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基于整合药理学平台对中药附子治疗缓慢性心律失常分子生物机制研究

更新时间:2020-11-16 08:53点击:

摘    要:
目的 基于整合药理学平台层面,探讨中药附子治疗缓慢性心律失常的相关作用机制。方法 通过整合药理学平台收集中药附子成分及其相关靶标、缓慢性心律失常靶标。借助平台分析药物靶标与疾病靶标之间的相互作用关系,构建“中药-疾病核心靶标”网络,最后构建“中药-成分-靶标-通路”多维可视化网络。结果 附子主要通过作用于NCOA1、NCOA2及ARAF等基因发挥对缓慢性心律失常的治疗作用。其作用通路包括循环系统、内分泌系统、免疫系统、能量代谢、信号转导、催乳素信号通路等多个代谢通路。由此可以推测该药对缓慢性心律失常患者起到治疗作用主要是通过调节内分泌系统、循环系统和能量代谢相关信号通路等。结论 基于整合药理学平台构建了中药附子与缓慢性心率失常的核心靶标网络和多维可视化网络,为附子治疗缓慢性心律失常的研究提供了重要参考,也为临床应用提供了理论依据。
 
关键词:
附子 整合药理学 分子机制 缓慢性心律失常
缓慢性心律失常是临床较为常见的增龄性疾病,其定义为心率<60次/min的心律失常性疾病,主要分为窦性心动过缓、房室传导阻滞、病态窦房结综合征等类型[1-2]。随着人们对以附子为主体开展的相关临床及实验研究的关注度的逐渐升高[3-7],多篇Meta分析文献研究显示,附子类中药及其中药复方在减轻缓慢性心律失常患者症状、改善患者远期预后及防治疾病复发等方面疗效显著,且安全性良好[8-9]。本研究基于中药整合药理学计算平台,探讨单味中药附子在缓慢性心律失常的临床治疗中的药效学基础和分子作用机制,为明确中药附子的有效成分及分子生物作用机制提供可靠的科学依据,为附子的临床用药提供指导。现报道如下。
 
1 材料与方法
1.1 附子化学成分数据库的构建
在 TCMIP数据平台中的“中药材数据库”筛选中药附子的所有化学成分作为附子化学成分数据库。
 
1.2 候选靶标
在“疾病/症状靶标数据库”中输入关键词“arrhythmia”进行检索,确定候选靶标。在“中药(含方剂)靶标预测及功能分析”版块输入中药材“附子”筛选候选靶标(相似性分数≥0.7),并获得候选靶标谱预测信息。
 
1.3 靶标预测
在TCMIP中,对附子中化学成分行二维结构相似性搜索,采用MACCS分子指纹特征提取方法,以Tanimoto系数对美国食品和药物管理局上市药物进行相似性评分,获取高可信度(评分系数≥0.8)的中药候选靶标谱,提取潜在的作用靶标[10-11]。
 
1.4 中药与目标疾病之间蛋白质-蛋白质相互作用信息的获取
TCMIP平台中镶嵌了DIP、Reactome、PDZBase、HPRD、OPHID、HAPPI、InAct、MINT 数据库中蛋白质-蛋白质相互作用的数据,因此,附子的潜在作用靶标和目标疾病的蛋白质-蛋白质之间相互作用信息可以通过该平台直接获得。
 
1.5 靶标网络的构建
网络拓扑特征值由中药潜在作用靶标与目标疾病间的PPI 数据通过TCMIP平台中的“网络分析”模块计算获得,以大于“节点连接度(degree)”的2倍中位数作为中药靶标-目标疾病基因互作网络的核心节点;在此基础上,根据满足条件的拓扑结构特征值选择的分别满足3个节点卡值(“连接度”“紧密度”与“介度”的中位数)的节点作为中药潜在作用靶标-目标疾病靶标关键靶标网络,从而进行“中药材-核心成分-核心靶标-关键通路-疾病主要病理环节”的网络构建与可视化工作。
 
1.6 基因功能及代谢通路分析
中药材作用靶标基因或蛋白质功能与代谢通路通过靶标GO基因数据库与KEGG通路数据库构成的TCMIP来确定,中药关键潜在靶标及治疗目标疾病的关键网络靶标通路通过富集计算获得,并罗列其相关通路(P值前30的通路)。
 
2 结果
2.1 附子药物靶标预测
结果收集中药附子的3个化学成分,分别为生物碱、神经酰胺类化合物、甾体化合物等,候选靶标数量35个。通过对附子35个候选靶标进行基因功能分析和通路富集分析,罗列出候选作用靶标(P值前20的)所具有的功能(表1、2)。由此可见附子候选靶标参与的通路主要涉及在碳代谢、氨基酸代谢、消化系统等方面。
2.2 中药附子治疗缓慢性心律失常核心靶标网络分析
在TCMIP平台中网络分析模块,基于PPI相互作用数据库构建中药附子潜在作用靶标与疾病靶标之间的相互作用网络。对附子治疗缓慢性心律失常的关键作用靶标进行筛选,结果筛选出包括PRKCE、HADH、TP53等的直接靶标55个(图1),节点大小与degree比值呈正相关。
 
2.3 基于GO数据库对附子治疗缓慢性心律失常关键网络靶标的基因功能分析
附子治疗缓慢性心律失常关键网络靶标的GO富集分析与治疗缓慢性心律失常发病机制相关的基因功能有细胞增殖负调控、蛋白丝氨酸和苏氨酸激酶活性、髓鞘与肌肉收缩等多个条目。
 
2.4 基于KEGG数据库附子治疗缓慢性心律失常的关键网络靶标的通路富集分析
KEGG通路富集分析显示,附子主要通过参与扩张型心肌病、甲型流感A、粘着斑、ErbB信号通路、癌症中的蛋白聚糖、细胞通讯等疾病靶标通路来治疗缓慢性心律失常。
2.5 附子“成分-靶标-通路”分析
本研究基于TCMIP平台构建了附子治疗缓慢性心律失常的“成分-靶标-通路”的可视化、多维网络(图2)。可以观察出附子中包含的两种化合物成分与其治疗缓慢性心律失常的的主要作用机制相关联。从关键靶标与作用通路可以看出,附子主要通过作用于NCOA1、NCOA2及ARAF等基因发挥对缓慢性心律失常的治疗作用。其作用通路包括循环系统、内分泌系统、免疫系统、能量代谢、信号转导、催乳素信号通路等多个代谢通路。由此可以推测该药对缓慢性心律失常患者起到治疗作用主要是通过调节内分泌系统、循环系统和能量代谢相关信号通路等。
 
 
3 讨论
缓慢性心律失常患者常因心室率过低,出现心排血量显著降低,从而引起重要组织器官供血不足等临床表现[2]。传统医学尚无缓慢性心律失常之名,多参照心悸、怔忡、胸痹等进行论治,临床多表现为心慌、乏力、头晕、胸闷痛、少气、懒言等,其脉象多为迟缓、涩结等。附子属温里药,具有“回阳救逆第一品”之效。其功能主治为回阳救逆,补火助阳,散寒止痛。多项临床及基础试验研究显示,在心血管疾病领域,以附子为主药及其中药复方广泛应用于缓慢性心律失常的治疗中,临床疗效显著[10-14]。
 
中药整合药理学计算平台是以中医药大数据平台为基础,满足个体自助式服务需求,以数据建模、网络科学等为手段和方法,而构建的中医药整合药理学计算平台[15]。此平台将传统中医“整体观念”与现代“整合药理学”的思路相结合,将中药核心化学成分对生物活性的作用机制进行预测并对其结果进行整合分析,从而构建中药治疗目标疾病的“成分-靶标-通路”的可视化多维网络,从而证实中药材具有多成分、多靶点,治疗目标疾病具有多种机制,且具有相互协同的作用特点[16-18]。
 
多篇文献已经报道中药附子及中药方剂在治疗缓慢性心律失常方面具有较为明显的临床效果[19-23]。殷胜骏等[24]为缓慢性心律失常的病理机制主要为气虚、阳气不足、血瘀,治疗上以补气温阳活血为主,兼用以理气养阴等法,其常用药物为16味,核心药物为附子。
 
本研究以中药整合药理学计算平台为基础,对附子治疗缓慢性心律失常的药效的物质基础和分子作用机制进行分析。附子化学成分主要作用于NCOA1、NCOA2、ARAF等靶标,通过影响循环系统、内分泌系统、免疫系统、能量代谢、信号转导、催乳素信号通路等代谢途径发挥对缓慢性心律失常的治疗作用。本研究筛选出附子治疗缓慢性心率失常的有效成分与潜在作用靶点、通路,部分结果已经得到一些基础实验的证实[25-27],为深入系统研究中药附子治疗缓慢性心律失常的基础与临床应用提供理论依据,从而有助于揭示其相关物质基础与分子机制。
 
参考文献
[1] 孙延宏,赵一秀,张鑫,等.缓慢性心律失常发生机制与药物治疗的现状[J].中国医院药学杂志,2016,36(19):1715-1718.
 
[2] 陈柯萍.心血管急症救治(6)缓慢性心律失常的诊断和处理(续5)[J].中国循环杂志,2014,29(4):244-246.
 
[3] 赵磊,杨晓燕.麻黄附子细辛汤治疗缓慢性心律失常综述[J].中医临床研究,2017,9(23):134-136.
 
[4] 杨丰文,张俊华,江丰,等.缓慢性心律失常中医药临床研究进展[J].天津中医药,2015,32(12):765-768.
 
[5] 张水馨.基于Ca~(2+)-CaM-CaMKⅡ信号传导通路的麻黄附子细辛汤对CaM/CaMKⅡ的影响[D].北京中医药大学,2014.
 
[6] 童妍,李娜,吴晓青.附子对缓慢性心律失常大鼠cAMP-PKA信号转导通路的影响[J].中药药理与临床,2013,29(4):90-92.
 
[7] 朱德望.麻黄附子细辛汤加味治疗缓慢性心律失常的临床研究[D].黑龙江中医药大学,2010.
 
[8] 邓雅芳,徐强,黄宇虹,等.麻黄细辛附子汤加减治疗缓慢性心律失常有效性和安全性的Meta分析[J].天津中医药,2018,35(6):430-435.
 
[9] 陈明,曾子芸.麻黄细辛附子汤治疗缓慢性心律失常随机对照临床研究文献的Meta分析[J].中华中医药杂志,2015,30(3):841-844.
 
[10] 陈明,高卫平,汤尔群.麻黄附子细辛汤治疗慢性心律失常近况[J].中华中医药学刊,2009,27(3):460-462.
 
[11] 牛振华,刘喜梅,范维玲.麻黄附子细辛汤治疗缓慢型心律失常75例[J].山东中医杂志,2006,25(3):173-174.
 
[12] 李夏,张明飞,贾波,等.麻黄附子细辛汤治疗缓慢性心律失常的临床研究进展[J].现代中医药,2013,33(5):125-127.
 
[13] 魏文康,刘红艳.麻黄附子细辛汤治疗缓慢型心律失常30例[J].中国老年学杂志,2012,32(24):5533-5534.
 
[14] 张梅,张艺,陈海红,等.附子抗心律失常有效组分研究[J].时珍国医国药,2000,11(3):193-194.
 
[15] 许海玉,刘振明,付岩,等.中药整合药理学计算平台的开发与应用[J].中国中药杂志,2017,42(18):3633.
 
[16] Liu Y,Huang Y,Zhao C,et al.Salvia miltiorrhiza injection on pulmonary heart disease:a systematic review and meta-analysis[J].Am J Chin Med,2014,42(6):1315-1331.
 
[17] 马艳,张迎春,陶野,等.基于整合药理学策略的元胡止痛方研究进展[J].中国中药杂志,2015,40(6):1048.
 
[18] Yin Q,Wang P,Zhang A,et al.Ultra-performance LC-ESI/quadrupole-TOF MS for rapid analysis of chemical constituents of Shaoyao-Gancao decoction[J].J Sep Sci,2013,36(7):1238-1246.
 
[19] 李国林,姜雪,牛新萍.麻黄附子细辛汤联合针刺治疗心肾阳虚型缓慢性心律失常的临床研究[J].中国医药指南,2018,16(23):188-189.
 
[20] 邓雅芳,徐强,黄宇虹,等.麻黄细辛附子汤加减治疗缓慢性心律失常有效性和安全性的Meta分析[J].天津中医药,2018,35(6):430-435.
 
[21] 王诚泉.麻黄附子细辛汤加味治疗缓慢性心律失常64例临床观察[J].健康之路,2018,17(5):240.
 
[22] 陆华芳.麻黄附子细辛汤合阳合汤加减在缓慢心律失常治疗中的价值[J].中西医结合心血管病电子杂志,2018,6(8):138-139.
 
[23] 张宇云,陈小紫,潘小丹.麻黄附子细辛汤治疗阳虚血瘀证缓慢性心律失常患者的临床研究[J].辽宁中医杂志,2018,45(2):325-327.
 
[24] 殷胜骏,韩涛,张刚,等.中医治疗缓慢性心律失常的临床组方规律分析[J].中国实验方剂学杂志,2017,23(11):220-224.
 
[25] 周远鹏.附子致心律失常和抗心律失常作用研究的综述及其思考(四)[J].中药药理与临床,2015,31(5):153-158.
 
[26] 陈荣昌,孙桂波,张强,等.附子及其复方中药的药理作用研究进展[J].中草药,2014,45(6):883-888.
 
[27] 吴克红,唐力英,王祝举,等.附子的化学和生物活性研究进展[J].中国实验方剂学杂志,2014,20(2):212-220.

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