瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的网络药理学研究

刘美星 刘 锐

瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的网络药理学研究

刘美星1刘 锐2

（1.广西中医药大学，广西 南宁 530011；2.广西中医药大学附属瑞康医院，广西 南宁 530011）

基于网络药理学分析中医经典方瓜蒌薤白半夏汤治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病（简称冠心病）的作用机制。借助TCMSP检索瓜蒌、半夏、薤白有效成分和对应靶基因，绘制“中药-成分-靶基因”网络图。利用GeneCards获得疾病相关靶基因，制作疾病-药物共同作用靶点韦恩图，再构建PPI网络图，并进行网络拓扑分析，对共同作用靶基因进行GO和KEGG分析。共筛选出35个有效成分，365个共同作用靶点。PPI网络显示依次为IL6、TNF、AKT1、EGF、VEGFA、IL1B、CCL2、NOS3、CXCL8、MMP9。GO富集分析预测出降钙素1-单加氧酶活性的正调控、T细胞外渗等通路与疾病发生机制相关。KEGG富集分析预测AGE-RAGE信号通路、癌症的通路等与冠心病相关性大。本研究主要探讨中医经典方瓜蒌薤白半夏汤通过多靶点、多通路治疗冠心病的作用机制，为进一步研究该方作用机制提供了基础理论依据。

瓜蒌薤白半夏汤；网络药理学；冠心病

引言

冠心病是心血管疾病中比较常见的一种疾病，主要包括慢性心肌缺血综合征（稳定型心绞痛、缺血性心肌病、隐匿性冠心病等）及急性冠脉综合征、非ST段抬高型心肌梗死、不稳定型心绞痛[1]四种类型，发病人群老年人占绝大多数，具有较高致死率[2]。流行病学研究结果显示，我国心血管疾病发病率逐年上升。目前冠心病的治疗在临床上主要以改善冠脉供血、降低心肌耗氧量为主要目标，主要治疗方法有药物治疗以及经皮冠状动脉介入治疗（PCI）术、外科血运重建（冠状动脉旁路移植术）等，其中以药物治疗为基础[3]。西药治疗目前仍然存在临床症状缓解有限、部分人群疗效欠佳、服用药物安全性不足等问题[4]。时至今日，中医药对于冠心病的治则与治法在总结前人经验的基础上不断丰富和发展，在临床治疗中仍然发挥着自身的独特作用[5]。中医药的发展为临床治疗冠心病的药物选择扩展了空间，因此选用“中西结合”治疗是最佳模式[6]。冠心病在我国传统中医理论中属于“胸痹”“心痛”的范畴，辨证分型根据标本虚实分为痰浊闭阻、寒凝心脉等证型。《金匮要略》：“胸痹不得卧，瓜蒌薤白半夏汤主之。”瓜蒌薤白半夏汤为治疗胸痹痰浊闭阻证的经典方剂[7]。但目前瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的研究仍停留在临床观察阶段，作用机制尚不明了。现特用网络药理学研究方法分析瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的有效成分、作用靶点、通路等，为以后临床应用或进一步研究提供参考。

1　研究方法

1.1　有效成分及对应靶基因

通过中药计算系统生物学实验室平台（TCMSP）检索瓜蒌、半夏、薤白这3味中药有效成分（原方中白酒因其作用机制已研究透彻故此处不再列入），以口服生物利用度OB（oralbioavailability）≥30%和类药性DL（druglikeness）≥0.18作为筛选条件，筛选出有效化合物成分，将有效化合物成分对应的靶基因一并搜索整理，将药物、有效化合物成分及对应靶基因输入Cytoscape3.7.0，构建“药物-成分-靶点”网络图。

1.2　疾病靶点预测

利用GeneCards检索与冠心病发病相关的靶基因，以相关度＞30作为筛选条件收集与疾病相关的靶基因。

1.3　构建疾病-药物靶基因数据库

百度进入VENNY2.1网站，分别输入疾病和药物有效成分对应的靶基因，获得疾病-药物共同作用靶点，并绘制韦恩图。

1.4　构建蛋白互作网络图

将筛选得到的疾病-药物共同作用靶基因导入STRING数据库进行分析，物种设置为“Homosapiens”，最低相互作用阈值设为中等“mediumconfidence”（大于0.4），隐藏不与其他靶点联系的单个靶点，构建蛋白互作网络（PPI）模型，得到疾病靶基因PPI图。

1.5　靶基因调控网络拓扑分析

将蛋白互作网络图导入Cytoscape3.7.0，探究疾病-药物之间的网络相关性，以网络节点的节点中心度（degree）等网络拓扑参数筛选出前10个核心节点，即为瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的核心靶基因。

1.6　GO和KEGG富集分析

通过GO、KEGG数据库对核心靶标进行富集分析，设定阈值≤0.5，选定生物过程（BP）、分子功能（MF）和细胞组成（CC）三个模块进行GO富集分析，通路分析选择KEGG，并将其结果可视化构建条形图。

2　结果

2.1　有效成分及对应靶基因

通过检索TCMSP，获得瓜蒌薤白半夏汤的有效化合物成分共35个，包括瓜蒌有11个，薤白有11个，半夏有13个，其中32个有效成分有对应靶基因（详见表1），主要为β-谷甾醇、脱氢卡维丁、黄芩素、豆甾醇、松柏苷、柚皮素、槲皮苷、香叶木素、羟基芫花素等。有效成分相对应的靶基因共363个，包括瓜蒌有25个，薤白有212个，半夏有126个。有部分活性成分作用于同一个靶基因，去重后获得相关靶基因187个，并构建药物-成分-靶点网络图（详见图1）。在该网络图中，正红色代表瓜蒌有效成分，玫红色代表薤白有效成分，绿色代表半夏有效成分，紫色为薤白与半夏共同成分，蓝色代表靶点，灰色代表药物，节点代表药物、有效成分、靶点之间存在的相关关系。节点面积大小与Degree数值大小成正比,面积越大靶点与有效成分相关关系越紧密，连接的节点越多越是关键靶点。

图1　药物-成分-靶基因网络图

表1　有效成分简写的具体名称

2.2　疾病靶基因预测

通过GeneCards数据库进行检索，得到冠心病相关靶基因共7575个，取相关度＞30，共得到453个与冠心病联系紧密的靶基因。

2.3　构建疾病-药物靶基因网络图

在VENNY2.1网站上分别输入疾病和药物有效成分对应的靶基因，共获得65个疾病-药物共同作用靶点，并绘制出韦恩图（见图2）。List1代表疾病，List2代表药物，交集代表疾病-药物共同靶点，包括IL6、TNF、SCN5A、APOB、NOS3、IL10、IL1B、VEGFA、LDLR、CD40LG、GJA1、PON1、PPARG、SERPINE1、CCL2、TP53、CRP、IFNG、ICAM1、MMP3、KCNH2、MPO、CAT、MMP2、ADRB1、HMOX1、AKT1、ESR1、THBD、ADRB2、MMP1、SPP1、NOS2、CAV1、MMP9、CXCL8、MAPK1、F7、ADIPOQ、NR3C2、EGFR、SLC6A4、EGF、FOS、GSR、RAF1、PLAT、SELE、STAT1、F3、XDH、VCAM1、INSR、HMGCR、NR3C1、IL2、CASP3、ERBB2、MYC、CASP8、NFE2L2、AR、PPARA、HIF1A、IL1A。

图2　疾病-药物靶基因网络图

2.4　PPI网络构建

将65个疾病-药物共同靶点输入STRING数据库，物种设置为“Homosapiens”，最低相互作用阈值设为中等“mediumconfidence”（大于0.4），隐藏不与其他靶点联系的靶点，得到疾病-药物靶点PPI网络图，共获得65个节点，其中平均Degree值31.8，平均紧密度0.781。图中节点表示蛋白，边表示蛋白之间的关联。详见图3。

图3　疾病-药物靶点PPI网络图

2.5　靶基因调控网络拓扑分析

将PPI蛋白互作网络图导入 Cytoscape3.7.0 软件进行拓扑学分析，根据degree值排名，排在前10位的靶基因依次为IL6（59个），TNF（55个），AKT1（55个），EGF（53个），VEGFA（52个），IL1B（51个），CCL2（50个），NOS3（49个），CXCL8（47个），MMP9（47个）。这10位靶基因即为经典方瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的核心靶基因。

2.6　GO和KEGG富集分析

将疾病-药物共同作用靶点导入Metascape网站，用靶基因的生物过程（BP）、细胞成分（cc）、分子功能（MF）进行GO通路富集分析，通路分析选择KEGG，设定阈值为≤0.05，并且绘制条形图说明瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的作用机制。

复方生物过程主要有对脂多糖的回应（response to lipopolysaccharide）、对细胞外刺激的反应（response to extracellular stimulus）、对无机物的反应（response to inorganic substance）、对伤害的反应（response to wounding）、活性氧类代谢过程（reactive oxygen species metabolic process）、细胞增殖负调节（negative regulation of cell proliferation）、上皮细胞增殖（epithelial cell proliferation）、血液循环（blood circulation）、对氧气水平的反应（response to oxygen levels）、对有毒物质的反应（response to toxic substance）等。

复方细胞成分主要有薄膜筏（membrane raft）、早期内胚体（early endosome）、细胞外间质（extracellular matrix）、质膜外侧（external side of plasma membrane）、等离子膜蛋白复合体（plasma membrane protein complex）、囊泡腔（vesicle lumen）、过氧物酶体（peroxisome）、Rna 聚合酶 ii 转录因子复合体（RNA polymerase II transcription factor complex）、富含ficolin-1的颗粒内腔（ficolin-1-rich granule lumen）、内质网（endoplasmic reticulum lumen）等。

复方分子功能主要有细胞因子受体装订（cytokine receptor binding）、磷酸酶结合（phosphatase binding）、核受体活动（nuclear receptor activity）、蛋白质结构域特异性结合（protein domain specific binding）、核心启动子序列特异性 dna 结合（core promoter sequence-specific DNA binding）、肿瘤坏死因子受体超家族结合（tumor necrosis factor receptor superfamily binding）、丝氨酸型内肽酶活性（serine-type endopeptidase activity）、Nadp 结合（NADP binding）、蛋白质同源二聚化活性（protein homodimerization activity）、一氧化氮合酶调节活性（nitric-oxide synthase regulator activity）等。

图4　生物过程富集分析图

图5　细胞成分富集分析图

图6　分子功能富集分析图

复方KOGG富集通路分析主要有：糖尿病并发症中的衰老信号通路（AGE-RAGE signaling pathway in diabetic complications）、癌症的通路（Pathways in cancer）、膀胱癌（Bladder cancer）、缺氧诱导因子1信号通路（HIF-1 signaling pathway）、南美锥虫病（Chagas disease）、疟疾（Malaria）、非酒精性脂肪性肝病（Non-alcoholic fatty liver disease）、T 细胞受体信号通路（T cell receptor signaling pathway）、JAK-STAT信号传送途径（JAK-STAT signaling pathway）、癌症转录调控失调（Transcriptional misregulation in cancer）等。

图7　KEGG通路分析图

3　讨论

瓜蒌薤白半夏汤是《金匮要略》中治疗胸痹的经典方，适用于胸痹而痰浊较甚者，其温阳散结、祛痰宽胸的功效是瓜蒌、半夏、薤白以及白酒4味药共同作用的结果[8]。方中以瓜蒌配伍薤白为基础，其中瓜蒌的功效主要为理气宽胸、涤痰散结，配伍薤白通阳散结、行气止痛，甘寒辛温相配，既能化上焦之痰浊，又能散胸中之阴寒，还能宣畅胸中气机，这一药对为治疗胸痹之要药[9]。伍用半夏能助瓜蒌及薤白祛痰宽胸、通阳散结之功。方中还有一味白酒，意在使药势直驱上焦，助诸药化痰浊、温通阳气[10]。现代药理学研究发现，君药瓜蒌、薤白均具有扩张冠脉、改善微循环、缺血心肌，降低血脂、防止动脉粥样硬化以及防止血小板聚集、抗血栓形成等功效[11,12]，并且“瓜蒌-薤白”药对能够抑制主动脉斑块形成，降血脂[13]。佐药半夏同样具有抗动脉粥样硬化与降压等作用[14]。已有研究证实白酒能通过NO3-NO2-NO途径使血清中的NO浓度大幅上调[15]，而NO在血管稳态中起着重要的作用，它可以通过抗血小板聚集、扩张血管、炎症细胞黏附聚集等作用延缓心血管疾病的进展[16]。虽然既往多方研究发现瓜蒌、半夏、薤白都能起到改善心血管疾病的作用，但经典方瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的作用靶点及作用通路研究仍尚不明确。

根据既往药理学研究，发现瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病中主要成分β-谷甾醇具有降低胆固醇作用[17,18]，脱氢卡维丁可以降低心肌的收缩力及减慢心率[19]，黄芩素具有抗动脉粥样硬化、抗心力衰竭、抑制细胞凋亡等作用[20]，柚皮素能够改善心功能、促进血管新生[21]，槲皮素可以改善心肌重构及心功能[22]，香叶木素具有抑制细胞凋亡等作用[23]。从关联度较大的药物成分及功效推测，这些药物成分很有可能是瓜蒌薤白半夏汤治疗冠心病的关键成分。

通过蛋白互作网络分析得到的核心靶基因中，TNF能够抑制心肌重塑、抗炎、抑制凋亡[24,25]，AKT1能保护因缺血性损伤后的神经元[26]，VEGFA能增加血管通透性、促使血管内皮细胞分裂增殖及诱导再生等作用[27]，IL6与动脉粥样硬化、心肌缺血再灌注损伤、高血压病等心血管系统疾病密切相关，是多种心血管疾病病理发生发展过程的关键危险因素[28]，IL1B会诱导血管内皮细胞表达黏附分子，使炎症反应加重[29]。

在预测通路中，得知冠心病与“糖尿病并发症中的衰老信号通路（AGE-RAGE signaling pathway in diabetic complications）”“癌症的通路（Pathways in cancer）”关联性高。糖尿病是冠心病发病的重要危险因素，另有研究发现AGEs-RAGE信号通路与糖尿病的发生发展息息相关：AGEs为晚期糖基化终产物，其在血管壁损伤、炎症反应、氧化应激、动脉粥样硬化等病变中发挥重要作用，AGEs与其受体RAGE参与并介导氧化应激的多种信号通路，导致血管内皮损伤、产生炎症反应，加速动脉斑块的发展[30,31]。有研究表明恶性肿瘤会累及心血管系统，造成血栓栓塞、心衰等，抗癌治疗可能诱发心血管疾病，心血管系统疾病又能增加患恶性肿瘤的风险[32]。抗癌药物可能使血管内皮损伤、动脉痉挛，提高缺血性心脏病发生概率。癌症治疗的应激状态也可导致血管痉挛、血栓形成、血小板活化和内皮损伤等，均可导致急性冠状动脉综合征发生[33]。

4　结论

综上所述，本研究主要基于网络药理学，初步阐释了经典方瓜蒌薤白半夏汤通过多有效药物成分、多作用靶点、多作用通路治疗冠心病的作用机制，为临床用药提供了理论根据，也为中药药效物质基础分析及相关作用机制的探究提供了一定依据。

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Network Pharmacological Study of Gualou Xiebai Banxia Decoction in the Treatment of Coronary Heart Disease

To analyze the mechanism of traditional Chinese medicine classic prescription Gualou Xiebai Banxia decoction in the treatment of coronary atherosclerotic heart disease (referred to as coronary heart disease) based on network pharmacology.The effective components and corresponding target genes of Gualou, Banxia and Xiebai were searched by TCMSP, and the "traditional Chinese medicine-component-target gene" network diagram was drawn. GeneCards was used to obtain disease-related target genes, make the Wayne diagram of disease-drug interaction target, then construct the PPI network diagram, analyze the network topology, and analyze the GO and KEGG of the interaction target genes.35 active components and 365 common targets were screened. PPI network showed IL6, TNF, AKT1, EGF, VEGFA, IL1B, CCL2, NOS3, CXCL8 and MMP9. Go enrichment analysis predicted that the positive regulation of calcitonin 1-monooxygenase activity and T-cell extravasation were related to the pathogenesis of the disease. KEGG enrichment analysis predicts that AGE-RAGE signaling pathway and cancer pathway are highly correlated with coronary heart disease.This study mainly discusses the mechanism of Gualou Xiebai Banxia decoction in the treatment of coronary heart disease through multi-target and multi-channel, which provides a basic theoretical basis for the further study of the mechanism of this prescription.

Gualou Xiebai Banxia decoction; network pharmacology; coronary heart disease

R285; R541

A

1008-1151(2022)02-0101-05

2021-10-28

刘美星（1997－），女，广西中医药大学在读硕士研究生，研究方向为中医药防治老年病研究。

刘锐，男，广西中医药大学附属瑞康医院主任医师，研究方向为中医药防治老年病。