侯志涛 宋晓晨 宋丽颖

摘要 目的：基于网络药理学分析预测强心胶囊治疗慢性心力衰竭的作用机制。方法：应用中医药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）筛选出强心胶囊所含有效成分和相关靶标蛋白。根据药代动力学ADME参数，以口服生物利用度（OB）≥30%，药物相似性（DL）≥0.18，生物半衰期（HL）≥4.00为条件筛选出活性成分。从数据库Uniprot中获得预测的活性成分作用靶点。通过CTD、TTD、DrugBanK数据库挖掘疾病相关的作用靶点。通过基因注释工具Matescape分析强心胶囊干预慢性心力衰竭的分子机制。结果：获得强心胶囊活性成分108个，作用靶点267个，疾病相关靶点32 730个，最终获得强心胶囊干预心力衰竭关键靶点264个。PPI网络构建筛选出关键靶点47个。富集分析强心胶囊干预慢性心力衰竭的关键靶点主要参与MAPK、HIF-1、TNF、FoxO、PI3K-AKT、促性腺激素、癌症、T细胞受体和钙离子信号通路等。结论：强心胶囊不仅可直接对慢性心力衰竭起到治疗作用，还可通过激素、细胞代谢、炎性机制及免疫因子等间接发挥疗效。

关键词 强心胶囊;慢性心力衰竭;网络药理学;作用机制

Abstract Objective：To analyze and predict the mechanism of Qiangxin Capsule in the treatment of chronic heart failure based on network pharmacology.Methods：The active ingredients and related target proteins in Qiangxin Capsules were screened by the systematic pharmacology database and analysis platform of traditional Chinese medicine （TCMSP）.According to the pharmacokinetic ADME parameters，the active ingredients were screened under the conditions of oral bioavailability （OB） ≥ 30%，drug similarity （DL） ≥ 0.18，and biological half-life （HL） ≥ 4.00.The predicted target of active ingredient were obtained from the database （Uniprot）.CTD，TTD，DrugBanK databases were used to explore disease-related targets.The molecular mechanism of Qiangxin Capsule′s intervention in chronic heart failure were analyzed through gene annotation tool Matescape.Results：A total of 108 active components，267 action targets and 32，730 disease-related targets of Qiangxin Capsules were obtained，and finally 264 key targets of Qiangxin Capsules for the intervention of heart failure were obtained.The PPI network was constructed and 47 key targets were selected.Enrichment analysis showed that the key target of Qiangxin Capsule intervention in chronic heart failure mainly involved in MAPK signaling，HIF-1 signaling，TNF signaling，FOXO signaling，PI3K-AKT signaling，gonadotropin signaling，cancer signaling，T-cell receptor signaling and calcium signaling，etc.Conclusion：Qiangxin Capsule can not only directly treat chronic heart failure，but also play an indirect role through hormone，cell metabolism，inflammatory mechanism and immune factors.

Keywords Qiangxin Capsule; Chronic heart failure; Network pharmacology; Mechanism

中图分类号：R289.5;R541文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2021.07.010

心力衰竭指因为心脏结构异常或功能损伤引发的心室充盈或射血能力受损的一系列复杂综合征，临床上以呼吸困难、乏力、体液潴留等为主要表现[1]。心力衰竭呈现进行性进展，为各种心血管疾病的终末期阶段，亦是造成心血管疾病患者死亡的重要因素[2]。慢性心力衰竭（Chronic Heart Failure，CHF）是在其他旧有的心血管病的基础上出现心力衰竭症状及体征时的心力衰竭类型[1]，急性心力衰竭患者经治疗后症状平稳大多也可转为CHF[3]。西医治疗方法主要包括药物治疗（强心、利尿、扩血管药以及神经内分泌抑制剂）和器械治疗[1]。根据相似的临床表现与发病特点，可將CHF参照中医里“水肿”“心水”“心悸”“喘证”等进行诊治，常见脉证表现有心慌气短、水肿、小便不利、舌淡苔白、脉细等，分为气阴两虚、脾肾阳虚、心血瘀阻等证。

强心胶囊的组方成分为茯苓、白术、白芍、附子、红参、黄芪、丹参、三七、延胡索和葶苈子。其中，茯苓、白术为临床常用的健脾利水祛湿药。白芍活血利水。附子温化阳气。红参、黄芪补气固表。丹参、三七、延胡索化瘀活血定痛。葶苈子具有下气行水的作用。如此共奏温补肾阳、强心利水之功。中药复方由多种药材以配伍的方式构成，其药效成分与作用靶点间具有极为复杂的多点对多点的网络样关系。强心胶囊可通过多靶点、多通路、多机制的协同或拮抗作用，改善CHF的症状。网络药理学是近年来的一门新兴学科，具有多学科融合的特征，在对多个数据库进行搜索、整理后，通过建立复杂网络模型推测药物的作用机制，这种复杂性恰好与中药成分和靶点的复杂性相契合，是中医药现代探索的新方向[4]，正好符合中医的“整体观念”。

1 资料与方法

1.1 药物活性成分、靶点以及疾病靶点的筛选

在中医药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）（http：//lsp.nwsuaf.edu.cn/tcmsp）及收录了4 500余种中草药的化学成分库里查找强心胶囊所含有的药物活性成分，并运用TCMSP根据成分药动学ADME参数，按照口服生物利用度（OB）≥30%，类药性（DL）≥0.18进一步筛选。将筛选后所得的活性成分对应的靶点运用Uniprot数据库的UniprotKB功能经过人类基因名规范化处理，即获得药物的可能靶点蛋白。分别在CTD数据库、TTD数据库和DrugBan数据库中搜索关键词“chronic heart failure”，手动筛选后取得CHF的发病基因。

1.2 活性成分-靶点-疾病网络构建

使用Venny在线绘画工具绘制强心胶囊的药物靶点与CHF的疾病靶点的关系图，其交集所得即或许为强心胶囊干预CHF的潜在作用靶点。再借助Cytoscape3.7.1展示分子间作用关系的可视化平台画出药物干预CHF的活性成分-靶点网络图。

1.3 蛋白质-蛋白质相互作用网络构建

为明确强心胶囊干预CHF潜在靶点之间的作用关系，将交集靶點蛋白输入String数据库（https：//string-db.org/），获得蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）信息图。设置选取最高置信度0.90的PPI关系数据，构建强心胶囊对治疗CHF的PPI网络图。

1.4 KEGG通路分析和GO功能富集分析

通过DAVID数据库（https：///david.ncifcrf.gov/home.jsp）对关键靶点进行KEGG信号通路和GO功能富集分析，研究强心胶囊干预CHF可能靶点的关键作用通路及生物学过程。

2 结果

2.1 强心胶囊活性成分、靶点和CHF相关靶点

应用TCMSP查找强心胶囊所含的化合物，并以OB≥30%和DL≥0.18作为筛选条件，筛选出活性化合物共126种。其中白芍7种，白术3种，丹参48种，茯苓5种，附子4种，红参3种，黄芪15种，三七6种，葶苈子9种，延胡索26种。所有活性化合物经去重后共108种。各化合物详细信息如表1。获得药物靶点267个，CHF靶点32 730个。

2.2 活性成分-靶点-疾病网络

CHF相关靶点共32 730个。通过Venny取交集得到强心胶囊中参与CHF的靶点267个（图1）。将获得的公共靶蛋白运用Cytoscape3.7.1网络绘图软件绘制并分析强心胶囊干预CHF成分-靶点网络图（图2）。度与介数中心性量化各个节点在网络中的重要性的重要拓扑参数，前者表示网络图中和节点相连的路线条数，后者是网络中所有最短路径中经过该节点的路径的数目与最短路径总数的比。根据度和介数中心性预测强心胶囊干预CHF关键化合物，深入分析发现强心胶囊中活性成分按度值排序前8位的为槲皮素（表2），度=602;山柰酚，度=189;beta-谷甾醇，度=152;异鼠李素，度=72;常春藤皂苷元，度=68;豆甾醇，度=64;木犀草素，度=55;丹参酮ⅡA，度=42。

2.3 强心胶囊治疗CHF的PPI网络

利用String将靶点构建PPI网络图，并利用Cytoscape可视化（图3），按照度值排列，节点由内向外，度值由大变小，颜色越来越浅。度均值为10.597，介数中心性均值为0.009，共得到47个高于度均值的靶点，介数中心性也位于前列。关键靶点详细拓扑参数分析见表3。

2.4 GO功能富集分析结果和KEGG通路分析

对取交集后所得到结果借助DAVID线上应用软件依次采取GO功能富集的方法与KEGG通路分析的方法。经基因本体论方法获得43条相关结果（图4），分别是生物过程28条、细胞组分4条、分子功能11条。强心胶囊干预CHF的关键靶点主要参与MAPK信号通路、HIF-1信号通路、TNF信号通路、FoxO信号通路、PI3K-AKT信号通路、促性腺激素信号通路、癌症通路、T细胞受体信号通路和钙离子通路等。见图5。

3 讨论

对于心力衰竭的中医理论研究认为，其病因多见于心病迁延日久或气血阴阳亏损，从而引发脏腑功能失调，气血水液运行失常，形成瘀血、水饮等病理产物;病机可归纳为脏腑虚损为本，血瘀、水停等为标[5]。如《素问·逆调论篇》言“若心气虚衰，可见喘息持续不已”及“夫不得卧则喘者，是水气之客也”，将心力衰竭的病机阐述为心阳虚衰，水饮上泛。《金匮要略·痰饮咳嗽病脉证并治第十二》言：“凡食少饮多，水停心下，甚者则悸，微者短气。”将心力衰竭的病机归纳为气虚痰饮积聚心下。陈莹等[6]认为脾气虚损，生化不足，则气血亏虚，无力运化，则痰饮瘀血内生，为心力衰竭的病理机制。《伤寒治例》中也记载了类似的观点：“气虚停饮，阳气内弱，心下空虚，正气内动而悸也。”清代王清任在《医林改错》中曾提出：“元气既虚，必不能达于血管，血管无气必停留而瘀。”从中医解剖层面上揭示了CHF的病机为气虚血瘀，元气亏虚不能充盈血脉，推动作用不足，气血运行不畅，必将发生瘀血等病理产物的停滞，同时造成心失濡养。因此，对于心力衰竭的治疗方法应以温阳益气为首，辅以活血化瘀、化饮利水等，进行标本同治。为此，根据温阳化饮、益气活血的治疗方法所创立的强心胶囊，其基本方主要由丹参、黄芪、红参、茯苓等组成。且强心胶囊已经实验研究证实具有降低Caspase-12蛋白表达、减轻内质网应激介导的心肌细胞凋亡发生的作用[7]。

通过网络药理学分析结合目前已报道的文献，本研究发现强心胶囊发挥抗心力衰竭作用的主要信号通路包括：MAPK信号通路、HIF-1信号通路、TNF信号通路、FoxO信号通路、PI3K-AKT信号通路、促性腺激素信号通路、癌症通路、T细胞受体信号通路和钙离子信号通路等。MAPK信号通路和一些常见的心血管疾病，如心肌梗死、CHF等的发病关系紧密[8]。实验证实，CHF的疾病进程中多存在线粒体结构异常及功能受损，影响正常的能量合成途径，MAPK信号通路则在心肌细胞线粒体发生结构改变时为关键环节[9]。HIF-1在心血管的生理及病理方面发挥了重要作用。正常或应激状态下，HIF-1对心肌细胞的大小、结构和功能具有保护作用[10]。实验显示，心肌细胞凋亡对急性心力衰竭有重要意义，而HIF-lα表达的增加有利于心肌细胞的成活[11]。同时，CHF患者急性失代偿期时的HIF-lα水平与其临床症状、体征正相关，说明在CHF急性失代偿过程中，HIF-lα水平代偿性升高。且HIF-lα对于CHF急性失代偿的预测作用与BNP基本相似，提示HIF-lα可能对于CHF急性失代偿期的转归具有潜在的预测作用[10]。TNF-α作为一种常见的炎症介质，对于免疫炎症反应和心力衰竭发病及进程具有关键意义[12]。TNF-α可直接减弱心肌的收缩力，并可激发心肌细胞的凋亡，介导心肌重塑[13]。临床试验证明，TNF-α水平与心力衰竭的程度具有正比例关系。FoxO对细胞的一系列生命活动如代谢、应激和凋亡均具有一定的意义[13]，其中FoxO3a的表达部位大多为心脏，对心肌细胞功能的调节具有正向作用[14]。研究结果显示，AKT活化可通过诱导蛋白酶体降解，导致其下游分子FoxO3a总蛋白水平下降[15];同时FoxO3a能够干扰前凋亡蛋白BIM表达，降低其含量，阻断细胞凋亡发生。PI3K主要由调节亚基P85和催化亚基P110两部分构成。当接收刺激信号时，使P85募集到质膜周围，P110与P85结合，将PIP2催化成PIP3;PIP3激活AKT，从而将AKT由细胞质转移到细胞膜，激活AKT[16]。过度活化的AKT可减少心肌细胞增殖，诱导BAX基因表达，增加心肌细胞凋亡，引发CHF的发生和发展[17-18]。

综上所述，本研究通过网络药理学方法对强心胶囊治疗CHF多成分、多靶点、多通路的复杂网络进行探究，发现其主要活性成分不仅可以直接对CHF起到治疗作用，还可以通过激素、细胞代谢、炎性机制及免疫因子等间接发挥疗效。基于网络药理学的作用机制探索为治疗CHF提供了重要线索，同时强心胶囊干预CHF的多成分-多靶点-多通路，体现了复方君臣佐使及七情配伍协同增效的中醫整体思想的作用特点。

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（2020-07-07收稿 责任编辑：杨觉雄）