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研究目的运用模块药理学分析方法探索“八阵”代表方治疗冠心病心绞痛的网络模块靶点分布特征,揭示不同功效的方剂治疗冠心病心绞痛的分子机制。材料与方法首先本研究以“胸痛”、“胸痹”、“卒心痛”、“心痛”、“厥心痛”、“气逆心痛”作为冠心病心绞痛的古代病名,通过查阅文献和数据库检索筛选“八阵”中用于治疗冠心病心绞痛的代表方剂。然后运用模块药理学分析框架探索“八阵”代表方治疗冠心病心绞痛的网络模块靶点分布特征。具体方法如下:(1)应用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)、本草组鉴数据库、中国科学院化合物参考数据库、DrugBank数据库,收集方剂的靶点信息。应用DisGeNET数据库、OMIM 数据库以“coronary heart disease”、“angina pectoris”、“coronarism”为关键词检索冠心病心绞痛相关基因。(2)将获取的冠心病心绞痛相关基因映射到STRING数据库,构建冠心病心绞痛疾病网络。并以网络中的度值作为拓扑参数,确定疾病网络中的HUB基因(核心基因)。(3)运用MCODE(Cytoscape中一种基于聚类算法的插件)对冠心病心绞痛疾病网络进行模块划分,以模块内节点的平均度值(average degree,AD)作为筛选主要模块的指标,确定疾病网络的主要模块。(4)为识别代表方剂在冠心病心绞痛疾病网络中的分布特征,本研究应用靶向率(Target rate,TR)评估方剂对疾病网络、模块的干预,精确5首方剂在疾病网络和模块中的分布。以TR值≥0.05,作为方剂的干预模块,TR值≥0.5,作为方剂的靶向模块。(5)利用在线生物信息学数据库Metascape,对方剂的共同干预模块进行KEGG通路富集分析,选择| LogP|≥20的通路,进行文献验证,以发现富集到的通路是否与冠心病心绞痛的发病相关。对方剂的共同干预模块分别进行GO生物学过程富集分析,以识别各模块的功能。GO与KEGG通路富集设定参数:设置最小重叠度(min overlap)=3,P 临界值(P value Cutoff)=0.01,最小富集度(min enrichment)=1.5。研究结果本研究从“八阵”中筛选出了 5首用于治疗冠心病心绞痛的方剂。分别为左归饮、苏合香丸、小陷胸汤、六味回阳饮、通瘀煎。通过模块药理学分析方法,进一步分析了5首方剂在冠心病心绞痛疾病网络中的靶点分布特征和功能特征。得到如下结果:(1)5首方剂靶点数目的差异。5首方剂共有199个重叠靶点。左归饮有25个独有靶点、六味回阳饮有12个独有靶点,小陷胸汤有23个独有靶点,通瘀煎有74个独有靶点,苏合香丸有100个独有靶点。(2)疾病网络中前10个HUB基因分别为肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素(IL1B)、白蛋白(ALB)、肌动蛋白(ACTB)、细胞肿瘤抗原p53(TP53)、Toll样受体(TLR4)、表皮生长因子受体(EGFR)、血管内皮生长因子A(VEGFA)、钙粘素(CTNNB1)、载脂蛋白B(APOB)。5首方剂共同干预IL1B和TP53。通过计算每个模块AD值,从冠心病心绞痛疾病网络中得到8个主要模块。根据TR值结果,发现5首方剂共同作用于15个模块,其中6个模块是主要模块。根据GO富集结果,6个主要模块的功能与调节炎症反应、氧化应激、细胞凋亡、细胞迁移有关,结果与KEGG富集到的通路功能高度一致,这在一定程度上提示可以从主要模块功能角度分析冠心病心绞痛疾病的发生发展机制。(3)根据TR值结果,发现5首方剂对冠心病心绞痛疾病网络、HUB基因、疾病模块、主要模块存在调控差异。六味回阳饮对疾病网络、HUB基因、疾病模块的覆盖率均小于其他4首方剂,但对模块5的靶向率(TR值为0.33)高于其他4首方剂,提示六味回阳饮可能主要通过干预模块5影响疾病网络。模块5的功能主要与调节钙离子释放对心肌收缩起调节作用,以及钙离子向细胞质的转运有关。六味回阳饮具有补肾温阳的功效,治疗冠心病心绞痛的作用机制可能与参与调节钙离子释放与转运,调节心肌收缩有关。通瘀煎对模块10的靶向率(TR值为0.25)高于其他4首方剂,模块10的功能与血液凝固,纤维蛋白凝块形成,凝血负性调节有关。通瘀煎具有活血化瘀的功效,其治疗冠心病心绞痛的机制可能通过参与调节血液凝固,纤维蛋白凝块形成,凝血负性调节有关。苏合香丸干预了8个主要模块,对疾病网络主要模块的覆盖率最高。苏合香丸具有开窍醒神、芳香化浊的功效。苏合香丸可能是通过干预多模块多靶点治疗冠心病心绞痛,其特征机制可能主要参与调节脂肪酸代谢、减少纤维蛋白的合成和沉积、抑制内皮细胞迁移有关。LEP(瘦素)是左归饮的潜在靶点,分布在模块22中。模块22的功能主要与炎症反应、细胞应激反应有关。LEP是调节能量平衡的重要因子。左归饮具有滋阴补肾的功效,可能通过调节能量平衡、免疫反应、炎症反应影响冠心病心绞痛的发生发展。小陷胸汤主要干预疾病网络中的HUB基因,可能是通过参与调节DNA修复、细胞应激反应相关的生物学过程干预冠心病心绞痛的发生发展。(4)通过对比5首方剂在冠心病心绞痛疾病模块中的分布,发现5首方剂共同干预15个模块。根据KEGG通路富集结果和文献验证结果发现,5首方剂共同干预9条与冠心病心绞痛发生发展密切相关的通路。9条通路分别为晚期糖基化终末产物受体(AGE/RAGE)、白介素17(IL-17)家族、toll样受体(TLR)、磷脂酰肌醇3’-激酶(PI3K/Akt)信号通路、核因子-kappaB(NF-kappaB)、肿瘤坏死因子信号通路(TNF signaling pathway)、丝裂原活化蛋白激酶MAPK信号通路(MAPK signaling pathway)、脂质和动脉粥样硬化(Lipid and atherosclerosis)、流体剪切应力和动脉粥样硬化(Fluid shear stress and atherosclerosis)。9条通路的功能主要涉及炎症反应、细胞增殖和凋亡、细胞分化和迁移、氧化应激、调节血管内皮生成、蛋白质合成、代谢等与冠心病心绞痛的发病密切相关的生物学过程。本研究还进一步发现了 5首方剂独有的潜在靶点在模块内的功能,发现13个靶点有文献支持,能够参与冠心病心绞痛发生发展过程。13个靶点分别为钙调蛋白3(CALM3)、钙调蛋白2(CALM2)、维生素K依赖性蛋白(C PROC)、凝血因子 ⅩⅢA 链(F13A1)、CYP2C9(Cytochrome P450(细胞色素 P450)、MAPK3、信号转导和转录激活因子3(STAT3)、连环蛋白beta-1(CTNNB1)、微囊蛋白1(CAV1)、白细胞介素5(IL5)、氧甾醇受体LXR-α(NR1H3)、瘦素(LEP)、乳腺癌1型易感蛋白(BRCA1)。进一步提示了 5首方剂干预冠心病心绞痛的特征机制可能与作用于某些潜在的靶点有关。研究结论(1)本研究通过运用模块药理学方法探索了“八阵”中5首不同功效的方剂在冠心病心绞痛疾病网络中的分布特征。根据5首方剂在冠心病心绞痛疾病网络中的分布,发现5首方剂共同干预15个模块。5首方剂治疗冠心病心绞痛共同的作用机制可能与这15个模块的通路有关。根据通路富集结果和文献验证结果,主要涉及9条与冠心病心绞痛发病相关的通路。5首方剂治疗冠心病心绞痛共同的作用机制可能是通过参与调节炎症反应、细胞增殖和凋亡、细胞分化和迁移、氧化应激、调节血管内皮生成、蛋白质合成、代谢等与冠心病心绞痛的发病密切相关的生物学过程。(2)本研究进一步发现了 5首方剂干预冠心病心绞痛的特征机制。六味回阳饮可能通过调节钙离子的释放和转运干预冠心病心绞痛的发生发展。左归饮可能通过干预调节能量平衡、免疫反应、炎症反应干预冠心病心绞痛的发生发展。苏合香丸可能通过干预多模块、多靶点主要参与调节脂肪酸代谢、减少纤连蛋白的合成和沉积、抑制内皮细胞迁移干预冠心病心绞痛的发生发展。通瘀煎可能是通过参与调节与血液凝固,纤维蛋白凝块形成,与凝血负性调节有关的生物学过程干预冠心病心绞痛的发生发展。小陷胸汤可能是通过参与调节DNA修复、细胞应激反应、内皮功能障碍的生物学过程干预冠心病心绞痛的发生发展。(3)本研究通过运用TR值精确了 5首方剂在冠心病心绞痛疾病网络中的分布特征,发现了 5首方剂对疾病网络的调控差异,并识别出5首方剂的共同与特征作用机制。从模块药理学角度为揭示中医药运用“八阵”治疗冠心病心绞痛“同病异治”理论提供了生物学依据,对于推进经典方剂临床的合理应用具有重要意义。