冠心病心绞痛的发病机制非常复杂,是涉及一系列分子机制变化的多基因、多通路、多靶点的复杂疾病。其发病机制通常与粥样硬化造成心外膜冠状动脉狭窄,降低冠脉循环对心肌的血液供应有关,冠脉微循环、心肌供氧与代谢需氧间的不平衡也发挥了重要作用。中医药在冠心病心绞痛治疗方面具有独特优势。丹红注射液是临床治疗冠心病心绞痛的有效中药注射剂,如稳定性心绞痛、不稳定性心绞痛、梗死后心绞痛等,其对胸部疼痛症状有减轻作用。丹红注射液主要成分为丹参、红花,具有活血化瘀、通脉舒络之功效。药理学研究表明,丹红注射液具有改善血液黏稠度、抑制炎症反应、抗血小板聚集、抗凝血、抗血栓形成、改善微循环、改善血管内皮功能、抗氧化损伤等作用。临床研究表明,丹红注射液能减少心绞痛发作次数、提高心电图复查有效率、改善ST段缺血、改善血液流变学指标。虽然丹红注射液能有效缓解临床症状,但目前大多数研究都是评价其疗效与安全性,其潜在的分子机制尚不清楚,且多数研究仅局限于单一靶点,缺少从多基因、多靶点、多通路的系统层面来探索其治疗心绞痛血瘀证的药理作用机制研究,即缺乏系统网络水平的认识。
本课题组前期结合网络药理学方法和多靶点治疗思路,提出了“模块药理学”理念。模块药理学认为复杂疾病治疗需要一种模块化的靶点研究模式,强调对复杂生物网络进行模块化分析,用以度量和整合药物干预网络的特征。探索模块结构是突破药物和疾病相关生物网络的关键环节,为有效寻找中药多靶点作用间的关系,笔者前期建立了系统的模块分析框架,对大网络进行分解或解构,找到药物特异性针对的小网络(即模块),有助于大网络的降维和简化。本研究拟运用模块药理学的分析框架,从网络-模块层面进一步探索丹红注射液治疗冠心病心绞痛的药理作用机制,以期为该制剂的临床合理应用提供依据。
现将本研究应用的方法和结果做一概述:
方法:融合中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)中药物成分对应的靶点和疾病靶点数据库(DisGeNET,OMIM和CTD)的心绞痛相关基因,利用STRINGversion11.0构建丹红注射液治疗心绞痛的靶点网络;MCODE,MCL和GLay算法识别功能模块,通过最小网络结构熵优化模块识别结果。利用DAVIDversion6.8生物信息分析平台对模块进行京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。
结果:整合丹红注射液相关的个基因与心绞痛相关的个基因,构建丹红注射液治疗心绞痛靶点网络,包含个节点和条边。经最小网络结构熵优化后,用MCODE算法识别出12个功能模块(节点数3个),其中最大模块(模块1)有47个节点和条边,MCODE评分41.分。对丹红注射液治疗心绞痛的基因网络和MCODE划分的模块进行KEGG通路富集分析,分别得到37条和58条KEGG通路,且有86.5%的覆盖率。12个模块富集到的通路大致可分为十一类,其中人类疾病(45%),信号转导(17%),氨基酸代谢(14%)相关的通路所占比例较大。模块1富集到的通路数量最多,有39条,主要功能为信号转导相关模块。模块3是氨基酸代谢相关模块。
结论:丹红注射液治疗冠心病心绞痛的治疗效应是通过多模块、多通路、多功能作用实现的,其主要通过调节与信号转导,氨基酸代谢,神经活性配体-受体相互作用,Ca2+和p53信号相关的模块发挥治疗作用。
文章原文如下:
参考文献略
原文作者:陈寅萤王忠南景一王朋倩王阶