天津中医药  2023, Vol. 40 Issue (9): 1190-1199

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席加秋, 邵玉泽, 王中琳.
XI Jiaqiu, SHAO Yuze, WANG Zhonglin.
基于网络药理学探讨化浊行血汤抗高脂血症的作用机制
Exploration of the mechanism of Huazhuo Xingxue Decoction against hyperlipidemia based on network pharmacology
天津中医药, 2023, 40(9): 1190-1199
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2023, 40(9): 1190-1199
http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1672-1519.2023.09.17

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收稿日期: 2023-05-24
基于网络药理学探讨化浊行血汤抗高脂血症的作用机制
席加秋1 , 邵玉泽1 , 王中琳1,2     
1. 山东中医药大学,济南 250355;
2. 山东中医药大学附属医院,济南 250355
摘要:[目的] 基于网络药理学探讨化浊行血汤抗高脂血症的作用机制。[方法] 通过高脂饲料喂养8周构建高脂血症大鼠模型。将大鼠分为对照组、模型组、化浊行血汤高剂量组、化浊行血汤中剂量组、化浊行血汤低剂量组、辛伐他汀组。灌胃8周后检测大鼠体质量、肝湿质量、肝指数以及血清胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)含量,苏木精-伊红(HE)染色观察大鼠肝脏组织学变化。借助中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)及中药分子机制生物信息分析工具(BATMAN-TCM)筛选化浊行血汤的活性成分及相关靶点。借助药物银行(Drugbank)、疾病相关基因与突变位点数据库(DisGeNET)、比较毒理基因组数据库(CTD)、人类孟德尔遗传数据库(OMIM)及遗传关联数据库(GAD)查询高脂血症相关靶点。获取化浊行血汤及高脂血症交集靶点,在Cytoscape3.7.2中构建成分-靶点网络。将交集靶点导入String数据库获取蛋白互作(PPI)网络,对PPI网络进行拓扑分析获取关键靶点。将交集靶点导入基因注释形象集成数据库(DAVID)进行基因本体(GO)与京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析。实时荧光定量聚合酶链式反应法(RT-PCR)测定关键靶点mRNA表达水平。[结果] 与对照组比较,模型组大鼠肝指数升高(P < 0.05),肝脂肪变性明显,血清TC,TG及LDL-C水平显著升高(P < 0.05)。与模型组比较,化浊行血汤各组大鼠肝指数降低(P < 0.05),肝脂肪变性明显改善,血清TC,TG及LDL-C含量降低(P < 0.05),化浊行血汤高中剂量组HDL-C含量升高(P < 0.05)。筛选获取化浊行血汤56个生物活性成分及327个靶点,高脂血症148个靶点。化浊行血汤与高脂血症交集靶点37个,涉及化浊行血汤37个生物活性成分,包括槲皮素、藏花酸、山柰酚、豆甾醇等。筛选获得胰岛素(INS)、三磷酸腺苷结合盒转运蛋白(ABCA1)、过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARA)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARG)、脂联素(ADIPOQ)、载脂蛋白A2(APOA2)等15个关键靶点。富集分析预测化浊行血汤抗高脂血症可能涉及PPAR、腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B(PI3K-Akt)等信号通路。选取PPAR信号通路上的关键靶点脂联素受体2(AdipoR2)、PPARα及APOA2进行实验验证。与对照组比较,模型组AdipoR2和PPARα mRNA表达水平下调(P < 0.05)。与模型组比较,化浊行血汤高剂量组AdipoR2 mRNA表达水平上调(P < 0.05),化浊行血汤高中剂量组PPARα mRNA表达水平上调(P < 0.05),化浊行血汤高中剂量组APOA2 mRNA表达水平下调(P < 0.05)。[结论] 化浊行血汤能够改善高脂血症大鼠脂代谢紊乱,减轻脂质沉积,其抗高脂血症的机制可能与干预AdipoR2/PPARα/APOA2信号通路有关。
关键词网络药理学    化浊行血汤    高脂血症    作用机制    

高脂血症以总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)升高,和/或高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)降低为特征[1]。高脂血症能够引发复杂的血管病变。在经过血管内皮损伤、脂质沉积、平滑肌细胞增生等病理环节后,血管壁逐渐增厚、狭窄,失去其应有弹性,引发高血压、冠心病、心肌梗死、脑梗死等多种心脑血管疾病。心脑血管疾病造成了沉重的社会经济负担,成为人类主要死亡原因之一[2-3]。因此,对高脂血症进行有效干预是防治心脑血管疾病的重要举措。目前,他汀类药物被推荐为一线降脂药[4]。但不容忽视的是,越来越多的证据表明,他汀药物在降脂的同时能够引发肌痛、横纹肌溶解、肝肾毒性等严重不良反应[5-6]。鉴于目前治疗方法的局限性,寻找天然、有效的补充或替代策略逐渐成为治疗高脂血症的关注重点。

王新陆教授在《脑血辨证》一书中首次提出了“血浊”的概念。血浊指血液受各种因素影响,失去其清纯状态,或丧失其循行规律,影响脏腑气机的病理现象,与高脂血症的特点相契合[7-8]。王新陆教授认为,运气不同,古今异轨,现代疾病谱的构成已由过去感染、营养不良等单因素疾病为主转变为以机体自身代谢和调控失常导致的慢性非传染性疾病为主。后者也被称为“现代生活方式病”,由精神压力增加,过食肥甘厚味,劳逸失度等因素诱发,与当今物质文明飞速发展息息相关。“血浊”正是在这一新的时代背景下应运而生的概念。对血浊状态的干预能够将心脑血管疾病的治疗方向前移到“治未病”层面,若及渴而穿井,斗而铸锥,则治疗难度增大,且易出现后遗症状。因此,在血浊学术理论的指导下,王新陆教授创制了治疗高脂血症的化浊行血汤。化浊行血汤由荷叶、焦山楂、决明子、赤芍、酒大黄、路路通、虎杖、何首乌、水蛭粉9味中药组成。方中荷叶、决明子、焦山楂功善清化浊邪而无耗血伤阴之弊,共为君药。水蛭粉、酒大黄、赤芍通行血脉,善消坚积,助君药清化血浊,共为臣药。路路通利水除浊,兼通经活络,虎杖活血化浊,兼清血浊内郁之热,何首乌消脂通便,兼补浊邪内耗之阴血,共为佐药。诸药合用,共奏化浊消脂,行血畅血之功。前期临床研究已证明,化浊行血汤能够有效降低高脂血症患者的血脂水平,且未出现明显的毒副作用[9]。目前,化浊行血汤抗高脂血症的作用机制尚未阐明,故本研究拟借助网络药理学方法对其潜在机制进行科学预测,并对预测结果进行实验验证,以期为深入探究化浊行血汤抗高脂血症的作用机制提供基础实验依据。

1 材料与方法 1.1 实验动物

SPF级健康雄性SD大鼠60只,6周龄,体质量(180±20)g,购于济南朋悦实验动物有限公司,实验动物合格证号:SCXK(鲁)20190003。SD大鼠饲养于山东中医药大学附属医院动物实验中心,室内保持12 h昼夜节律,温度(25±2)℃,自由摄食饮水。本研究通过山东中医药大学附属医院伦理委员会审批,审查编号:AWE-2019-042。

1.2 药物及试剂

化浊行血汤:荷叶15 g,焦山楂10 g,决明子15 g,赤芍10 g,酒大黄10 g,路路通10 g,虎杖10 g,何首乌10 g,水蛭粉3 g,以上药物浸泡30 min,武火煮沸,文火煎煮20 min后取滤液,加水继煮15 min后再取滤液,两次滤液合并,浓缩成质量浓度为4 g/mL的化浊行血汤水煎液,存于4 ℃冰箱备用(山东省中医院药剂科),辛伐他汀片20 mg/片(杭州默沙东制药有限公司),高脂饲料:猪油10%,蛋黄粉10%,胆固醇1%,胆酸盐0.2%,基础饲料78.8%(山东百朋生物科技有限公司),TG、TC、LDL-C、HDL-C试剂盒(山东赛恩斯生物科技有限公司),苏木精-伊红(HE)染色试剂盒(山东思科捷生物技术有限公司),TaKaRa MiniBEST Universal RNA Extraction Kit(TaKaRa,No.9767),Evo M-MLV RT Kit with gDNA Clean for qPCRⅡ(ACCURATE,No.AG11711),SYBR Green Premix Pro TaqHS qPCR Kit(ACCURATE,No.AG11701)。

1.3 实验仪器

轮转式切片机(Leica,德国),荧光倒置显微镜(Leica,德国),PRONTO EVOLUTION全自动生化分析仪(BPC Bio Sed,意大利),Nano Drop 2000分光光度计(Thermo Fisher Scientific,美国),Light Cycler 480Ⅱ Real-time PCR仪(Roche,瑞士)。

1.4 动物分组与给药

适应性喂养1周后,按体质量随机分为对照组、模型组、化浊行血汤高剂量组、化浊行血汤中剂量组、化浊行血汤低剂量组、辛伐他汀组,每组10只。对照组予普通饲料喂养,其余组给予高脂饲料喂养。8周后目内眦静脉丛取血,测得受试动物血中TC、TG、LDL-C显著升高,确定高脂血症模型复制成功。根据《药理实验方法学》中的不同种类受试对象剂量换算方法,查询人与大鼠间剂量换算系数及校正系数,计算得出180 g大鼠每日用药剂量是标准体质量成人每日用药剂量的5.8倍[10],故化浊行血汤高、中、低剂量组每日给药剂量分别为18、9、4.5 g/kg,辛伐他汀组每日给药剂量为4 mg/kg,对照组和模型组予等体积生理盐水5 mL/kg。连续灌胃8周,每日1次。

1.5 体质量、肝湿质量、肝指数测定

每两周测定1次大鼠体质量。末次给药后,禁食不禁水12 h,予40 mg/kg戊巴比妥钠腹腔注射麻醉。腹主动脉取血8 mL,并在冰上迅速分离肝组织,使用预冷磷酸盐缓冲溶液(PBS)冲洗,滤纸吸取多余水分,称取肝脏湿质量。称量完毕后分装速冻,存于-80 ℃冰箱备用。肝指数=肝湿质量/体质量×100%。

1.6 HE染色

取部分分离的肝组织于4%多聚甲醛中固定,脱水包埋后将组织切片,厚度为5 μm,对切片进行脱蜡水化处理,进行HE染色,脱水封片,光镜下观察肝脏的组织学变化。

1.7 血清生化指标检测

采用全自动生化分析仪,严格按试剂盒说明检测血清TC、TG、LDL-C和HDL-C含量。

1.8 化浊行血汤成分筛选及靶点预测

应用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP,http://tcmspw.com/tcmsp.php)及中药分子机制生物信息分析工具数据库(BATMAN-TCM,http://bionet.ncpsb.org/batman-tcm)预测荷叶、山楂、决明子、赤芍、大黄、水蛭、路路通、虎杖、何首乌九味药物的化学成分及潜在靶点。TCMSP数据库筛选条件设置为口服生物利用度OB≥30%,且类药性DL≥0.18;BATMAN-TCM数据库筛选条件设置为截断值≥20,P < 0.05。应用通用蛋白质资源库(UniProt,https://www.uniprot.org)对靶点蛋白名进行规范化处理。

1.9 高脂血症靶点预测

以“高脂血症”为检索词,应用药物银行(Drugbank,https://www.drugbank.ca)、疾病相关基因与突变位点数据库(DisGeNET,https://www.disgenet.org)、比较毒理基因组数据库(CTD,http://ctdbase.org)、人类孟德尔遗传数据库(OMIM,https://omim.org)及遗传关联数据库(GAD,https://geneticassociationdb.nih.gov)查找高脂血症相关靶点。应用UniProt数据库对靶点蛋白名进行规范化处理。

1.10 化浊行血汤抗高脂血症的成分-靶点网络及蛋白互作(PPI)网络构建

首先,借助TBtools v0.5确定化浊行血汤与高脂血症的交集靶点,交集靶点即为化浊行血汤抗高脂血症的潜在靶点。查找交集靶点所对应化浊行血汤的活性成分,构建化浊行血汤抗高脂血症的成分-靶点网络。将交集靶点导入STRING数据库(https://string-db.org/)构建PPI网络,并借助Cytoscape3.7.2插件cytoHubba拓扑化浊行血汤抗高脂血症的关键靶点。

1.11 基因本体(GO)与京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析

将化浊行血汤抗高脂血症的交集靶点导入基因注释形象集成数据库(DAVID,https://david.ncifcrf.gov),设置背景基因为“Homo sapiens”,P < 0.05。利用R语言工具包绘制生物过程、细胞组分、分子功能条形图及通路高级气泡图。

1.12 RT-PCR检测

对肝组织样本使用液氮研磨,使用Buffer RL进行裂解,按说明书要求提取总RNA,测定总RNA浓度及完整性。将总RNA按说明书要求,使用M-MLV RTase Enzyme MIX逆转录为cDNA。将cDNA按说明书要求,使用2×SYBR® Green Pro Taq HS Premix进行PCR扩增。反应条件:预变性95 ℃ 30 s(1个循环);定量分析95 ℃ 5 s,60 ℃ 30 s(40个循环);溶解曲线采集95 ℃ 5 s,60 ℃ 60 s,95 ℃酶瞬间灭活(1个循环);冷却40 ℃ 30 s(1个循环)。以GAPDH为内参基因,采用2-ΔΔCt法计算目的基因的相对表达量。引物由山东赛恩斯生物科技有限公司设计合成,引物序列见表 1

表 1 RT-PCR引物序列 Tab. 1 Primer sequence used for RT-PCR analysis
1.13 统计学方法

应用SPSS 23.0进行统计分析。计量资料采用均数±标准差(x±s)表示,多组间比较采用单因素方差分析,组间两两比较采用LSD-t检验。P < 0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果 2.1 化浊行血汤对高脂血症大鼠体质量、肝湿质量、肝指数的影响

各组大鼠间体质量差异无统计学意义(P > 0.05)。与对照组比较,模型组大鼠肝湿质量和肝指数升高(P < 0.01)。与模型组比较,辛伐他汀与化浊行血汤各剂量组均能降低高脂血症大鼠肝湿质量和肝指数(P < 0.05或P < 0.01)。见表 2

表 2 化浊行血汤对高脂血症大鼠体质量、肝湿质量、肝指数的影响(x±s Tab. 2 Effect of Huazhuo Xingxue Decoction on weight, hepatic wet weight, and liver index in hyperlipidemia rats(x±s)
2.2 化浊行血汤对高脂血症大鼠血脂水平的影响

与对照组比较,模型组大鼠TC,TG及LDL-C水平升高(P < 0.01),HDL-C水平差异无统计学意义(P > 0.05)。与模型组比较,辛伐他汀与化浊行血汤各剂量组均能降低高脂血症大鼠TC,TG及LDL-C水平,高中剂量化浊行血汤能够升高大鼠HDL-C水平(P < 0.05或P < 0.01)。以上结果表明高中剂量化浊行血汤的降脂作用与辛伐他汀疗效相当(表 3)。

表 3 化浊行血汤对高脂血症大鼠血脂水平的影响(x±s Tab. 3 Effect of Huazhuo Xingxue Decoction on lipid levels in hyperlipidemia rats(x±s)
2.3 化浊行血汤对高脂血症大鼠肝脏病理形态学的影响

HE染色结果显示,与对照组相比,模型组大鼠肝小叶结构紊乱,肝窦缺失,肝细胞肿胀变性,内部可见脂肪滴沉积,部分细胞核因脂滴挤压而发生偏位。与模型组相比,化浊行血汤各剂量组和辛伐他汀组肝脏组织结构排列较整齐,脂肪变性明显减轻(图 1)。

注:A.对照组,B.模型组,C.化浊行血汤高剂量组,D.化浊行血汤中剂量组,E.化浊行血汤低剂量组,F.辛伐他汀组。 图 1 化浊行血汤对高脂血症大鼠肝脏病理形态学的影响(HE,×400) Fig. 1 Effect of Huazhuo Xingxue Decoction on pathological and morphological changes of liver in hyperlipidemia rats (HE, ×400)
2.4 化浊行血汤成分筛选及靶点预测

化浊行血汤各中药符合TCMSP数据库及BATMAN-TCM数据库筛选条件的化学成分及相关靶点数目如下:山楂2个化学成分涉及25个作用靶点,荷叶15个化学成分涉及430个作用靶点,决明子14个化学成分涉及231个作用靶点,赤芍29个化学成分涉及218个作用靶点,大黄16个化学成分涉及183个作用靶点,水蛭1个化学成分涉及171个作用靶点,虎杖10个化学成分涉及294个作用靶点,路路通4个化学成分涉及110个作用靶点,何首乌1个化学成分涉及14个作用靶点。经去重处理后,化浊行血汤全方共涉及56种化学成分,327个作用靶点。

2.5 高脂血症靶点预测

在各疾病数据库分别检索得到高脂血症靶点数目如下:Drugbank29个、DisGeNET19个、CTD33个、OMIM50个、GAD72个。经去重处理后,共获取148个高脂血症作用靶点。

2.6 化浊行血汤抗高脂血症的成分-靶点网络构建

构建韦恩图获取化浊行血汤与高脂血症的交集靶点37个(见OSID标识码),交集靶点即为化浊行血汤抗高脂血症的潜在治疗靶点。37个交集靶点涉及化浊行血汤37种生物活性成分。应用Cytoscape3.7.2构建化浊行血汤抗高脂血症的成分-靶点网络(见OSID标识码)。对该网络进行拓扑属性分析,菱形节点代表中药成分,degree值越大,菱形节点越大。根据degree值可知quercetin(槲皮素)的潜在靶点最多,其次为Crocetin(藏花酸)、kaempferol(山柰酚)、Stigmasterol(豆甾醇)、Physovenine(毒扁豆次碱)等(表 4)。说明上述化学成分为化浊行血汤抗高脂血症的关键成分。

表 4 化浊行血汤抗高脂血症的活性成分(degree值排名前10) Tab. 4 Active compounds of Huazhuo Xingxue Decoction in the treatment of hyperlipidemia(top 10 of degree value)
2.7 化浊行血汤抗高脂血症的PPI网络构建

将37个交集靶点导入STRING数据库构建交集靶点的PPI网络(图 2),该网络包括36个节点和157条边。借助Cytoscape3.7.2插件cytoHubba获取排名前15的关键靶点,并构建关键靶点的PPI网络,该网络包括15个节点和77条边(图 2)。15个关键靶点如下:胰岛素(INS)、三磷酸腺苷结合盒转运蛋白A1(ABCA1)、肿瘤坏死因子(TNF)、血管细胞黏附因子1(VCAM1)、内皮型一氧化氮合酶(NOS3)、氧磷酶1(PON1)、三磷酸腺苷结合盒转运蛋白G1(ABCG1)、过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARA)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARG)、脂联素(ADIPOQ)、肝X受体α(NR1H3)、微粒体甘油三酸酯转运蛋白(MTTP)、乙酰辅酶A羧化酶(ACACA)、E选择素(SELE)、载脂蛋白A2(APOA2)。

注:黑色方框内为化浊行血汤抗高脂血症交集靶点的PPI网络,绿色方框内为化浊行血汤抗高脂血症关键靶点的PPI网络。 图 2 化浊行血汤抗高脂血症靶点蛋白的PPI网络 Fig. 2 PPI network of Huazhuo Xingxue Decoction in the treatment of hyperlipidemia
2.8 GO与KEGG富集分析

将37个交集靶点导入David数据库进行GO与KEGG富集分析,结果表明化浊行血汤抗高脂血症涉及152个生物过程、23个细胞组分、33种分子功能、22条作用通路。对P值排名前10的GO条目及全部KEGG通路进行可视化处理(图 3图 4)。其中,排名前3的生物过程:GO:0010745 negative regulation of macrophage derived foam cell differentiation(对巨噬细胞来源的泡沫细胞分化的负调控)、GO:0010887 negative regulation of cholesterol storage(对胆固醇储存的负调控)、GO:0010875 positive regulation of cholesterol efflux(对胆固醇外流的正调控);细胞组分:GO:0043235 receptor complex(受体复合物)、GO:0045121 membrane raft(膜筏)、GO:0034366 spherical high-density lipoprotein particle(球形高密度脂蛋白颗粒);分子功能:GO:0004879 RNA polymeraseⅡtranscription factor activity,ligand-activated sequence-specific DNA binding(RNA聚合酶Ⅱ转录因子活性,配体激活的序列特异性DNA结合)、GO:0003707 steroid hormone receptor activity(类固醇激素受体活性)、GO:0008131 primary amine oxidase activity(初级胺氧化酶活性);作用通路为:hsa03320:PPAR signaling pathway(PPAR信号通路)、hsa04931:Insulin resistance(胰岛素抵抗)、hsa04932:Non-alcoholic fatty liver disease(非酒精性脂肪肝)。

图 3 化浊行血汤抗高脂血症的GO功能富集分析 Fig. 3 GO functional annotation enrichment analyses of Huazhuo Xingxue Decoction in the treatment of hyperlipidemia
图 4 化浊行血汤抗高脂血症的KEGG通路富集分析 Fig. 4 KEGG pathway enrichment analyses of Huazhuo Xingxue Decoction in the treatment of hyperlipidemia
2.9 化浊行血汤对高脂血症大鼠AdipoR2、PPARα、APOA2 mRNA表达的影响

根据富集分析结果,PPAR信号通路是富集程度最高的通路,ADIPOQ、APOA2、PPARα、PPARγ、NR1H3、PPARD、RXRA是富集在该通路上的信号分子,其中ADIPOQ、APOA2、PPARα、PPARγ、NR1H3是“2.4化浊行血汤抗高脂血症的PPI网络构建”中鉴定出的关键靶点,因此,初步筛选出以上5个靶点为后续的研究指标。通过查阅相关文献,ADIPOQ发挥其生物学作用主要是通过与其受体结合而实现[11],而AdipoR2是肝脏中ADIPOQ的主要受体[12]。研究证实,AdipoR2为PPARα上游信号分子,APOA2为PPARα下游信号分子[12-13],故本研究最终选取AdipoR2、PPARα、APOA2进行实验验证。与对照组比较,模型组大鼠AdipoR2、PPARα mRNA表达下调(P < 0.05或P < 0.01),APOA2 mRNA与对照组间的表达差异无统计学意义(P > 0.05)。与模型组比较,化浊行血汤高剂量组及辛伐他汀组AdipoR2 mRNA表达上调(P < 0.05或P < 0.01),化浊行血汤高中剂量组及辛伐他汀组PPARα mRNA表达上调(P < 0.01),化浊行血汤高中剂量组APOA2 mRNA表达下调(P < 0.01),见表 5。表明化浊行血汤改善脂代谢紊乱,减轻脂质沉积的作用机制可能与干预AdipoR2/PPARα/APOA2信号通路相关。

表 5 化浊行血汤对高脂血症大鼠AdipoR2,PPARα,APOA2 mRNA水平的影响(x±s Tab. 5 Effect of Huazhuo Xingxue Decoction on the expression of AdipoR2, PPARα, APOA2 mRNA in hyperlipidemia rats(x±s)
3 讨论

化浊行血汤是王新陆教授诊病疏方五十余载,基于血浊学术理论创制的治疗高脂血症的经验方。方中荷叶清香升散,利湿化浊;决明子“利五脏,除肝家热”,通便祛浊;山楂入血分,善消肉食油腻之积,消积去浊,三药合用,化浊邪,行血脉,共为君药。赤芍清热凉血,活血化瘀;大黄善入血分,泄下攻积;水蛭“性迟缓善入,迟缓则生血不伤,善入则坚积易破”,三药寓“见血之浊,知血当滞,当先行血”之意,通行血脉助君化浊,共为臣药。虎杖清热利湿化浊,尤善血浊郁而生热者;路路通“通行十二经穴”,引君臣药直达病所;何首乌补肝肾、益精血,防泻浊之品耗伤营阴,3味药共为佐药。9味药相伍,共奏化浊行血之功。

本研究借助网络药理学方法,筛选得到槲皮素、藏花酸、山柰酚、豆甾醇等是化浊行血汤抗高脂血症的关键活性成分。作为一种天然的黄酮类化合物,槲皮素具有确切的降脂作用[14]。研究表明,槲皮素能够通过上调乙酰辅酶A氧化酶(ACO)、乙酰辅酶A酰基转移酶(ACAT)等脂肪酸氧化相关基因的表达而促进脂质分解代谢,并能通过抑制固醇调节元件结合蛋白1c(SREBP1c)、脂肪酸合酶(FAS)、羟甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGCR)等脂肪合成相关基因的表达而减少脂质的沉积[15-16]。藏花酸,又称西红花酸。有研究表明西红花酸能够降低高脂血症动物模型的TC及TG含量,其可能机制与选择性抑制胰脂肪酶活性有关[17]。目前,关于山奈酚抗炎的作用特性研究较多。近年来,研究者逐渐关注到了山奈酚在调节脂代谢方面的作用。Alkhalidy等[18]研究发现山奈酚能够促进葡萄糖转运蛋白4(Glut4)和腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)的表达,参与调节脂肪分解,改善胰岛素敏感性和防止胰腺β细胞功能障碍。豆甾醇则被证实能够抑制TC的吸收,减少内源性TC的合成[19-20]

网络药理学结果显示,PPAR信号通路为富集程度最高的通路。因此,笔者选择富集在PPAR信号通路上的关键信号分子ADIPOQ、PPARα、APOA2进行实验验证。ADIPOQ是一种由脂肪细胞分泌的内源性生物多肽,能够参与脂肪酸氧化、葡萄糖摄取和糖异生等多种生物过程,调节机体能量代谢[21],而ADIPOQ发挥其生物效应主要是通过与ADIPOQ受体结合而实现[11]。因此,对ADIPOQ受体表达情况的研究有助于更好地了解高脂血症大鼠脂代谢紊乱的病理机制[22]。AdipoR2是ADIPOQ受体之一,主要表达于肝脏组织[12]。与经典的7层跨膜蛋白不同,AdipoR2的羧基端位于细胞膜外,可与ADIPOQ结合;氨基端位于细胞膜内,可与信号接收蛋白结合[23-24]。当AdipoR2与ADIPOQ结合,可以促进脂肪酸β氧化,改善脂代谢紊乱;同时,AdipoR2又能与膜内的PPARα信号分子结合,从而激活PPARα信号通路[12]。PPARs是受配体调节的转录因子,能够被内源性脂肪酸及其代谢衍生物激活[25],在细胞的信号转导过程中发挥至关重要的作用。PPARα是PPARs家族中的一员,在维持肝脏脂肪酸代谢稳态中扮演重要角色[26]。脂肪酸的氧化大部分发生在线粒体中,其他部分则是在过氧化物酶体中降解[27]。研究证明,激活的PPARα能够上调线粒体中电子传递链的组分,增加肝脏过氧化物酶体的丰度,从而能够促进脂肪酸的氧化利用[28-29]。此外,激活的PPARα能够与饱和及不饱和脂肪酸结合,增加其下游脂肪酸氧化基因的表达。APOA2是PPARα的下游靶基因之一,也是HDL的主要成分,在指导脂代谢方面发挥重要作用[13, 30]。HDL颗粒主要由载脂蛋白、胆固醇、磷脂和少量脂肪酸组成。其中,组成HDL颗粒的载脂蛋白主要是APOA1和APOA2,分别占HDL总蛋白成分的70%和20%[31-32]。APOA1能够与磷脂和非酯化游离胆固醇关联,在ABCA1的介导下形成前β-HDL,再经卵磷脂-胆固醇酰基转换酶(LCAT)的酯化,使游离胆固醇转化为胆固醇酯,形成成熟的HDL[33-34]。诱导表达的APOA1能够增加循环血液中HDL的水平,从而将外周组织中的TC转运到肝脏,最终以胆汁酸的形式排泄。这一过程又被称为“胆固醇逆向转运”(RCT)[35]。通过RCT过程能够实现机体多余TC的清除,减少TC在动脉壁的沉积,从而改善血脂紊乱,发挥心脑血管保护作用。HDL因此被称为“血管清道夫”[36]。APOA1空间构象的改变与HDL结构重塑和功能实现密切相关。目前虽然关于APOA2的研究较少,但是已有研究表明APOA2参与对APOA1空间构象的调节,导致APOA1依赖性eNOS磷酸化减弱,NO生成减少[37-38]。因此,APOA2含量变化将直接或间接影响HDL清除TC的能力,造成内皮功能紊乱[39]

通过网络药理学预测,化浊行血汤抗高脂血症的作用机制可能为通过槲皮素、藏花酸、山柰酚、豆甾醇等生物活性成分对关键靶点INS、ABCA1、TNF、VCAM1、NOS3、PON1、ABCG1、PPARA、PPARG、ADIPOQ、NR1H3、MTTP、ACACA、SELE、APOA2等进行调节,通过RNA聚合酶Ⅱ转录因子活性、类固醇激素受体活性、初级胺氧化酶活性等分子功能,在受体复合物、膜筏、球形高密度脂蛋白颗粒等细胞组分中参与对巨噬细胞来源的泡沫细胞分化的负调控、对胆固醇储存的负调控、对胆固醇外流的正调控等生物过程,以对PPAR、AMPK、PI3K-Akt等信号通路进行干预,从而发挥改善脂代谢紊乱,减轻脂质沉积的作用。对网络药理学结果的体内实验验证表明,化浊行血汤能够降低高脂饮食诱导高脂血症大鼠的TC,TG,LDL-C的水平,升高HDL-C的水平,改善高脂血症大鼠的肝脏病理损伤。RT-PCR结果显示化浊行血汤能够上调AdipoR2及PPARα mRNA的表达水平,下调APOA2 mRNA的表达水平,表明化浊行血汤抗高脂血症的机制可能与干预AdipoR2/PPARα/APOA2信号通路相关。本研究借助网络药理学方法,从多成分-多靶点-多通路的角度对化浊行血汤抗高脂血症的机制进行预测和实验验证,为后续深入探究化浊行血汤抗高脂血症的作用机制提供了基础实验依据。

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Exploration of the mechanism of Huazhuo Xingxue Decoction against hyperlipidemia based on network pharmacology
XI Jiaqiu1 , SHAO Yuze1 , WANG Zhonglin1,2     
1. Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jian 250355, China;
2. Affiliated Hospital of Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jian 250355, China
Abstract: [Objective] To elucidate the mechanisms of Huazhuo Xingxue Decoction(HXD) against hyperlipidemia based on network pharmacology. [Methods] Rats model of hyperlipidemia was established by a high-fat diet for 8 weeks. The rats were divided into the control group, model group, high-dose group of HXD, medium-dose group of HXD, low-dose group of HXD and simvastatin group. After 8 weeks of intragastric administration, the weight, liver wet weight, liver index, serum TC, TG, LDL-C and HDL-C were measured. Pathomorphological changes in liver were observed by HE staining. The active ingredients and targets of HXD were retrieved from TCMSP and BATMAN-TCM. Related targets of hyperlipidemia were searched in Drugbank, DisGeNET, CTD, OMIM and GAD databases. Common targets of HXD and hyperlipidemia were extracted. Cytoscape 3.7.2 was used to set up the compound-target network. HXD-hyperlipidemia common target PPI network was established by using the STRING database and the topological parameters of PPI data were used to screen the hub targets. Then GO and KEGG enrichment analysis of common targets was carried out by David database. The mRNA expression were detected by RT-PCR. [Results] Compared with the control group, the liver index were higher(P < 0.05), liver steatosis were obvious, and serum TC, TG and LDL-C levels were significantly increased(P < 0.05). Compared with the model group, the liver index were lower(P < 0.05), liver steatosis were attenuated significantly, and the serum TC, TG and LDL-C levels of rats in all groups of HXD were decreased(P < 0.05);the HDL-C level increased in the high-dose group of HXD(P < 0.05). Systems pharmacology revealed 327 targets for the 56 active ingredients of HXD and 112 candidate targets of hyperlipidemia. The 37 common targets of HXD and hyperlipidemia involved 37 active ingredients, such as crocetin, kaempferol, stigmasterol and physovenine. By screening, there were 15 hub targets were obtained, such as INS, ABCA1, PPARA, PPARG, ADIPOQ, APOA2. The enrichment analysis predicted that HXD had lipid-lowering effect mainly through PPAR, AMPK and PI3K/Akt signal pathway. AdipoR2, PPARα and APOA2 in PPAR signaling pathway were validated in PCR experiments. Compared with the control group, the mRNA expression of AdipoR2 and PPARα were down-regulated(P < 0.05) in the model group. Compared with the model group, the mRNA expression of AdipoR2 was up-regulated in the high-dose group of HXD(P < 0.05);the mRNA expression of PPARα was up-regulated in the high-dose group and the medium-dose group of HXD(P < 0.05);the mRNA expression of APOA2 was down-regulated in the high-dose group of HXD(P < 0.05). [Conclusion] HXD can improve the disorder of lipid metabolism and reduce lipid deposition in hyperlipidemic rats, and its anti-hyperlipidemia mechanism may be related to the intervention of AdipoR2/ PPARα/APOA2 signaling pathway.
Key words: network pharmacology    Huazhuo Xingxue Decoction    hyperlipidemia    mechanism