摘要""目的:利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法探索麝香通心滴丸治療心肌缺血再灌注損傷的分子機(jī)制。方法:通過(guò)檢索中藥系統(tǒng)藥理學(xué)分析平臺(tái)(TCMSP)和在線生物信息學(xué)分析工具(BATMAN TCM)數(shù)據(jù)庫(kù),獲取麝香通心滴丸的活性成分并篩選出相關(guān)靶點(diǎn),同時(shí)收集心肌缺血再灌注損傷相關(guān)靶點(diǎn),將兩者取交集。構(gòu)建蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò),并進(jìn)行基因本體論(GO)功能富集和京都基因與基因組百科全書(shū)(KEGG)通路富集分析,進(jìn)一步構(gòu)建活性化合物-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)和中藥-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)圖。最后,進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證潛在機(jī)制。結(jié)果:麝香通心滴丸含有122種化學(xué)成分,485個(gè)相關(guān)靶點(diǎn),其中165個(gè)與心肌缺血再灌注損傷相關(guān)。蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)分析表明蛋白激酶B1(AKT1)、腫瘤壞死因子(TNF)、TP53、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)、JUN、白細(xì)胞介素(IL)6、IL1B等靶點(diǎn)為關(guān)鍵靶點(diǎn)。KEGG富集分析顯示麝香通心滴丸通過(guò)多條信號(hào)通路發(fā)揮作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果與網(wǎng)藥預(yù)測(cè)相符,基因組測(cè)序和蛋白質(zhì)檢測(cè)結(jié)果顯示麝香通心滴丸可能通過(guò)調(diào)節(jié)缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)來(lái)治療心肌缺血再灌注損傷。結(jié)論:本研究全面展示了麝香通心滴丸治療心肌缺血再灌注損傷的有效成分、分子機(jī)制和潛在靶點(diǎn)。
關(guān)鍵詞""心肌缺血再灌注損傷;麝香通心滴丸;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);作用機(jī)制
doi:10.12102/j.issn.1672-1349.2025.04.005
Molecular Mechanism Study of Shexiang Tongxin Dripping Pills in Improving Myocardial Ischemia-reperfusion Injury:a Network Pharmacology Analysis and Animal Experiment Validation
NIU Chaofeng ZHANG Lijing LIU Birong XIAO Di LIU Yong ZHANG Chao ZHANG Peiyu LI Meng
1.Dongzhimen Hospital, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100700, China; 2.Dongfang Hospital, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100078, China
Corresponding Author""LI Meng, E-mail: dzmyyxnk@163.com
Abstract Objective:To explore the molecular mechanisms underlying the therapeutic effects of Shenxiang Tongxin Dripping Pills on myocardial ischemia-reperfusion injury(MIRI) using a combination of network pharmacology analysis and animal experiments.Methods:The active ingredients of Shexiang Tongxin Dripping Pills were retrieved from the traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform(TCMSP) and BATMAN TCM databases,and their corresponding target proteins were screened.Additionally,MIRI-related target proteins were collected,and the intersection of these two sets of targets was obtained.Protein-protein interaction(PPI) networks were constructed,and gene ontology(GO) and Kyoto Encyclopaedia of Genes and Genomes(KEGG) pathway enrichment analyses were performed.Furthermore,compound-target and herb-target-pathway networks were visualized. Animal experiments were conducted to validate the potential mechanisms.Results:The results showed that Shexiang Tongxin Dripping Pills contained 122 chemical components and 485 related target proteins,of which 165 were associated with MIRI. PPI network analysis revealed key targets such as protein kinase B1(AKT1),tumor necrosis factor(TNF),TP53,signal transducer and activator of transcription 3(STAT3),JUN, interleukin(IL)6,and IL1B.KEGG pathway enrichment analysis indicated there were imultiple signaling pathways in the therapeutic effects of Shexiang Tongxin Dripping Pills.The results of the animal experiments were consistent with the predictions of the network pharmacology analysis.The results of genome sequencing and protein detection showed that Shexiang Tongxin Dropping Pills may treat MIRI by regulating hypoxia-inducible factor(HIF)-1α"and vascular endothelial growth factor(VEGF).Conclusion:This study comprehensively elucidated the effective components,molecular mechanisms,and potential targets of Shexiang Tongxin Dripping Pills for the treatment of MIRI.
Keywords""myocardial ischemia-reperfusion injury; Shexiang Tongxin Dropping Pills; network pharmacology;"mechanism
急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)是一種起病急、預(yù)后差、病死率高的危重心血管疾病,已成為加重全球衛(wèi)生負(fù)擔(dān)的主要疾病之一[1]。AMI是指冠狀動(dòng)脈狹窄、閉塞引起心肌血流量突然不足,導(dǎo)致心肌細(xì)胞缺血缺氧的病理狀態(tài)[2]。再灌注治療是目前AMI的標(biāo)準(zhǔn)治療策略,包括藥物溶栓、冠狀動(dòng)脈支架置入術(shù)或冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)[3],這些治療措施能夠迅速緩解心肌缺血,顯著改善病人的預(yù)后。然而,一系列研究發(fā)現(xiàn)在這些治療過(guò)程中伴隨著心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia-reperfusion injury,MIRI)的發(fā)生[4]。當(dāng)長(zhǎng)期缺血后血供重新建立時(shí)由于局部炎癥和活性氧(ROS)的增加,會(huì)導(dǎo)致原缺血心肌的損傷加重,誘發(fā)無(wú)復(fù)流現(xiàn)象、心肌頓抑、再灌注心律失常以及心功能不全等疾病[5]。目前,MIRI的發(fā)生機(jī)制尚不清楚,認(rèn)為主要與氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡、鈣超載及心肌細(xì)胞代謝紊亂等密切相關(guān),為其治療帶來(lái)極大困擾[6]。研究表明,中醫(yī)藥可通過(guò)多靶點(diǎn)、多途徑防治MIRI,療效確切并且副作用輕微[7-9]。麝香通心滴丸(STDP)由古方至寶丹化裁加減而來(lái),具有芳香益氣通脈、活血化瘀止痛之效,初步研究顯示STDP可以通過(guò)改善微循環(huán)障礙、內(nèi)皮功能、炎癥等增強(qiáng)心肌收縮力、減少心肌耗氧量,發(fā)揮MIRI的保護(hù)作用[10-11]。然而,其發(fā)揮作用的主要生物活性成分和潛在的藥理分子學(xué)機(jī)制仍知之甚少,迫切需要挖掘和探索。本研究利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法探索和驗(yàn)證了STDP治療MIRI的主要生物活性成分、作用靶點(diǎn)及相關(guān)機(jī)制。本研究流程圖見(jiàn)圖1。
1 資料與方法
1.1 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)
1.1.1 化學(xué)成分和靶點(diǎn)的收集
通過(guò)檢索中藥系統(tǒng)藥理學(xué)分析平臺(tái)(TCMSP,https://tcmsp-e.com)獲取STDP中7種中藥的活性成分,檢索時(shí)設(shè)置口服生物利用度(OB)≥30%及類藥性(DL)≥0.18為篩選條件。若TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到的活性成分較少或未收錄相關(guān)藥物,則通過(guò)中藥分子機(jī)制的在線生物信息學(xué)分析工具(BATMAN-TCM,http://bionet.ncpsb.org/batman-tcm/)進(jìn)行補(bǔ)充。然后,利用篩選出來(lái)的活性成分所對(duì)應(yīng)的MOL ID在TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)Related Targets選項(xiàng)中尋找相關(guān)靶點(diǎn)以獲取藥物的作用靶點(diǎn),將收集到的靶點(diǎn)整理到Excel中建立藥物靶點(diǎn)庫(kù)。
1.1.2 疾病基因的收集
登錄GeneCards(https://www.genecards.org/)數(shù)據(jù)庫(kù),設(shè)置檢索詞為:“myocardial ischemia-reperfusion injury”,收集MIRI的相關(guān)靶點(diǎn),建立疾病靶點(diǎn)庫(kù),后利用UniProt數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.uniprot.org)將收集到的藥物和疾病靶點(diǎn)統(tǒng)一ID信息后導(dǎo)入Venny 2.1.0(https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/)平臺(tái),將藥物靶點(diǎn)庫(kù)和疾病靶點(diǎn)庫(kù)合并取交集,得到STDP和MIRI的共同靶點(diǎn),并使用韋恩圖進(jìn)行可視化。
1.1.3 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)
STRING平臺(tái)(https://string-db.org)是一個(gè)用于搜索、評(píng)分和預(yù)測(cè)直接或間接的PPI的網(wǎng)站。將STDP和MIRI的共同靶點(diǎn)導(dǎo)入STRING進(jìn)行蛋白質(zhì)相互作用分析。將交互作用網(wǎng)絡(luò)中的蛋白質(zhì)僅限于“Homo sapiens”物種,最小交互作用得分限制在0.7以上。將得到的TSV文件導(dǎo)入Cytoscape 3.9.1中進(jìn)行度值分析確定核心靶點(diǎn),并進(jìn)行可視化處理。
1.1.4 基因本體(GO)功能富集和京都基因與基因組百科全書(shū)(KEGG)通路富集分析
Metascape平臺(tái)(https://metascape.org)擁有豐富的基因數(shù)據(jù)集,可進(jìn)行基因富集分析和PPI網(wǎng)絡(luò)分析。將藥物與疾病的交集靶點(diǎn)導(dǎo)入Metascape平臺(tái)進(jìn)行GO分子功能(GO-MF)、GO細(xì)胞成分(GO-CC)、GO生物過(guò)程(GO-BP)及KEGG通路分析,根據(jù)Log P的絕對(duì)值大小進(jìn)行排名,并結(jié)合活性成分、核心靶點(diǎn)篩選出與MIRI相關(guān)的主要通路,將得到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入微生信平臺(tái)(http://www.bioinformatics.com)制作GO富集分析圖和KEGG通路氣泡圖。
1.1.5 化合物-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)及藥物-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建
將整理好的活性成分和相關(guān)靶點(diǎn)導(dǎo)入Cytoscape 3.9.1軟件中構(gòu)建化合物-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),將藥物、靶點(diǎn)及核心通路導(dǎo)入得到藥物-靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)圖中,“節(jié)點(diǎn)”表示活性成分、靶點(diǎn)及通路,“邊”表示藥物、活性成分、靶點(diǎn)及通路間的相互關(guān)系,根據(jù)邊的密集程度可以直觀的判斷出藥物、化學(xué)成分、靶點(diǎn)和通路在治療過(guò)程中發(fā)揮作用的大小。
1.2 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)
1.2.1 動(dòng)物與分組
選取45只9~10周齡、(250±10)g的無(wú)特定病原體(SPF)級(jí)雄性健康大鼠,購(gòu)自北京華阜康生物科技股份有限公司。動(dòng)物使用和實(shí)驗(yàn)步驟均已通過(guò)北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門(mén)醫(yī)院的倫理審批(No.21-49)。經(jīng)過(guò)1周的適應(yīng)性喂養(yǎng)采用隨機(jī)數(shù)字表法將大鼠隨機(jī)分為假手術(shù)組、MIRI組、STDP組,每組15只。
1.2.2 實(shí)驗(yàn)造模
使用冠狀動(dòng)脈前降支結(jié)扎松解術(shù)建立實(shí)驗(yàn)?zāi)P?。大鼠腹腔注?%戊巴比妥鈉(0.4 mL/100 g)麻醉,在氣管插管和動(dòng)物呼吸機(jī)輔助下,選擇左側(cè)第3、第4肋骨之間皮膚切口,鈍性分離各層組織,充分暴露心臟。然后將縫合針插入左心耳和肺動(dòng)脈圓錐之間的位置,大約在左心耳根部以下2 mm處,結(jié)扎大鼠左前降支及少量心肌組織,于缺血30 min、再灌注120 min后建立大鼠MIRI模型。同時(shí)通過(guò)心電圖觀察ST段抬高和下降情況,評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)?zāi)P褪欠窈细瘛<偈中g(shù)組除冠狀動(dòng)脈不結(jié)扎外,手術(shù)步驟相同。
1.2.3 給藥
STDP(每丸35 mg,成人每日210 mg)由內(nèi)蒙古康恩貝藥業(yè)有限公司圣龍分公司生產(chǎn)(批準(zhǔn)號(hào):Z20080018)。先將藥物研碎,用去離子水溶解藥物,高壓滅菌后保存于-20 ℃冰箱備用。根據(jù)體表面積折算,STDP組給藥劑量為18.9 mg/(kg·d),假手術(shù)組和MIRI組給予相同體積的去離子水,每日1次,連續(xù)給藥1周。
1.2.4 觀察指標(biāo)
采用基因組測(cè)序法收集各組間上調(diào)和下調(diào)的基因,并與取得的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析結(jié)果進(jìn)行比較,找出共同成分,選擇目標(biāo)蛋白進(jìn)一步觀察,最后用免疫組化法檢測(cè)相關(guān)靶蛋白的表達(dá)。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
采用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。組間比較采用單因素方差分析,方差齊性采用Student-Newman-Keuls檢驗(yàn),方差異質(zhì)性采用Tamhane′s T2檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2 結(jié)果
2.1 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析結(jié)果
2.1.1 STDP的活性化合物
通過(guò)檢索TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù),人參葉、丹參、牛黃共79種化學(xué)成分符合篩選條件,檢索BATMAN-TCM數(shù)據(jù)庫(kù)補(bǔ)充得到麝香、熊膽、蟾酥、冰片4種中藥共43種預(yù)測(cè)化學(xué)成分,其中麝香和蟾酥有1種化學(xué)成分相同,共得到122種化學(xué)成分(其中人參葉9種,丹參65種,牛黃5種,麝香19種,熊膽10種,蟾酥6種,冰片9種)。詳見(jiàn)表1。
2.1.2 STDP和MIRI靶點(diǎn)及交集結(jié)果
在TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)中總共獲得STDP相關(guān)靶點(diǎn)198個(gè),并在BATMAN-TCM中補(bǔ)充得到321個(gè)靶點(diǎn),合并去重后共獲得472個(gè)靶點(diǎn)。在GeneCards中獲得與MIRI相關(guān)的1 142個(gè)靶點(diǎn),在DrugBank中又補(bǔ)充了36個(gè)靶點(diǎn),查重后共獲得1 153個(gè)與MIRI相關(guān)的靶點(diǎn)。取其交集后得到165個(gè)藥物和疾病的共同靶點(diǎn),隨后將得到的共同靶點(diǎn)導(dǎo)入STRING平臺(tái)構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò),詳見(jiàn)圖2。為了更加直觀地顯示靶點(diǎn)之間的相互關(guān)系,將PPI網(wǎng)絡(luò)圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入Cytoscape 3.9.1軟件中將其可視化,去除游離及不相關(guān)節(jié)點(diǎn)后,網(wǎng)絡(luò)中共包含185個(gè)節(jié)點(diǎn)和1 121條邊,詳見(jiàn)圖3。在拓?fù)浞治鲋?,按照度值(Degree)大小篩選出排名前15位的關(guān)鍵靶點(diǎn),詳見(jiàn)圖4,詳細(xì)的度值見(jiàn)圖5。
2.1.3 GO及KEGG富集分析
為進(jìn)一步揭示基因靶點(diǎn)之間的關(guān)系及其在生物系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的潛在意義,通過(guò)Metascape數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)STDP和MIRI之間的165個(gè)共同靶點(diǎn)進(jìn)行GO及KEGG分析,將富集結(jié)果按照Log P的絕對(duì)值大小進(jìn)行排序,其結(jié)果見(jiàn)圖6。通路氣泡圖及通路中涉及的基因靶點(diǎn)見(jiàn)圖7、圖8,其中包括缺氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)信號(hào)通路。
2.1.4 化學(xué)成分-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分析
使用Cytoscape 3.9.1構(gòu)建化學(xué)成分-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖,以顯示化學(xué)成分與靶點(diǎn)之間的關(guān)系。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,有些成分與多個(gè)靶點(diǎn)相關(guān),而有些成分僅與一個(gè)靶點(diǎn)相關(guān),表示其在干預(yù)MIRI中發(fā)揮的作用大小不同。Degree排名前10位的化合物包括槲皮素、木犀草素、山柰酚、4-雄烯-4-醇-3,17-二酮、二氫丹參酮、5-順-環(huán)十四烷-L-酮、5-順-環(huán)十五烷-L-酮、德灑明堿、隱丹參酮、4亞甲基米替酮?;瘜W(xué)成分-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖見(jiàn)圖9。
2.1.5 靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)分析
將核心靶點(diǎn)及KEGG通路富集分析得到的Excel文件導(dǎo)入Cytoscape 3.9.1得到靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)圖。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,脂質(zhì)與動(dòng)脈粥樣硬化(lipid and atherosclerosis)信號(hào)通路表現(xiàn)出最高的相關(guān)性,其次是糖基化終產(chǎn)物-糖基化終產(chǎn)物受體(AGE-RAGE)信號(hào)通路、腫瘤壞死因子(TNF)信號(hào)通路、化學(xué)致癌–受體激活(chemical carcinogenesis-receptor activation)信號(hào)通路、白細(xì)胞介素(IL)-17信號(hào)通路以及HIF-1信號(hào)通路。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)A、蛋白激酶B1(AKT1)、TNF、TP53、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)、JUN、IL6和IL1B與其通路具有較高的相關(guān)度,與之前發(fā)現(xiàn)的核心靶點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)圖見(jiàn)圖10。
2.2 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)
2.2.1 MIRI大鼠模型
缺血30 min和再灌注120 min后,冠狀動(dòng)脈血流恢復(fù),ST段抬高減少50%以上,即成功建立MIRI大鼠模型,心電圖見(jiàn)圖11。
2.2.2 基因組測(cè)序
組織病理學(xué)觀察提示STDP抗MIRI的機(jī)制可能與保護(hù)心肌細(xì)胞和血管內(nèi)皮有關(guān)[12]。為了尋找潛在靶點(diǎn),在本研究中進(jìn)行了進(jìn)一步的基因測(cè)序。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與MIRI組相比,STDP組共上調(diào)了82個(gè)基因、下調(diào)基因76個(gè),主要基因見(jiàn)圖12。從表達(dá)基因的聚類熱圖中可以看出VEGF是其中最主要的一類基因。目前已證實(shí)VEGF是一種與血管生成相關(guān)的重要蛋白質(zhì),在促進(jìn)血管生成的同時(shí)可滲透血管,從而減輕內(nèi)皮損傷,保護(hù)血管內(nèi)皮[13]。
GO分析表明STDP對(duì)心肌細(xì)胞和血管的保護(hù)機(jī)制包括對(duì)缺氧的適應(yīng)性反應(yīng)、氧化磷酸化和活性氧代謝,詳見(jiàn)圖13。已有研究證實(shí)HIF-1α是一種缺氧標(biāo)志物,是缺氧反應(yīng)的一個(gè)不可或缺的因素[14]。因此,HIF-1α可能在STDP抗MIRI中發(fā)揮關(guān)鍵作用。下調(diào)基因的GO分析結(jié)果見(jiàn)圖14。
2.2.3 相關(guān)蛋白表達(dá)的檢測(cè)
根據(jù)基因組測(cè)序和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的結(jié)果,選擇HIF-1α和VEGF作為關(guān)鍵靶點(diǎn)蛋白進(jìn)行進(jìn)一步研究,通過(guò)免疫組織化學(xué)方法觀察其在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的表達(dá)。結(jié)果表明,MIRI組心肌組織中HIF-1α表達(dá)明顯高于假手術(shù)組,說(shuō)明缺血缺氧條件下HIF-1α蛋白的反應(yīng)性增強(qiáng);與MIRI組相比,STDP組心肌組織HIF-1α表達(dá)降低,VEGF蛋白表達(dá)增加,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。提示STDP可能通過(guò)增加VEGF蛋白的表達(dá)來(lái)保護(hù)缺血區(qū),并通過(guò)降低HIF-1α蛋白的表達(dá)改善心肌組織缺氧環(huán)境[12]。
3 討論
中國(guó)心血管病健康與疾病報(bào)告[15]指出:我國(guó)AMI發(fā)生率和死亡率呈快速上升趨勢(shì),再灌注治療仍是目前AMI最為有效的治療手段,其可迅速恢復(fù)心肌血流,縮小梗死面積,搶救不可逆的心肌組織[16]。而此過(guò)程中往往伴有心肌的再灌注損傷,導(dǎo)致病情加重甚至誘發(fā)室性心律失常,嚴(yán)重威脅病人的生命安全[17]。目前關(guān)于MIRI的治療沒(méi)有公認(rèn)有效的治療策略,因此,探尋療效確切、安全可靠的藥物來(lái)改善MIRI仍是目前研究的重點(diǎn)。
本研究采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)STDP抗MIRI的潛在作用靶點(diǎn)進(jìn)行了預(yù)測(cè)和驗(yàn)證。共收集到122種STDP的化學(xué)成分,對(duì)STDP和MIRI的靶點(diǎn)基因取交集后共獲得165個(gè)靶點(diǎn)基因,提示STDP可能通過(guò)多個(gè)靶點(diǎn)發(fā)揮治療作用。同時(shí),GO和KEGG富集分析的結(jié)果發(fā)現(xiàn),STDP的治療作用是多途徑、多方向的。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,觀察到STDP對(duì)心肌細(xì)胞和血管內(nèi)皮具有保護(hù)作用,進(jìn)一步的基因組測(cè)序顯示,HIF-1α和VEGF可能是STDP抗MIRI的核心靶點(diǎn)。免疫組化結(jié)果表明,STDP可改善缺氧環(huán)境,表現(xiàn)為HIF-1α表達(dá)減少,同時(shí)促進(jìn)VEGF的表達(dá),提示STDP可能通過(guò)促進(jìn)缺血心肌的血管新生改善缺氧環(huán)境,參與再灌注后心肌的保護(hù)過(guò)程。此外,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析也得出HIF-1α和VEGF在STDP抗MIRI中發(fā)揮重要作用,兩者結(jié)果不謀而合,因此,本研究認(rèn)為HIF-1α和VEGF是STDP發(fā)揮作用的關(guān)鍵靶點(diǎn)。
HIF-1α和VEGF是與細(xì)胞內(nèi)缺氧反應(yīng)和血管生成相關(guān)的兩個(gè)關(guān)鍵蛋白質(zhì),其調(diào)控功能對(duì)維持細(xì)胞內(nèi)氧平衡、參與疾病的發(fā)生發(fā)展具有重要意義。HIF-1α被認(rèn)為是細(xì)胞對(duì)低氧環(huán)境的主要適應(yīng)因子之一。在正常氧氣水平下,HIF-1α?xí)环g成蛋白質(zhì)后迅速降解。然而,在低氧條件下,HIF-1α轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng),降解受到抑制,從而允許其積累于細(xì)胞核內(nèi),并形成活化的HIF-1轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物。此復(fù)合物包含HIF-1α和另一個(gè)穩(wěn)定的亞單位HIF-1β,其結(jié)合到特定DNA序列上,引發(fā)多個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控,從而促進(jìn)細(xì)胞對(duì)缺氧狀態(tài)的適應(yīng)和生存[18-19]。研究表明,體內(nèi)新生的血管可能是缺血缺氧組織抵抗損傷的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[20]。VEGF是血管生成的主要調(diào)節(jié)因子,促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖,與血管內(nèi)皮上相應(yīng)的受體結(jié)合,增加血管通透性,促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移、增殖和血管生成[21]。VEGFA以心肌細(xì)胞為來(lái)源和靶點(diǎn)[22],主要通過(guò)激活下游信號(hào)調(diào)節(jié)多種內(nèi)皮細(xì)胞反應(yīng),包括影響內(nèi)皮細(xì)胞通透性、細(xì)胞遷移和細(xì)胞增殖等[23]。在發(fā)生心肌梗死后,受累的心肌組織會(huì)引發(fā)炎癥反應(yīng)作為初始的生理反應(yīng),而這一過(guò)程必定會(huì)導(dǎo)致心肌和微血管損傷,此也為MIRI發(fā)生的重要機(jī)制之一。同時(shí),炎癥反應(yīng)可激活心肌細(xì)胞自身的修復(fù)機(jī)制,刺激血管生成,促進(jìn)新的血管形成。研究發(fā)現(xiàn),在MIRI后的微循環(huán)障礙病人中分離的單核細(xì)胞具有高水平的VEGFA基因[24],此皆表明VEGFA貫穿于MIRI的始終。本實(shí)驗(yàn)觀察到STDP對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞功能和心肌組織具有保護(hù)作用,能夠下調(diào)HIF-1α的表達(dá),上調(diào)VEGF的表達(dá),提示STDP可能在改善心肌組織缺氧環(huán)境的同時(shí),促進(jìn)血管生成,保護(hù)心肌組織,發(fā)揮其保護(hù)心肌的作用。
STDP是一種被廣泛應(yīng)用于治療心血管疾病,特別是穩(wěn)定型心絞痛的中成藥[25]。研究表明,STDP可減輕心肌缺血損傷,其機(jī)制可能與內(nèi)源性一氧化氮水平升高,抑制炎癥反應(yīng),改善冠狀動(dòng)脈微循環(huán)有關(guān)[26]。本研究闡明了STDP的組成、作用靶點(diǎn)和作用機(jī)制,為STDP的進(jìn)一步研究和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析結(jié)合動(dòng)物實(shí)驗(yàn),在一定程度上證實(shí)STDP的作用機(jī)制,為中醫(yī)藥治療MIRI提供進(jìn)一步的基礎(chǔ)和研究方向。
綜上所述,STDP治療MIRI具有復(fù)雜的藥理機(jī)制,能有效保護(hù)MIRI大鼠的心肌細(xì)胞,改善血管內(nèi)皮功能,減輕心肌組織病理?yè)p傷。STDP抗MIRI的機(jī)制可能與下調(diào)HIF-1α的表達(dá)有關(guān),同時(shí)通過(guò)上調(diào)VEGF的表達(dá)來(lái)適應(yīng)缺氧,促進(jìn)缺血區(qū)微血管的增殖。STDP在MIRI的治療中顯示出獨(dú)特的療效,對(duì)其療效和機(jī)制的進(jìn)一步研究可為臨床提供參考。
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(收稿日期:2024-04-22)
(本文編輯"王麗)