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在这篇文章中,研究者们通过网络药理学和实验评估探讨了六种传统中药组成的中成药“蛇香心通宁”(XTN)对冠心病(CHD)的药理机制。研究发现,XTN可能通过调节细胞凋亡途径,特别是PI3K-Akt和MAPK信号通路,显著降低心肌细胞的凋亡率,并减轻氧化应激引起的心肌损伤,为未来的CHD治疗提供了新的思路和基础。

1靶点筛选与药物-成分-靶点网络

如图1(药物-成分-靶点网络图)所示,该网络模型由172个节点构成,直观展示了62个活性成分与104个冠心病候选靶点之间的复杂相互作用关系。网络分析识别出瓦里西苷、乙酸冰片酯、川芎烯酮和花生四烯酸为关键活性成分,并揭示了多种成分共同作用于单一或多个靶点的特点,体现了中药多成分、多靶点的协同作用机制。结果揭示了心痛宁治疗冠心病多成分-多靶点的协同作用机制

图1.XTN 数据库中六种草药的药物-成分-靶点网络,预测包含104个候选靶点。图中黄色节点代表六种草药,蓝色节点表示化学成分,红色节点则为候选靶点

2. PPI网络的构建

研究者通过STRING数据库与Cytoscape软件构建并可视化了蛋白质相互作用网络(图2A),该网络揭示了与细胞凋亡、激素调节、血液调控、免疫及炎症等关键生物学过程相关的核心蛋白;进一步对网络中排名前30的核心蛋白进行定量展示(图2B),从而系统性地描绘了该PPI网络的核心组成与潜在功能。综上,PPI网络分析鉴定出一系列调控细胞凋亡、免疫、炎症等生命过程的核心蛋白

图2.(A) XTN 与冠心病的蛋白质相互作用网络;(B) 该网络中排名前30的核心蛋白质

3. 候选靶点的功能学分析

XTN的候选靶点广泛参与了核受体活性、免疫调节、应激反应及代谢过程等多种生物学功能,揭示了其多靶点作用的特点 (图3A)。KEGG通路富集分析进一步表明,这些靶点可能通过调控PI3K-Akt、MAPK、Ras以及内分泌耐药等关键信号通路来发挥治疗冠心病的作用 (图3B)。结果共同揭示了XTN通过多靶点、多通路协同作用对抗冠心病的潜在机制

图3.候选靶点的功能分析

4. MTT检测与流式细胞术分析

通过MTT实验发现,与模型组相比,不同浓度的XTN能显著提升H9c2细胞的存活率,证明了XTN对氧化应激损伤的细胞具有保护作用 (A);流式细胞术检测结果显示,XTN处理后细胞的凋亡率较模型组有所下降,表明XTN能抑制H2O2诱导的细胞凋亡 (B);JC-1染色结果表明,XTN处理组的线粒体膜电位有所升高,提示XTN可能通过稳定线粒体膜电位来发挥抗凋亡作用 (C)。结果表明XTN通过提高细胞活力、降低凋亡率并稳定线粒体膜电位来保护H9c2细胞免受氧化应激损伤

图4.XTN 可保护H9c2s细胞免受H2O2诱导的心肌细胞损伤

5. XTN对急性心肌梗死大鼠Bax与Bcl-2 mRNA表达的影响

为探究XTN对细胞凋亡的影响,本研究采用RT-qPCR技术分析XTN对Bax与Bcl-2 mRNA表达的作用。与对照组相比,过氧化氢处理组的Bax表达水平显著升高,而Bcl-2表达水平明显下降。相比之下,模型对照组与半夏白术天麻汤及各浓度XTN干预组比较,后者Bax表达均呈现显著下调,同时Bcl-2表达水平出现明显上调(图5)。结果表明XTN的抗冠心病作用机制与凋亡信号通路密切相关

图5.XTN 对急性心肌梗死大鼠Bax和Bcl-2 mRNA表达的影响

  1. XTN对AMI大鼠心脏损伤的影响  

为进一步验证XTN对冠心病的保护作用,作者进行了HE染色病理学检测。如图6所示,假手术组大鼠心脏组织结构完整,细胞边界清晰,排列规整,细胞大小正常,形态自然,未见梗死病灶;模型组心脏组织严重紊乱,表现为细胞肿胀、边界模糊、细胞间隙增宽,并伴有大量炎性细胞浸润、细胞破裂及溶解现象。在药物治疗方面,XTN(0.16 mg/kg)给药组对心肌缺血所致的心肌组织病理学改变有轻微改善作用;而0.48 mg/kg和0.96 mg/kg剂量的XTN则能显著缓解冠状动脉结扎引起的心脏损伤,表现为细胞间隙相对正常、边界清晰分明。因此,与模型组相比,XTN能剂量依赖性地改善AMI大鼠的心脏组织损伤

图6.各组大鼠心脏组织HE染色结果

7. XTN对缺血诱导的心肌细胞凋亡的影响

采用Tunel染色法评估XTN在体内对心肌细胞凋亡的保护作用。应用免疫组化染色法初步探讨XTN保护大鼠心肌细胞免受凋亡损伤的机制。如图7所示,与假手术组相比,模型组的细胞凋亡指数显著升高。而低、中、高剂量XTN治疗组的凋亡指数均较模型组明显下降。此外,模型组Caspase-3与Bax蛋白阳性表达率均高于假手术组(p < 0.01),但BXW与XTN治疗组两种凋亡因子的阳性表达率均低于模型组(p < 0.05)。综上,XTN可能通过调控凋亡信号通路——特别是基于网络药理学虚拟筛选结果推断的PI3K-Akt通路——来对抗心肌缺血损伤

小动物呼吸机 | 基于网络药理学和实验评估探讨麝香心通宁抗冠心病的药理机制

图7.XTN 对急性心肌梗死大鼠细胞凋亡的Tunel检测与免疫组化染色结果

8. 信号通路图

机制通过激活半胱天冬酶和Bcl-2家族,平衡Bcl-2家族中促凋亡(Bax、Bad和Bcl-xs)与抗凋亡(Bcl-2、Bcl-xl)的活性,从而精准调控细胞凋亡过程。

图8.候选靶点引发的PI3K-Akt通路生物学过程示意图

结论

这篇研究论文探讨了中药制剂“蛇香心痛宁”(SheXiang XinTongNing,XTN)对冠心病(CHD)的药理机制,采用了网络药理学和实验评估相结合的方法。研究发现,XTN的主要活性成分通过调节细胞凋亡相关的信号通路(如PI3K-Akt和MAPK信号通路)发挥作用。具体而言,Bcl-2、IGF1和CASP3被确定为关键靶点,XTN能够显著降低心肌细胞的凋亡率,并改善由心肌缺血引起的氧化损伤。这些结果表明,XTN在保护心脏免受氧化应激的影响方面具有重要作用,为未来的研究提供了新的思路。

通过网络药理学的分析,研究揭示了XTN的多靶点和多通路特性,强调了其在冠心病治疗中的潜在应用价值。实验验证部分显示,XTN不仅在体外实验中有效抑制心肌细胞凋亡,而且在体内实验中也能显著改善心脏组织的病理变化。这些发现为进一步探索XTN的机制及其在临床应用中的潜力奠定了基础。

在该研究中,研究人员使用了赛昂斯小动物呼吸机(Sansbio,#SA430)来进行实验操作。

SA430   小动物呼吸机  

动物呼吸机是常用的实验设备,广泛用于基础医学、临床医学和动物医学等科学研究实验中的人工呼吸、呼吸管理、动物的急救、呼吸治疗等。其控制准确、方便实用,不需要高压气源,潮气量输出精确,性能稳定。