了心肌纖維化的形成過程;RELA、AR、NFKBIA在心肌纖維化組呈低表達,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),表明RELA、AR、NFKBIA可能在心肌纖維化形成過程中起到抑制作用,進一步驗證了本研究的結(jié)論。
GO分析顯示,銀杏葉-葶藶子延緩心肌纖維化主要通過對化學應(yīng)激的細胞反應(yīng)、酮類響應(yīng)、對類固醇激素反應(yīng)、DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、核受體活動、泛素蛋白連接酶結(jié)合等生物過程發(fā)揮作用,而這些過程與心肌纖維化的發(fā)生發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。同時,KEGG富集分析表明,脂質(zhì)和動脈粥樣硬化、化學致癌-受體活化、PI3K/AKT信號通路、MAPK信號通路、細胞凋亡是銀杏葉-葶藶子延緩心肌纖維化的主要通路。研究表明,MAPK信號通路及PI3K/AKT信號通路是涉及心肌纖維化的重要通路,與GO分析結(jié)果相互印證,是心肌纖維化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)[29-31]。
本研究借助網(wǎng)絡(luò)藥理學方法探討了銀杏葉-葶藶子延緩心肌纖維化的作用機制,從藥物有效成分、疾病靶點相應(yīng)關(guān)系出發(fā),構(gòu)建相關(guān)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖,獲得一系列可能作用于緩解心肌纖維化的成分、靶點、通路。與其他同類型研究相比,本研究立意于心肌纖維化,以期從病理角度探討心血管疾病的防治;采取基因表達數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行驗證,能夠更加可靠、準確、高效地反映疾病本質(zhì)特征和規(guī)律,更好地反映臨床情況,驗證本研究觀點。結(jié)果顯示,銀杏葉-葶藶子延緩心肌纖維化主要基于抗氧化、抗炎、下調(diào)NF-κB、TGF-β1/Smads等相關(guān)通路和功能實現(xiàn),具有多成分、多靶點、多通路協(xié)同作用的特點。本研究結(jié)果為銀杏葉-葶藶子延緩心肌纖維化的作用機制研究提供了參考,為臨床延緩心肌纖維化提供了新思路及新方法,但結(jié)論基于網(wǎng)絡(luò)藥理學預(yù)測,雖然采用了分子對接及基因表達數(shù)據(jù)庫雙重驗證,但文中相關(guān)數(shù)據(jù)基于已有數(shù)據(jù)庫,還需進一步實驗加以驗證。
參考文獻:
[1]BACMEISTER L,SCHWARZL M,WARNKE S,et al.Inflammation and fibrosis in murine models of heart failure[J].Basic Research in Cardiology,2019,114(3):1-35.
[2]曾紫凡,王偉.中醫(yī)藥治療心肌纖維化的研究進展[J].中國中醫(yī)急癥,2018,27(3):545-547;554.
[3]凌一揆.中藥學[M].上海:上海科學技術(shù)出版社,2008:1-5.
[4]李思佳,耿劍亮,張悅,等.銀杏藥理作用研究進展[J].藥物評價研究,2017,40(6):731-741.
[5]LI W,LUO Z H,LIU X D,et al.Effect of Ginkgo biloba extract on experimental cardiac remodeling[J].BMC Complementary and Alternative Medicine,2015,15(1):1-10.
[6]張婷婷,郭佳.基于心臟彩超評價銀杏葉提取物聯(lián)合奧美沙坦酯治療慢性充血性心力衰竭的臨床療效[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2020,18(1):111-113.
[7]溫芳,舒鵬.黃芪-黨參藥對治療胃癌的網(wǎng)絡(luò)藥理學研究[J].中華中醫(yī)藥學刊,2021,39(2):89-94;267.
[8]世界中醫(yī)藥學會聯(lián)合會.網(wǎng)絡(luò)藥理學評價方法指南[J].世界中醫(yī)藥,2021,16(4):527-532.
[9]中國心血管健康與疾病報告編寫組,胡盛壽.中國心血管健康與疾病報告2020概要[J].中國循環(huán)雜志,2021,36(6):521-545.
[10]BRILLA C G,F(xiàn)UNCK R C,RUPP H.Lisinopril-mediated regression of myocardial fibrosis in patients with hypertensive heart disease[J].Circulation,2000,102(12):1388-1393.
[11]LPEZ B,QUEREJETA R,VARO N,et al.Usefulness of serum carboxy-terminal propeptide of procollagen type I in assessment of the cardioreparative ability of antihypertensive treatment in hypertensive patients[J].Circulation,2001,104(3):286-291.
[12]ARMSTRONG P W,PIESKE B,ANSTROM K J,et al.Vericiguat in patients with heart failure and reduced ejection fraction[J].New England Journal of Medicine,2020,382(20):1883-1893.
[13]曹雅雯,湯岐梅,侯雅竹,等.葶藶子治療心力衰竭的藥理研究進展[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2019,17(20):3123-3126.
[14]李敏.槲皮素及其糖苷衍生物蘆丁對心肌纖維化的抑制作用及機制研究[D].長春:吉林大學,2014.
[15]馬納,李亞靜,范吉平.槲皮素藥理作用研究進展[J].遼寧中醫(yī)藥大學學報,2018,20(8):221-224.
[16]楊榮培,劉增長.槲皮素通過調(diào)節(jié)SIRT1/NF-κB通路抑制壓力超負荷大鼠左心室肥厚[J].重慶醫(yī)科大學學報,2020,45(4):429-435.
[17]WANG L,TAN A P,AN X B,et al.Quercetin dihydrate inhibition of cardiac fibrosis induced by angiotensin Ⅱ in vivo and in vitro[J].Biomedicine amp; Pharmacotherapy,2020,127:110205.
[18]肖童,李朝陽,田煒.木犀草素對缺血再灌注損傷作用機制的研究進展[J].中國醫(yī)學創(chuàng)新,2017,14(34):146-148.
[19]LI L,LUO W,QIAN Y Y,et al.Luteolin protects against diabetic cardiomyopathy by inhibiting NF-κB-mediated inflammation and activating the Nrf2-mediated antioxidant responses[J].Phytomedicine,2019,59:152774.
[20]REN J,LU Y F,QIAN Y H,et al.Recent progress regarding kaempferol for the treatment of various diseases[J].Experimental and Therapeutic Medicine,2019,18(4):2759-2776.
[21]MA D L,ZHANG J P,ZHANG Y Y,et al.Inhibition of myocardial hypertrophy by magnesium isoglycyrrhizinate through the TLR4/NF-κB signaling pathway in mice[J].International Immunopharmacology,2018,55:237-244.
[22]白金權(quán),黃藝錦,魏肖宇,等.芝麻素藥理作用研究進展[J].吉林醫(yī)藥學院學報,2020,41(3):217-219.
[23]謝龍,劉撿娣,謝東明.睪酮與心血管疾病關(guān)系的研究進展[J].贛南醫(yī)學院學報,2019,39(4):426-432.
[24]藍洋,王宏宇.雌激素水平與血管相關(guān)疾病[J].心血管病學進展,2019,40(4):529-532.
[25]GIRIDHARAN S,SRINIVASAN M.Mechanisms of NF-κB p65 and strategies for therapeutic manipulation[J].Journal of Inflammation Research,2018,11:407-419.
[26]JANKOWSKA EWA A,STEPHAN V H,ANNA C,et al.Activation of the NF-kappaB system in peripheral blood leukocytes from patients with chronic heart failure[J].European Journal of Heart Failure,2005,7(6):984-990.
[27]TIMMERS L,VAN KEULEN J K,HOEFER I E,et al.Targeted deletion of nuclear factor κB p50 enhances cardiac remodeling and dysfunction following myocardial infarction[J].Circulation Research,2009,104(5):699-706.
[28]GIRIDHARAN S,SRINIVASAN M.Mechanisms of NF-κB p65 and strategies for therapeutic manipulation[J].Journal of Inflammation Research,2018,11:407-419.
[29]ZHU L Y,XU C S,HUO X Y,et al.The cyclooxygenase-1/mPGES-1/endothelial prostaglandin EP4 receptor pathway constrains myocardial ischemia-reperfusion injury[J].Nature Communications,2019,10(1):1888.
[30]李賽賽,李平,康楠,等.PI3K/Akt信號通路與心血管疾病關(guān)系的研究進展[J].北京醫(yī)學,2021,43(1):66-69;72.
[31]TURNER N A,BLYTHE N M.Cardiac fibroblast p38 MAPK:a critical regulator of myocardial remodeling[J].Journal of Cardiovascular Development and Disease,2019,6(3):27.
(收稿日期:2022-05-29)
(本文編輯鄒麗)