整合网络药理学和实验证据解析益气血汤在心肌梗死后大鼠心脏保护中的作用机制。
Integrating network pharmacology and experimental evidence to decipher the cardioprotective mechanism of Yiqihuoxue decoction in rats after myocardial infarction.
机构信息
School of Traditional Chinese Medicine, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing, 100029, PR China; The 3rd Affiliated Hospital, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing, 100029, China.
Fangshan Hospital, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing, 102400, PR China.
出版信息
J Ethnopharmacol. 2021 Oct 28;279:114062. doi: 10.1016/j.jep.2021.114062. Epub 2021 Mar 23.
ETHNOPHARMACOLOGICAL RELEVANCE
"Qi deficiency and blood stasis" syndrome is one of the most common syndromes treated with Traditional Chinese Medicine among ischemic heart disease (IHD) patients in clinic. As a Chinese herbal formula with the function of tonifying Qi and activating blood, Yiqihuoxue Decoction (YQHX) has been frequently proven to be effective in the clinical treatment of IHD.
AIM OF THE STUDY
The cardioprotective mechanisms of YQHX in treating ischemic heart disease were investigated, with emphasis on the key targets and pathways.
MATERIALS AND METHODS
In the present study, the potential targets of compounds identified in YQHX were predicted using PharmMapper, Symmap, and STITCH databases, and a "herb-compound-target" network was constructed using Cytoscape. Subsequently, the GO and KEGG functional enrichment analyses were analyzed using the DAVID database. Furthermore, a protein-protein interaction network was constructed using STRING to obtain the key target information. Besides, we used a myocardial ischemia rat model to investigate the cardioprotective effects of YQHX. Transmission electron microscopy and Western blotting were used to observe apoptotic bodies and confirm protein expressions of key candidate targets, respectively.
RESULTS
Network pharmacology showed that a total of 141 potential targets were obtained from these databases. The functional analysis results revealed that the targets of YQHX were largely associated with apoptosis, and the PI3K-AKT and MAPK pathways might represent key functional pathways. The hub genes of network include ALB, TP53, AKT1, TNF, VEGFA, EGFR, MAPK1, CASP3, JUN, FN1, MMP9, and MAPK8. In vivo, YQHX significantly improved cardiac function and suppressed apoptosis in ischemic rat myocardium. Furthermore, YQHX could significantly upregulate Nrf2 and HO-1 expression, and inhibit JNK phosphorylation.
CONCLUSIONS
Based on network pharmacology and experimental evidence, this study proves that the cardioprotective effects and mechanisms of YQHX depend on multi-component, multi-target, and multi-pathway. In particular, YQHX exerts anti-apoptotic effects potentially by regulating the Nrf2/HO-1 and JNK-MAPK pathways.
“气 血 虚 滞” 症 状 是 临 床 中 治 疗 缺 血 性 心 脏 病 (IHD) 患 者 的 中 医 常 用 症 状 之 一。作 为 一 种 具 有 补 气 活 血 功 能 的 中 药 汤 剂，益 气 活 血 汤 (YQHX) 在 IHD 的 临 床 治 疗 中 已 被 证 实 有 效。
研 究 目 的：本 研 究 旨 在 探 讨 YQHX 治 疗 缺 血 性 心 脏 病 的 心 血 管 保 护 机 制，重 点 探 讨 关 键 靶 点 和 通 路。
材 料 和 方 法：本 研 究 通 过 PharmMapper、Symmap 和 STITCH 数 据 库 预 测 YQHX 中 鉴 定 的 化 合 物 的 潜 在 靶 点，并 使用 Cytoscape 构 建 “药 物-化 合 物-靶 点” 网 络。然 后，使 用 DAVID 数 据 库 对 GO 和 KEGG 功 能 进 行 丰 富 分 析。此 外，使 用 STRING 构 建 蛋 白 质-蛋 白 质 互 作 网 络，获 取 关 键 靶 点 信 息。此 外，我 们 还 使 用 心 肌 缺 血 大 鼠 模 型 来 研 究 YQHX 的 心 血 管 保 护 作 用。通 过 传 输 电 子 显 微 镜 和 Western blot 观 察 凋 亡 体，确 认 关 键 候 选 靶 点 的 蛋 白 质 表 达。
结 果：网 络 药 理 学 显 示，从 这 些 数 据 库 中 获 取 了 总 共 141 个 潜 在 靶 点。功 能 分 析 结 果 表 明，YQHX 的 靶 点 主 要 与 凋 亡 有 关，PI3K-AKT 和 MAPK 通 路 可 能 代 表 关 键 的 功 能 通 路。网 络 的 节 点 基 因 包 括 ALB、TP53、AKT1、TNF、VEGFA、EGFR、MAPK1、CASP3、JUN、FN1、MMP9 和 MAPK8。在 体 内，YQHX 显 著 改 善 心 脏 功 能，抑 制 缺 血 大 鼠 心 肌 凋 亡。此 外，YQHX 可 显 著 上 调 Nrf2 和 HO-1 的表 达，抑 制 JNK 磷 酸化。
结 论：基 于 网 络 药 理 学 和 实 验 证 据，本 研 究 证 明，YQHX 的 心 血 管 保 护 效 应 和 机 制 依 赖 于 多 组 分、多 靶 点 和 多 通 路。特 别 是，YQHX 可 通过 调 节 Nrf2/HO-1 和 JNK-MAPK 通 路 发 挥 抗 凋 亡 作 用。
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