基于网络药理学与分子对接探讨补阳还五汤治疗冠心病的作用机制

李苓顼 王 敏 刘建勋 简 洁 孙桂波▲

1.桂林医学院药学院，广西桂林 541199；2.中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所药理毒理中心，北京 100094；3.中国中医科学院西苑医院，北京 100091

冠状动脉粥样硬化性心脏病（coronary atherosclerotic heart disease，CHD）简称冠心病，是我国最常见的心血管疾病之一[1]。目前，尽管经皮冠状动脉介入术（percutaneous coronary intervention，PCI）、外科搭桥等治疗手段已取得一定进展，但仍存在药物抵抗及术后胸闷、胸痛等临床难题。中药复方因其副作用小、患者依从性高等优势，受到广泛关注[2-4]。

研究表明补阳还五汤通过抗炎、抗氧化应激和抗血小板聚集等作用治疗冠心病[5-7]。目前，临床或动物实验多是通过比较分散的靶点来探讨其治疗冠心病的作用机制，很少从整体的角度阐释补阳还五汤的作用机制，且其药效物质基础及分子机制等方面的研究也尚未完全阐明。故本研究基于网络药理学整合多成分、多靶点探究补阳还五汤治疗冠心病的作用机制，为其临床应用提供科学依据，以期获得新的研究思路。

1 材料与方法

1.1 复方靶点收集

利 用BATMAM-TCM（http://bionet.ncpsb.org.cn/batman-tcm/）和TCMSP数据库（http://tcmspw.com/）检索补阳还五汤的活性成分，其中地龙的活性成分通过国内外文献调研获得[8]。

1.2 冠心病靶点收集

以“coronary heart disease”为检索词在OMIM（https://omim.org/）、TTD（http://db.idrblab.net/）、DisGeNET（http://www.disgenet.org/）数据库中检索相应的靶点[9]。

1.3 补阳还五汤与冠心病共同靶点交集

利 用Venny 2.1.0平 台（https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html）制作成分靶点与冠心病靶点交集图并获得交集靶点[10]。

1.4 交集靶点互作

将交集靶点录入STRING数据库（http: //stringdb.org/），将作用参数导入Cytoscape 3.7.1软件，利用CytoHubba插件查找枢纽基因，构建共同靶点蛋白互作网络（PPI）[11]。

1.5 基因本体论（GO）及京都基因与基因组（KEGG）富集分析

将交集靶输入DAVID数据库（https://david.ncifcrf.gov/summary.jsp）获得GO和KEGG数据，使用R软件对GO和KEGG富集分析进行可视化。

1.6 中药-成分-靶点-关键通路网络的构建

将补阳还五汤的成分以及靶点和关键通路导入Cytoscape 3.7.1软件进行可视化处理。

1.7 分子对接

将“成分-靶点”网络图中Degree值排名前三的活性成分与PPI网络中的关键靶点进行分子对接。其中，化合物和蛋白质结构分别在PubChem（https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/）和PDB数据库（http://www.rcsb.org）获取。运用Autodock Vina软件进行分子对接，并用Pymol软件对结果进行展示[12]。

2 结果

2.1 补阳还五汤活性成分靶点收集

通过数据库活性成分并结合相关文献检索共获取109个成分，得到434个作用靶点（表1）。

表1 “中药-活性成分-靶点”信息

2.2 复方及疾病共靶点交集

将去重后的237个药物靶点与706个冠心病靶点通过Venny平台制作靶点交集图，获得交集靶点45个（图1）。

图1 补阳还五汤活性成分与冠心病共同靶点韦恩图

2.3 靶点蛋白互作网络

利用Cytoscape 3.7.1软件构建PPI靶点网络（图2），运用CytoHubba插件按Degree值大小筛选前8位关键靶点（表2），获取关键靶点PPI网络图（图3）。

图2 共同靶点PPI网络图

表2 度值前8位的共同靶点

图3 核心靶点PPI网络

2.4 靶点GO功能注释及KEGG通路富集分析

GO分析中得到包括活性氧合成与代谢、脂多糖反应（BP）52条；膜筏、膜微区（CC）12条；核受体活性、甾体激素受体活性（MF）24条，见图4。

图4 交集靶点GO富集分析

KEGG通路富集分析（图5）得到69个条目，结果表明基因主要富集在流体剪切应力与动脉粥样硬化、糖基化终末产物-糖基化终末产物受体（AGE-RAGE）等信号通路。截取流体剪切应力与动脉粥样硬化信号通路作补充说明（图6）。

图5 交集靶点KEGG富集分析

图6 流体剪切应力与动脉粥样硬化信号通路

2.5 中药-活性成分-靶点-关键通路网络

使用Cytoscape 3.7.1软件对获得的中药、成分、靶点以及关键通路进行可视化处理（图7），图中包含7个中药节点、57个活性成分节点、32个关键靶标节点以及14个关键通路节点，共110个节点。

图7 “中药-成分-靶点-关键通路”网络

2.6 分子对接

将Degree值排名前3位的活性成分木犀草 素（lutcolin）、槲 皮 素（quercetin）和 山 柰 酚（kaempferol）与关键靶标PTGS2进行分子对接（图8）。结果表明三种化合物与PTGS2的结合能均≤-7.0 kCal/mol（木犀草素=-8.4 kCal/mol；槲皮素=-7.9 kCal/mol；山柰酚=-7.7 kCal/mol），展现出良好的结合力，其中山柰酚数值最小，与PTGS2结合能最好。

图8 化学成分与靶点的分子对接图

3 讨论

PPI网络分析显示，IL-6、PTGS2和MMP9等为补阳还五汤治疗冠心病的潜在作用靶点。IL-6常作为炎症的生物标志物，是冠心病严重程度的重要预测因子[13]。PTGS2参与调控脂质代谢和炎症以及抗血栓形成[14]。MMP9可增加心脏自噬通量，从而改善心肌梗死[15]。KEGG通路分析发现AGE-RAGE、NF-κB、HIF-1等可能是冠心病的治疗通路。AGE-RAGE信号通路激活会导致组织纤维化，引发动脉粥样硬化的发展和进展[16]。NF-κB信号通路在各种炎症反应和免疫反应中起重要的调控作用[17]。HIF-1信号通路是心脏代谢和血管生成的关键调节剂，对心肌保护具有重要作用[18]。

本研究通过网络药理学以及分子对接的方法探究补阳还五汤治疗冠心病的作用机制，进一步验证了中药复方通过多靶点、多途径来治疗疾病的过程。由于本研究是基于网络大数据以及生物信息学所得出的结果，后续还需通过试验研究进行验证。希望本研究能为补阳还五汤治疗冠心病提供新的治疗思路。