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基于网络药理学的复方丹参滴丸干预冠心病血瘀证的“成分-靶点-通路”理论机制研究

作者:佚名 时间:2026-02-01

本研究采用网络药理学方法,系统探究复方丹参滴丸(丹参、三七、冰片)干预冠心病血瘀证的“成分-靶点-通路”机制。通过TCMSP等数据库筛选出丹参素、三七皂苷R1等23个活性成分,结合GeneCards等获取疾病靶点,经交集分析、PPI网络构建及Cytoscape拓扑分析,确定VEGFA、AKT1等52个核心靶点。GO/KEGG富集分析显示,药物通过调控HIF-1、PI3K-Akt、TNF等通路,干预炎症反应、血管生成等过程。研究揭示复方多成分协同作用本质,为中药复方现代化研究提供参考,具有理论与临床价值。

第一章引言

冠心病是临床上很常见的一种心血管疾病。在最近这些年,冠心病的发病率和死亡率一直在不断上升,这种情况给人类健康造成了严重的威胁。从中医理论的角度来看,大部分冠心病可以归到“胸痹”这个类别当中。在冠心病里,血瘀证是主要的证型之一,得了这种证型冠心病的患者常常会有胸闷、胸痛的感觉,而且舌质会呈现紫暗的状态。

复方丹参滴丸是用于治疗冠心病血瘀证的一种经典中成药,它是由丹参、三七、冰片这三味药材制作而成的。复方丹参滴丸具有活血化瘀、理气止痛的作用,在临床上使用得很广泛,并且治疗效果是比较明确的。不过,复方丹参滴丸存在多成分、多靶点、多通路的复杂情况,它的作用机制到现在还没有被完全弄清楚,这就对它的现代化研究以及国际化推广的进程产生了影响。

网络药理学是一种新兴的研究方法,它是系统生物学和生物信息学交叉形成的。通过构建“成分 - 靶点 - 通路”相互作用网络,网络药理学能够系统地把中药复方的作用机制揭示出来。这种研究方法是以“疾病 - 基因 - 靶点 - 药物”之间的关联性作为基础的,它会运用高通量数据挖掘、分子对接、生物网络分析等技术,从整体的角度去探究药物和机体相互作用的规律。网络药理学的核心原理是强调中药复方是通过多成分协同作用来对疾病相关的分子网络进行调节的,而不是进行单一靶点的线性调控,这和中医药整体观、辨证论治的理论思想是十分相符的。

在进行具体研究的时候,首先要通过中药系统药理学数据库对复方丹参滴丸的活性成分以及潜在作用靶点进行筛选,接着利用疾病相关数据库去获取冠心病血瘀证的疾病靶点。在使用韦恩图进行分析从而找到药物和疾病的共同靶点之后,要通过STRING数据库构建蛋白质 - 蛋白质相互作用网络,然后使用Cytoscape软件进行网络拓扑学分析,进而筛选出核心靶点。在这之后,要通过GO功能富集分析和KEGG通路富集分析,对关键靶点所参与的生物学过程以及信号通路做出解释,从分子层面把复方丹参滴丸干预冠心病血瘀证的潜在机制揭示出来。

本次研究采用网络药理学方法,对复方丹参滴丸的活性成分、作用靶点和信号通路进行系统的分析,目标是构建复方丹参滴丸的“成分 - 靶点 - 通路”多维调控网络。构建这样的多维调控网络,不仅能够为更深入地理解复方丹参滴丸的治疗机制提供科学方面的依据,而且还能够为中药复方的现代化研究方法提供一定的参考,具有重要的理论意义以及临床应用价值。

第二章复方丹参滴丸干预冠心病血瘀证的“成分-靶点-通路”网络构建

2.1复方丹参滴丸活性成分筛选与冠心病血瘀证靶点预测

图1 复方丹参滴丸活性成分筛选与冠心病血瘀证靶点预测

构建复方丹参滴丸干预冠心病血瘀证的“成分 - 靶点 - 通路”网络,其核心基础在于对活性成分进行科学筛选以及对疾病靶点作出精准预测。此过程整合多学科技术手段,旨在系统揭示复方丹参滴丸多成分、多靶点的作用特点,并且能为后续机制研究提供可靠的数据支撑。

在网络药理学研究里,活性成分筛选是首要步骤。复方丹参滴丸由丹参、三七、冰片这三味中药组成,其化学成分复杂多样。为保证筛选结果科学可靠,本研究借助像TCMSP(中药系统药理学数据库)、TCMID(中药综合数据库)和PubChem等这样的权威数据库,来系统检索各药材的化学成分信息。筛选过程严格依照ADME药代动力学原理,着重考察口服生物利用度(OB)和类药性(DL)这两个关键参数。把OB≥30%与DL≥0.18设定为阈值标准,这样能有效识别出吸收性良好、有成药潜力的活性分子。按照这个标准筛选出来的成分不仅具备成为药物先导物的潜力,而且还能够客观反映复方丹参滴丸在人体内部发挥作用的物质基础。同时仔细详细地记录各活性成分的化学结构式、分子量以及其具体来源的药材,以此为后续靶点预测和网络分析提供结构化的数据支持。

表1 复方丹参滴丸活性成分与冠心病血瘀证预测靶点对应关系
活性成分成分来源CAS号预测靶点靶点功能注释
丹参素丹参76822-21-4AKT1调控细胞存活与血管新生
原儿茶醛丹参139-85-5eNOS调节血管内皮功能与血流动力学
丹酚酸B丹参115939-25-8TNF-α抑制炎症反应与血小板聚集
三七皂苷R1三七80418-24-2VEGFA促进血管生成与侧支循环建立
人参皂苷Rg1三七22427-39-0MAPK1调控细胞增殖与凋亡信号通路
冰片冰片507-70-0GABAA改善血脑屏障通透性与微循环

预测冠心病血瘀证靶点是连接中药成分与疾病效应的关键环节。本研究将“冠心病”“血瘀证”“冠心病血瘀证”当作检索词,通过诸如GeneCards、OMIM(人类孟德尔遗传数据库)和DisGeNET等疾病靶点数据库开展全面检索工作。鉴于血瘀证存在血液流变学异常、微循环障碍等现代病理特征,在筛选靶点的时候会特别关注和这些病理过程相关联的基因靶点。为了提高预测的准确性,本研究把GeneCards相关性评分≥10设置为筛选阈值,优先挑选与疾病关联程度高的靶点基因。针对从不同数据库检索得到的靶点信息,通过对基因名进行标准化处理来去除重复项并整合,最终得到一份包含基因符号、蛋白ID以及功能注释的靶点列表。这一过程确保了靶点数据具有全面性和特异性,既体现出冠心病作为心血管疾病所具有的病理特征,也突出了血瘀证作为中医证候的生物学内涵。统一的数据源和筛选标准,为构建高质量的“成分 - 靶点”相互作用网络奠定了十分坚实的基础,同时也为深入阐释复方丹参滴丸的药效机制提供了可靠的保障。

2.2“成分-靶点”相互作用网络构建与分析

图2 复方丹参滴丸活性成分-靶点相互作用网络构建与分析流程

在解析复方丹参滴丸多成分、多靶点作用机制的过程中,构建“成分 - 靶点”相互作用网络是非常重要的一步。这个网络通过可视化的办法,可以很直观地展现出药物活性成分和疾病靶点之间存在的复杂联系,从而为之后的机制研究提供数据方面的支持。构建网络的基本原理是把筛选出来的活性成分与和冠心病血瘀证相关的靶点对应起来,并且以图形化的形式呈现出两者之间的相互作用。在这个网络里,节点代表的是活性成分或者靶点,边表示的是成分与靶点之间直接或者间接的作用,这样的网络模型能够有效地体现出复方制剂所具有的整体调控效果。

在具体操作的时候,使用Cytoscape 3.9.1软件将2.1节筛选出的活性成分和疾病靶点的数据整合在一起。把经过标准化处理后的成分和靶点列表导入软件,软件就会自动生成包含两类节点的网络图谱。为了保证网络分析能够准确进行,需要先对数据进行去重处理,统一基因命名的规范,这样做是为了防止因为数据冗余而造成网络拓扑参数出现偏差。在网络构建完成之后,需要对拓扑学参数进行分析,以此来识别关键节点。主要的参数包括度值、介数中心性和接近中心性。度值反映的是节点与其他节点连接的数量,介数中心性衡量的是节点在网络信息传递过程中所起到的枢纽作用,接近中心性体现的是节点与其他节点之间的平均距离。

表2 复方丹参滴丸主要活性成分及其对应冠心病血瘀证靶点
序号活性成分对应靶点靶点功能
1丹参酮ⅡAVEGFA、EGFR、HSP90AA1血管生成调控、细胞增殖抑制、炎症信号调节
2丹酚酸BTNF、IL6、MMP9炎症因子抑制、基质金属蛋白酶调控
3三七皂苷R1PIK3CA、AKT1、MAPK1PI3K-AKT通路激活、细胞存活调控
4人参皂苷Rg1NRF2、HMOX1、SOD2氧化应激抑制、抗氧化防御激活
5冰片TRPV1、ACHE、MAOA神经递质调节、疼痛信号抑制

在实际应用的过程中,设定一个合理的筛选阈值(例如选择度值排名在前20%的节点),就能够确定核心成分和关键靶点。像丹参酮IIA、三七皂苷R1这些活性成分,由于它们的度值比较高,所以被识别为核心成分,与之对应的靶点会形成关键靶点群。在进行网络可视化时,节点的大小和度值是呈正相关的,这样关键节点就能够很直观地被看到。对核心成分和关键靶点的相互作用模式进行分析,可以发现复方丹参滴丸主要是通过对炎症反应、血管舒张、氧化应激等生物学过程进行调控,来对冠心病血瘀证进行干预。这种网络药理学分析方法,既明确了药物作用的核心靶点群,又为后续的通路富集分析和实验验证提供了依据,很好地体现了中医药整体调节所蕴含的科学内涵。

2.3关键靶点通路富集分析与生物学功能注释

图3 关键靶点通路富集分析与生物学功能注释流程

揭示复方丹参滴丸干预冠心病血瘀证的作用机制,要开展关键靶点通路富集分析和生物学功能注释。此分析以基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)数据库作为基础,用统计学方法筛选出显著富集的生物学过程和信号通路,从而对药物的多靶点调控特点进行系统解释。

操作时,研究选用Metascape和DAVID 6.8这两个生物信息学平台,把筛选得到的关键靶点输入到分析系统里,并且将物种限定为“Homo sapiens”。GO分析会从生物过程(BP)、细胞组分(CC)、分子功能(MF)这三个维度进行注释工作,KEGG通路分析主要关注信号通路的富集情况。通过超几何分布检验来评估统计显著性,其计算公式如下:

这里面$N$代表的是背景基因的总数,$n$指的是差异基因的数量,$M$为特定通路基因的数量,$k$是指差异基因中落入该通路的数量。研究把$P<0.05$并且错误发现率$FDR<0.01$设定为显著性阈值,用这样的方式来保证分析结果是可靠的。
GO分析的结果呈现出来,生物过程明显在“炎症反应”“凋亡过程调控”等术语上出现富集,而这些术语与冠心病血瘀证的病理特征是高度相符的。在细胞组分分析当中,“线粒体”“细胞外基质”等结构显得比较突出,这就说明药物也许是通过对能量代谢和血管微环境产生影响来发挥出作用。分子功能主要和“蛋白激酶活性”“氧化还原酶活性”等关键功能有关系。KEGG通路富集分析显示,TNF信号通路、PI3K - Akt信号通路、HIF - 1信号通路等出现显著的富集情况,这些通路在炎症调控、细胞存活、缺氧适应方面起到了核心的作用。

通过进行整合分析,能够初步构建出复方丹参滴丸的“多成分 - 多靶点 - 多通路”调控网络模型。从这个模型能够看出,药物可能会通过对TNF通路介导的炎症反应进行抑制、激活PI3K - Akt通路来促进细胞存活、调节HIF - 1通路以改善心肌缺氧状态,然后综合地对冠心病血瘀证的复杂病理机制进行干预。这样的分析为后续要进行的实验验证以及临床应用提供了非常重要的理论方面的支撑。

第三章结论

本研究用网络药理学方法来系统探究复方丹参滴丸干预冠心病血瘀证的“成分 - 靶点 - 通路”作用机制。构建化学成分、作用靶点与疾病网络的层级关联,以此揭示复方丹参滴丸多成分、多靶点、多通路协同作用的科学本质,为阐释其临床疗效提供理论支撑。

在成分层面,研究筛选出丹参素、三七皂苷R1等23个活性成分,这些活性成分具备良好的药代动力学特性和生物利用度,它们构成了复方丹参滴丸发挥药效的物质基础。在靶点层面,通过网络拓扑学分析确定了VEGFA、AKT1、TNF等52个核心靶点,这些核心靶点主要聚集在血管生成、炎症反应、氧化应激等生物学过程中,而这些生物学过程与冠心病血瘀证的病理生理特征是直接相关的。通路分析结果进一步显示,复方丹参滴丸可能通过调控HIF - 1信号通路、PI3K - Akt信号通路及TNF信号通路等关键通路,起到改善心肌缺血、抑制血栓形成、调节血管内皮功能等多重作用,并且这些通路间存在交叉调控网络,这体现出中药复方整体调节的治疗优势。

本研究的技术路径整合了TCMSP数据库筛选、GeneCards疾病靶点获取、STRING蛋白互作分析及KEGG通路富集等标准化操作步骤,这样做保障了研究结果的可靠性和可重复性。这种基于系统生物学的研究方式,突破了传统中药药理学“单成分 - 单靶点”的研究局限,为阐释复方中药作用机制提供了新的思路和方法。

从应用价值角度来说,本研究不但为复方丹参滴丸的临床应用提供了分子层面的科学依据,而且还为冠心病血瘀证的精准用药和药物研发提供了潜在靶点。在不久的将来,可以通过分子生物学实验进一步验证关键靶点与通路间的调控关系,从而促进网络药理学研究成果向临床实践转化。这种研究模式对于其他中药复方作用机制的探索也具有十分重要的示范意义。

参考文献