动脉粥样硬化（AS）是一种主要影响大、中型动脉的系统性疾病。在AS的影响下，动脉壁增厚并硬化，形成斑块后会导致血管狭窄、阻塞、斑块破裂及出血，是心脏、脑、肾等器官病变的病理基础。随着现代生活方式的变迁，除高龄、吸烟、肥胖、糖尿病、高血压等传统风险因素外，空气污染、噪音、睡眠障碍和过度压力对AS的发展产生巨大影响。AS的发展是隐匿性的，目前只能通过药物或手术进行逆转。大多数患者因AS的急性并发症而逝世，因此，预防和治疗AS仍面临巨大的挑战。

 

中医药在治疗AS方面拥有悠久的历史，倡导“预防为主”、“整体观念”以及“循证治疗”等理念，对现代医学的发展产生了深刻的影响。中药复方是中医药治疗的核心，可根据患者具体病情进行调整，与西医的治疗方式不同，中药复方中的药物成分之间相互作用，旨在将患者的身体状态调整至动态平衡。黄芩-黄连（QLYD）是治疗AS时中药复方中经常使用的经典药物配伍。

日前，一篇名为“Identification of bioactive compounds and potential mechanisms of scutellariae radix-coptidis rhizoma in the treatment of atherosclerosis by integrating network pharmacology and experimental validation”的论文探讨了QLYD对AS的作用机制。

 

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图1 论文首页

AS抗QLYD关键靶点的鉴定

 

该研究通过GeneCards数据库，识别出4890个AS相关靶点，并确定了1221个潜在的治疗靶点。同时，从OMIM数据库、DrugBank数据库、DisGeNET数据库和CTD数据库中分别提取了145、53、239和64个与AS相关的潜在治疗靶点。

此外，经过分析共检测到29,965个基因。结果显示，其中355个基因表达上调，126个基因表达下调（图2a、b）。并在上述数据库中，选取了至少出现两次的AS靶点与QLYD的活性成分进行了交叉分析。最终，确定了68个潜在的治疗靶点（图2c、d）。

 

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图2 火山图、热图及治疗靶点

 

PPI网络的构建和分析

研究者利用String11.5工具，构建了一个由68个节点和1060条边组成的蛋白质相互作用（PPI）网络（图3a）。图中节点的大小和颜色深浅表示其对AS影响的程度。图3b展示了按节点度数排名的前20个关键靶点。在细胞Hubba插件中，应用MCC算法筛选出前5个枢纽基因，分别为IL6、VEGFA、AKT1、TNF和IL1B（图3c）。通过MCODE插件对靶点进行蛋白聚类分析，共得到3种不同的蛋白聚簇（图3d），并对这些蛋白簇进行GO生物过程（GO-BP）分析。

Cluster1以MMP9蛋白为种子，涉及细胞迁移的积极调节、对脂多糖的响应、平滑肌细胞增殖的调节、凋亡信号通路的调节、白细胞迁移的调节、炎症反应的调节、内皮细胞增殖的调节以及血管内皮生长因子生产的积极调节。Cluster2以MAPK14蛋白为种子，参与凝血的积极调节、细胞因子生产的监管、炎症反应的调节、上皮细胞凋亡过程的调节、活性氧代谢过程的调节、细胞对脂质的反应以及免疫效应过程的调节。Cluster3以CYP3A4蛋白为种子，参与异生物的分解代谢过程、脂肪酸的生物合成和代谢过程（图3e）。

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图3 QLYD干扰AS交叉目标的PPI网络分析结果

GO和KEGG功能富集分析

 

生物信息学分析揭示，QLYD在干预AS过程中，主要的分子功能（MFs）富集包括细胞因子活性、受体配体活性、RNA聚合酶II特异性DNA结合转录因子结合（图4a）。QLYD主要参与糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路、TNF信号通路、IL-17信号通路、HIF-1信号通路、MAPK信号通路、NF-kappa B信号通路、toll样受体信号通路和VEGF信号通路（图4b）。
图4c和4d分类了KEGG富集的前50名途径，这些途径可归纳为四类，包括细胞过程（如细胞生长和死亡）、生物系统（如免疫系统、内分泌系统、发展和再生）、人类疾病（如传染病、心血管疾病、内分泌代谢性疾病和免疫性疾病）以及信号转导（如TNF信号通路、HIF-1信号通路、MAPK信号通路、NF-kappa B信号通路、VEGF信号通路、PI3K-Akt信号通路）。图4e展示了上述六条路径的弦线图，其中MAPK1、AKT1、MAPK14、IL1B、FOS靶基因排名靠前。各通路通过共同靶点的相互作用表明，QLYD能够通过协调多种途径来治疗AS。

 

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图4 QLYD干预AS交叉靶点的GO和KEGG富集分析

QLYD对AS小鼠的干预作用

研究在构建的ApoE-/-小鼠AS模型中，探索了QLYD对AS的抑制作用。图5a揭示，QLYD显著减少了AS小鼠斑块的面积，并降低了斑块中的脂质含量（p<0.01，p<0.05），而对斑块内胶原纤维含量的影响不显著（p>0.05）。与模型组相比，QLYD处理后的小鼠血清总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白水平均有所下降（p<0.01，p<0.05，p<0.01，图5b，图5c）。同时，通过检测小鼠血清中炎症因子的表达，评估了体内炎症水平。图5c表明，QLYD显著降低了AS小鼠血清中TNF-α、IL-6、IL-1β和IL-18的水平（p<0.05，p<0.01，p<0.05，p<0.01）。
此外，研究还检测了TLR4和NF-κB p65的表达水平以及NF-κB p65的磷酸化状态，以探究QLYD抗AS作用的潜在机制。结果表明，QLYD显著降低了TLR4的表达（p<0.05），对NF-κB p65的表达无显著影响（p>0.05），但显著抑制了NF-κB p65的磷酸化水平（p<0.05，图5d-f）。这些结果提示，QLYD可能通过TLR4/NF-κB信号通路降低AS小鼠的炎症水平，从而发挥其抗AS作用。

 

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图5 QLYD干预AS小鼠的体内实验研究

 

 

 

结论
该研究揭示了QLYD在干预AS中的主要活性成分及其关键作用靶点，并阐明了其涉及的主要信号传导途径，且QLYD中的同一活性成分能够调节多个靶点，而单一靶点亦可影响多种生物学过程和信号传导途径，这体现了中药所具有的多成分、多靶点、多途径干预的特性。

 

 

 

参考文献：
Ji L, Song T, Ge C, Wu Q, Ma L, Chen X, Chen T, Chen Q, Chen Z, Chen W. Identification of bioactive compounds and potential mechanisms of scutellariae radix-coptidis rhizoma in the treatment of atherosclerosis by integrating network pharmacology and experimental validation. Biomed Pharmacother. 2023 Sep;165:115210. doi: 10.1016/j.biopha.2023.115210

 

作者｜梅斯医学
编辑 | 竹子