基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的桂枝甘草湯治療心律失常的作用機(jī)制研究

郝俊杰，王 濤

（成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，成都 611137）

基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的桂枝甘草湯治療心律失常的作用機(jī)制研究

郝俊杰，王 濤

（成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，成都 611137）

目的：利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)預(yù)測(cè)中藥復(fù)方桂枝甘草湯治療心律失常的作用機(jī)制。方法：通過(guò)TDT數(shù)據(jù)庫(kù)獲取桂枝甘草湯相關(guān)活性成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)；通過(guò)HIT和TTD數(shù)據(jù)庫(kù)篩選桂枝甘草湯的作用靶點(diǎn)，建立靶點(diǎn)數(shù)據(jù)集；OMIM數(shù)據(jù)庫(kù)篩選心律失常相關(guān)的靶標(biāo)；PPI數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建桂枝甘草湯和心律失常的交互靶標(biāo)；用Cytoscape軟件構(gòu)建“成分-靶點(diǎn)-疾病”交互網(wǎng)絡(luò)圖。結(jié)果：篩選出桂枝甘草湯中41個(gè)活性成分和共同直接作用的45個(gè)蛋白靶點(diǎn)；通過(guò)度、介度中心度、接近中心度等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣髟u(píng)價(jià)篩選出與桂枝甘草湯在心律失常方面作用最相關(guān)靶標(biāo)，利用KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)入選靶標(biāo)進(jìn)行相關(guān)通路富集，篩選出37條通路在心律失常方面具有作用。結(jié)論：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測(cè)了桂枝甘草湯中桂枝和甘草配伍治療心律失常的體內(nèi)作用機(jī)制，為其活性成分研究和臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)；桂枝甘草湯；心律失常；機(jī)制

桂枝甘草湯出自張仲景《傷寒論》“發(fā)汗過(guò)多，其人叉手自冒心，心下悸，欲得按者，桂枝甘草湯主之”。桂枝甘草湯用于治療“心悸”等相關(guān)病證的基礎(chǔ)方，該方現(xiàn)代臨床多應(yīng)用于心血管系統(tǒng)疾病中凡經(jīng)中醫(yī)辨證分型屬于心陽(yáng)虛證候者，以該方為基礎(chǔ)方加減使用，可獲滿意療效。臨床報(bào)道和藥理研究表明本方對(duì)不同類型心律失常具有較好的療效〔1-3〕。

桂枝甘草湯由甘草和桂枝兩味中藥配伍組成，由于其化學(xué)成分復(fù)雜，治療心律失常的作用機(jī)制尚不明確，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)通過(guò)分析基因、蛋白、疾病、藥物等數(shù)據(jù)庫(kù)與實(shí)驗(yàn)室獲得的真實(shí)數(shù)據(jù)，融合系統(tǒng)生物學(xué)、多向藥理學(xué)、計(jì)算生物學(xué)、網(wǎng)絡(luò)分析等多學(xué)科的技術(shù)和內(nèi)容，從系統(tǒng)、整體的角度構(gòu)建多層次網(wǎng)絡(luò)，去探索藥物與疾病間的關(guān)聯(lián)性〔4-6〕。利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)來(lái)預(yù)測(cè)多成分、多途徑、多靶點(diǎn)、協(xié)同作用的中藥復(fù)方及配伍作用機(jī)制具有天然的優(yōu)勢(shì)。本研究利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究方法構(gòu)建桂枝甘草湯的“疾病-基因-藥物”網(wǎng)絡(luò)，對(duì)桂枝與甘草配伍治療心律失常的作用機(jī)制及活性成分進(jìn)行預(yù)測(cè)，以期為尋找其有效成分和作用機(jī)制及臨床應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 方法

1．1數(shù)據(jù)的建立通過(guò)中藥臺(tái)灣數(shù)據(jù)庫(kù)（TDT，http：∕tcm．cmu．edu．tw∕）獲得桂枝和甘草所含的化學(xué)成分結(jié)構(gòu)，再依據(jù)相似性比較通過(guò)中草藥活性成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)（HIT，http：∕lifecenter．sgst．cn∕hit∕）和治療靶點(diǎn) 數(shù) 據(jù) 庫(kù)（TTD，http：∕bidd．nus．edu．sg∕group∕cjttd∕）篩選靶點(diǎn)，建立桂枝甘草湯中藥靶點(diǎn)數(shù)據(jù)集。通過(guò)人類基因和基因表型綜合數(shù)據(jù)庫(kù)（OMIM，http：∕∕www．omim．org∕）篩選其治療心律失常的基因和蛋白靶點(diǎn)，建立心律失常靶點(diǎn)數(shù)據(jù)集。人類的靶點(diǎn)連接蛋白通過(guò)交互蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)（http：∕dip．doe-mbi．ucla．edu）獲得。為了便于統(tǒng)一分析，以上所有靶點(diǎn)均轉(zhuǎn)化成蛋白編號(hào)ID格式。

1．2網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建為了更合理地闡明桂枝甘草湯中化學(xué)成分與心律失常靶點(diǎn)之間的關(guān)系，我們對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析。通過(guò)PPI（http：∕www．genome．jp∕kegg∕）分析，將桂枝甘草湯中桂枝和甘草的化學(xué)成分、成分對(duì)應(yīng)的靶點(diǎn)、心律失常對(duì)應(yīng)的靶點(diǎn)和交互蛋白對(duì)應(yīng)的靶點(diǎn)連接成“成分-靶點(diǎn)-疾病”網(wǎng)絡(luò)。利用Cytoscape 2．8．3軟件將以上網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可視化分析，每個(gè)點(diǎn)的度、接近中心度兩個(gè)拓?fù)鋮?shù)通過(guò)CentiScaPe 1．2進(jìn)行評(píng)估，選擇以上兩個(gè)拓?fù)鋮?shù)值滿足分別大于所有點(diǎn)中位數(shù)值2倍的靶點(diǎn)，作為桂枝甘草湯治療心律失常的目的靶點(diǎn)。

2 結(jié)果

2．1藥物靶點(diǎn)和疾病靶點(diǎn)數(shù)據(jù)的篩選基于數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建方法，共篩選出桂枝甘草湯中41個(gè)化學(xué)成分和45個(gè)共同作用靶點(diǎn)蛋白，1 146個(gè)交互蛋白。

2．2“藥物-靶點(diǎn)-疾病”之間交互網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測(cè)出桂枝甘草湯治療心律失常的交互網(wǎng)絡(luò)，采用不同的形狀圖形使其可視化后，讓我們更清晰直觀地看出化合物與疾病靶點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。其中方形代表藥物與疾病共同作用的靶點(diǎn)，也是桂枝甘草湯治療心律失常的最重要的靶點(diǎn)蛋白；圓點(diǎn)代表藥物與疾病潛在的交互作用靶點(diǎn)；三角形代表桂枝甘草湯中的被預(yù)測(cè)出的活性化合物。見(jiàn)圖1。

圖1“成分-靶點(diǎn)-疾病”交互網(wǎng)絡(luò)圖

2．3桂枝甘草湯治療心律失常的直接作用靶點(diǎn)拓?fù)鋮?shù)分析通過(guò)對(duì)Cytoscape 2．8．3軟件整合的“成分-靶點(diǎn)-疾病”交互網(wǎng)絡(luò)分析，得出在桂枝甘草湯活性成分和心律失常相關(guān)的334個(gè)直接作用靶點(diǎn)和45個(gè)共有蛋白靶點(diǎn)，這45個(gè)靶點(diǎn)可能是桂枝甘草湯治療心律失常的最相關(guān)蛋白靶點(diǎn)。對(duì)這45個(gè)蛋白靶標(biāo)進(jìn)行拓?fù)鋮?shù)計(jì)算。見(jiàn)表1。2．4桂枝甘草湯中藥物治療相關(guān)疾病的KEGG通路分析經(jīng)CentiScaPe 1．2對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有點(diǎn)的拓?fù)鋮?shù)（度、介度中心度和接近中心度）進(jìn)行分析，得出 3 個(gè)拓?fù)鋮?shù)中位數(shù)分別為：1．000、0．000 和0．196。我們選擇靶點(diǎn)中每個(gè)靶點(diǎn)的度拓?fù)鋮?shù)值大于中位數(shù)2倍的靶點(diǎn)作為桂枝甘草湯治療心律失常的重要靶點(diǎn)蛋白，對(duì)滿足條件的靶點(diǎn)在KEGG通路富集分析中，篩選出37條通路與桂枝甘草湯中藥物治療相關(guān)疾病相關(guān)。見(jiàn)表2。

表1 桂枝甘草湯治療心律失常的直接作用靶點(diǎn)相關(guān)拓?fù)鋮?shù)

表2 桂枝甘草湯治療心律失常的相關(guān)通路富集

3 討論

中藥復(fù)方藥味較多，成分復(fù)雜，具有多靶點(diǎn)、多作用途徑、多功能的特點(diǎn)。復(fù)方作用機(jī)制和配伍機(jī)制較難分析，本研究通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析構(gòu)建了“成分-靶點(diǎn)-疾病”交互網(wǎng)絡(luò)圖，篩選出桂枝甘草湯的41個(gè)活性成分和45個(gè)共同作用的蛋白，37條通路與心律失常有關(guān)，這些結(jié)果反映了桂枝甘草湯中桂枝和甘草配伍在心律失常方面的作用機(jī)制，通過(guò)進(jìn)一步文獻(xiàn)調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)相關(guān)度較高的預(yù)測(cè)通路均得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)，如NF-kappa B信號(hào)通路〔7〕，TNF信號(hào)通路〔8〕，MAPK 信號(hào)通路〔9〕，Toll樣受體〔10〕和PI3K-Akt信號(hào)通路〔11〕等，在心律失常中發(fā)揮了重要作用。進(jìn)一步尋找其活性成分和研究復(fù)方的作用機(jī)制及其配伍機(jī)制。本文初步揭示了桂枝甘草湯中桂枝和甘草配伍在心律失常方面的多維調(diào)控作用，以期為尋找其有效成分和作用機(jī)制及臨床應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

〔1〕齊麗娟，于建國(guó)．桂枝甘草湯加味治療緩慢型心律失常86例〔J〕．內(nèi)蒙古中醫(yī)藥，2016，35（8）：46-47．

〔2〕謝凌鵬，袁立霞，周楚瑩，等．桂枝甘草配伍治療心律失常淺析〔J〕．江蘇中醫(yī)藥，2015，47（4）：57-58．

〔3〕李冀，趙偉國(guó)，李勝志，等．桂枝甘草湯及其提取物組分抗心律失常作用的實(shí)驗(yàn)研究〔J〕．中醫(yī)藥信息，2009，26（4）：41-43．

〔4〕張彥瓊，李梢．網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)與中醫(yī)藥現(xiàn)代研究的若干進(jìn)展〔J〕．中國(guó)藥理學(xué)與毒理學(xué)雜志，2015，29（6）：883-892．

〔5〕李梢，張博．中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)：理論、方法與應(yīng)用（英文）〔J〕．中國(guó)天然藥物，2013，11（2）：110-120．

〔6〕劉志華，孫曉波．網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)：中醫(yī)藥現(xiàn)代化的新機(jī)遇〔J〕．藥學(xué)學(xué)報(bào)，2012，47（6）：696-703．

〔7〕高業(yè)．自擬平脈定悸方對(duì)快速性心律失常模型大鼠血清HSP70、NF-κB 的影響〔D〕．沈陽(yáng)：遼寧中醫(yī)藥大學(xué)，2016．

〔8〕肖華，陳志堅(jiān)，廖玉華，等．TNF-α早期表達(dá)在大鼠急性心肌梗死室性心律失常發(fā)生中的作用及機(jī)制研究〔J〕．中國(guó)免疫學(xué)雜志，2008，24（1）：75-78．

〔9〕龔一萍，沈煒毅．基于Cx43磷酸化信號(hào)通路介導(dǎo)復(fù)脈湯對(duì)缺血性心律失常的保護(hù)作用〔J〕．遼寧中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，17（8）：5-7．

〔10〕趙乃倩，榮青峰，魏曉霞，等．ST段抬高型心肌梗死患者入院血糖與外周血單個(gè)核細(xì)胞TLR4表達(dá)和活性的關(guān)系〔J〕．中華臨床醫(yī)師雜志（電子版），2015，9（11）：2051-2056．

〔11〕宋娟，王佳，李寶紅，等．PI3K∕Akt信號(hào)通路在白藜蘆醇抗大鼠缺血∕再灌注性心律失常中的作用及機(jī)制〔J〕．中國(guó)應(yīng)用生理學(xué)雜志，2017，33（3）：239-243．

（責(zé)任編輯 李 楊）

A Network Pharmacology-based Study on the Mechanism of Guizhi Gancao Soup for the Treatment of Arrhythmia

Hao Junjie,Wang Tao
（College of Pharmacy,Chengdu University of TCM,Chengdu 611137,China）

Objective:To predict the mechanism of Guizhi Gancao Soup in the treatment of arrhythmia by using the technique of network pharmacology．Methods:TDT database was used to screen the chemical composition of Guizhi Gancao Soup．The HIT and TTD database was used to predict the targets of the Soup;OMIM database was applied to screen the targets of arrhythmia;PPI database established the interaction between the drug target and the disease target．The“compound-target-disease”complex network diagram was constructed by the use of the Cytoscape software．Results:We screened 41 active ingredients in Guizhi Gancao Soup which had a direct effect on 45 targets．Targets of Guizhi Gancao Soup were selected,which played an important role in the anti-arrhythmia process by using such network topological parameters as Degree,Betweenness Centrality and Closeness Centrality．In the“component-targetdisease”network of Guizhi Gancao Soup,the targets which achieve the standard were enriched by the KEGG database;37 signal pathways were connected with the anti-arrhythmia effects．Conclusion:The mechanism of Guizhi Gancao Soup in the treatment of arrhythmia is predicted by the use of the network pharmacology,which provides the theoretical basis for its clinical application．

network pharmacology;Guizhi Gancao Soup;anti-arrhythmia;mechanism

R96

A

2096-2266（2017）10-0001-04

10．3969 ∕j．issn．2096-2266．2017．10．001

2017-09-11

2017-09-24

郝俊杰，博士研究生，主要從事中藥品種鑒定和質(zhì)量控制研究．