天津中医药  2025, Vol. 42 Issue (10): 1234-1241

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郭瑞莹, 刘昳佳, 王朔, 等.
GUO Ruiying, LIU Yijia, WANG Shuo, et al.
基于非靶向代谢组学探讨麝香保心丸治疗冠心病心绞痛作用机制研究
Exploring the mechanism of action of Shexiang Baoxin Pills in treating angina pectoris based on untargeted metabolomics
天津中医药, 2025, 42(10): 1234-1241
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2025, 42(10): 1234-1241
http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1672-1519.2025.10.03

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收稿日期: 2025-04-26
基于非靶向代谢组学探讨麝香保心丸治疗冠心病心绞痛作用机制研究
郭瑞莹1,2 , 刘昳佳3 , 王朔1,4 , 李琳1 , 刘凡凡1 , 徐强5 , 于春泉1     
1. 天津中医药大学,天津 301617;
2. 天津中医药大学第一附属医院,天津 300381;
3. 天津中医药大学第二附属医院康复科,天津 300250;
4. 天津大学胸科医院,天津 300222;
5. 天津中医药大学第二附属医院心内科,天津 300250
摘要:[目的] 采用代谢组学方法探索麝香保心丸治疗冠心病心绞痛的作用机制,发掘与鉴定其潜在的生物标志物。[方法] 纳入冠心病心绞痛患者60例,将患者分为麝香保心丸组(麝香保心丸联合西医常规治疗)和西医常规治疗组(单独使用西医常规治疗),每组各30例,同时纳入正常对照组30例。采用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)技术对冠心病心绞痛患者治疗前后血清样本进行代谢组学检测,采用主成分分析(PCA)及正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)进行多元统计分析,结合MetaboAnalyst数据库寻找各组差异代谢物与相关代谢通路。采用ROC曲线评估上述筛选出的代谢物对冠心病心绞痛的诊断价值。[结果] 与正常对照组相比,冠心病心绞痛患者在PCA及OPLS-DA模型散点图上呈现明显的分类聚集,说明其代谢模式有较大的差异。冠心病心绞痛患者血清中的α-卡茄碱、华蟾毒精、全反式六杂环二磷酸酯、灵芝酸α等12种代谢物较正常对照组发生改变。ROC曲线证明上述12个潜在的差异代谢物对于冠心病心绞痛的诊断具有良好的效能。其中,麝香保心丸组有11种与上述冠心病心绞痛疾病相关的差异代谢物发生回调,分别为α-卡茄碱、华蟾毒精、SM[d20∶1/20∶5(6E,8Z,11Z,14Z,17Z)-OH(5)]、TG[14∶0/20∶0/14∶1(9Z)]、灵芝酸α、丙酰辅酶A、全反式六杂环二磷酸酯、棕榈酰葡糖苷酸、羟基鞘磷脂C24∶1、LacCer(d18∶1/20∶0)、DG(14∶0/0∶0/14∶1n5),涉及包括鞘脂代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、丙酸代谢、β-丙氨酸代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸代谢5条代谢通路。[结论] 麝香保心丸可能通过调控鞘脂代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、丙酸代谢、β-丙氨酸代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸代谢发挥对冠心病心绞痛的治疗作用。
关键词麝香保心丸    冠心病心绞痛    代谢组学    代谢通路    

心血管疾病是全球范围内对人类健康构成重大威胁的疾病之一,其经济负担和健康影响深远。在中国,心血管疾病的病死率自1990年以来一直高居各类疾病之首,《中国心血管健康与疾病报告2023》显示,中国心血管疾病患者人数已达3.3亿,其中冠心病患者约1 139万,且这一数字呈上升趋势[1]。冠心病心绞痛是一种由冠状动脉血流不足引起,导致心肌发生缺血和缺氧的临床综合征,属于冠心病的主要表现形式之一。心绞痛不仅是心血管疾病的主要危险因素,也是心脏死亡的主要原因,严重损害了患者的身心健康及日常生活质量。单纯西医治疗虽然在一定程度上缓解了症状,但往往存在药物靶点单一等问题,限制了治疗效果[2]

近年来,中医药在心血管疾病的治疗中显示出独特的优势。麝香保心丸作为一种常用的中成药,已被证实在冠心病心绞痛的治疗中具有显著的疗效。它通过多成分、多途径、多靶点的作用机制,能够迅速缓解心绞痛症状,改善心肌缺血,提高患者的运动耐量,并对心脏和血管具有保护作用[3]。临床研究表明,麝香保心丸能够显著减少心绞痛发作频率和硝酸甘油的需求量,具有不良反应少、安全性高的优点[4]。中药是多成分、多靶点、多途径发挥疗效的复杂整体,组分之间、靶点之间、通路之间、不同作用环节之间联系密切,系统阐释这种复杂关系对于揭示中药作用机制具有广泛意义[5-6]。药理学视角下麝香保心丸的临床给药途径以经口给药为主,活性成分经消化系统吸收后通过体内生物转化生成具有治疗效应的次级产物。现代代谢组学研究整合生物信息学与高通量检测技术,实现生物样本中代谢物质的系统化鉴定与分析,进而解析药物代谢网络及其在复杂生理调控中的作用机制。笔者研究通过对体内代谢物的全面分析,重点筛查冠心病心绞痛患者接受麝香保心丸干预后的特征性代谢标志物及其关联通路,将为明晰麝香保心丸治疗冠心病心绞痛的分子机制提供可能。

1 资料与方法 1.1 研究对象与分组

收集2023年7月—2024年1月在天津中医药大学第二附属医院、天津市胸科医院心内科就诊的冠心病心绞痛患者60例,根据是否使用麝香保心丸将患者分为麝香保心丸组(麝香保心丸联合西医常规治疗)和西医常规治疗组(单独使用西医常规治疗)各组30例,同时根据年龄、性别匹配正常对照组30例。研究获得天津中医药大学伦理委员会的批准(批准号:TJUTCM-EC20210007)。

1.2 纳入标准

冠心病心绞痛患者纳入标准:1)符合冠心病心绞痛诊断标准的患者[2-7];2)35岁≤年龄≤75岁,男女不限;3)按要求随访,0周或8周血清样本体积≥300 μL的病例;4)签署知情同意书;5)对麝香保心丸成分耐受,且无已知过敏史或不良反应。正常对照组纳入标准:1)35岁≤年龄≤75岁,男女不限;2)无循环、呼吸、内分泌、消化、泌尿等系统器质性疾病,或曾有过,但近两年未复发,且目前没有任何症状,经过体格检查未发现异常情况;3)根据需要进行胸部透视、心电图、血生化等检查,结果均正常者;4)根据ICD-11,未被明确诊断为患有各种疾病;5)签署知情同意书且血清样本体积≥300 μL的病例。

1.3 排除标准

1)未按照研究计划要求完成8周随访的病例;2)0周或8周血清样本体积未达到300 μL的病例;3)存在研究者认为其他不适合纳入本研究情况。

1.4 治疗方法

西医常规治疗组患者给予冠心病心绞痛二级预防用药;麝香保心丸组患者在西医常规治疗组患者用药基础上规律服用麝香保心丸(上海和黄药业,国药准字:Z31020068,规格:每丸22.5 mg,餐后0.5 h口服,每次2丸,每日3次)8周。

1.5 代谢组学分析 1.5.1 样本采集

将受试者的空腹全血置于促凝管中,2 h内进行离心15 min(4 ℃,3 500 r/min,离心半径:10 cm),取上清液。将处理完的血清样本分装至冻存管内(每个冻存管含量≥300 μL),标注样本采集时间和编号,并使用封口膜进行密封。将样本置于-80 ℃冰箱,以备进行后续的代谢组学研究。

1.5.2 仪器与试剂

ALLLEGRATM-64R高速离心机(美国Beckman公司)、Milli-Q实验室纯水系统(美国Millipore公司)、Waters ACQUITY UPLC液相色谱仪(美国Waters公司)、Xevo G2 Q-Tof/MS质谱仪(美国Waters公司)、Acquity UPLC BEH C18色谱柱(美国Waters公司,型号:2.1 mm×100 mm,1.7 μm)、超纯水(自制)、色谱纯乙腈(美国Fisher公司)、色谱纯甲酸(美国Fisher公司)、SIMCA-P11.5统计软件(瑞典Umetrics公司)等。

1.5.3 样本处理

取100 μL血清,加入300 μL乙腈(1∶3体积比),混匀1 min,冰水浴超声10 min,然后以13 000 r/min(离心半径:6.5 cm)的转速离心15 min,取200 μL上清液进样于UPLC/Q-TOF-MS进行代谢组学分析。对于两组样品,各取10 μL血清于离心管中混合,加入3倍体积乙腈,涡旋1 min后同样以13 000 r/min(离心半径:6.5 cm)的转速离心15 min,取上清液按血清样品的方法制备质量控制(QC)样品。

1.5.4 色谱与质谱条件

色谱条件:色谱柱ACQUITY UPLC BEH C18(2.1 mm×100 mm,1.7 μm),柱温45 ℃,流速0.3 mL/min。进样量5 μL。流动相:A:0.1% 甲酸水和B:0.1% 甲酸乙腈。具体洗脱条件见表 1

表 1 UPLC-Q-TOF/MS梯度洗脱条件 Tab. 1 UPLC-Q-TOF/MS gradient elution conditions
时间(min) A相0.1%甲酸水(%) B相0.1%甲酸乙腈(%)
0 99 1
0.5 99 1
2.0 50 50
9.0 1 99
10.0 1 99
10.5 99 1
12.0 99 1

质谱条件:本研究在正离子电离模式下使用ESI源,辅助喷雾电离与脱溶剂气体为高纯N2,电离源温度设置为120 ℃,锥孔空气的流速为50 L/h,干燥气的流速和温度分别为10 mL/min和325 ℃,去溶剂的流速和温度分别为600 L/h和350 ℃,雾化气的气压为310 kPa,毛细管电压为3.0 kV。

1.5.5 方法学考察

方法学考察中,仪器精密度考察是连续采集6次同一QC样本,方法重复性考察是连续采集6份QC样本,样品稳定性考察是在整个进样过程中随机选择6个时间点采集同一QC样本,最后将所有方法学考察数据导出为峰面积,80%修约后,计算每个离子特征的相对标准偏差(RSD)值,RSD<15表明方法学考察符合要求。

1.5.6 代谢组学数据分析

采用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-Q-TOF/MS)技术对血清样本进行代谢轮廓分析。通过多元统计分析以及数据的整合化分析,找到与冠心病心绞痛患者血清中相关生物标志物,并对其生物学机制进行阐释。采用多变量统计分析和数据整合分析方法,用于发现差异代谢物。液质采集的数据分析过程如下:首先,通过MarkerLynx软件(软件参数设置如下:质量数误差为0.01 da;保留时间误差为0.5 min)数据处理系统对原始数据进行峰值提取、峰值对齐和峰值过滤,得到的每个离子强度标准化到总离子数,形成包含保留时间、m/z值以及峰面积的原始数据。随后,采用80% 原则对液质采集的原始数据进行修约,将处理后的数据导入SIMCA-P11.5统计软件(Umetrics公司,瑞典),通过无监督模式的主成分分析(PCA)和有监督模式的偏最小二乘辨别分析(PLS-DA),找出潜在的判别变量。随后,根据一级碎片信息将挑选出来的生物标志物在HMDB(http://www.hmdb.ca/)数据库中进行查找和筛选,同时根据参考文献以及物质的二级碎片信息进行确定,并对疾病以及药物治疗疾病后代谢改变的生物学机制进行阐释。

1.6 临床数据统计分析

采用SPSS 27.0统计软件进行数据处理及统计分析。符合正态分布的计量资料用均数±标准差(x±s)表示,组间比较采用独立样本t检验;不符合正态分布的计量资料用中位数及四分位数间距表示,组间比较采用Mann-Whitney U秩和检验。计数资料以频数或百分比表示,组间比较采用卡方检验。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果 2.1 一般资料特征分析

各组受试者年龄、性别差异无统计学意义,基线具有可比性。见表 2

表 2 一般资料特征分析 Tab. 2 General data characteristics analysis
组别 例数 性别[例(%)] 年龄(岁)
正常对照组 30 16(53.3) 14(46.7) 64.00(59.25,67.00)
西医常规治疗组 30 18(60.0) 12(40.0) 60.00(56.00,69.00)
麝香保心丸组 30 20(66.7) 10(33.3) 66.50(58.00,73.00)
2.2 代谢组学分析 2.2.1 方法学考察结果

对方法学考察中QC样品的数据进行处理后,选取10个色谱峰,计算峰面积的RSD值,以评价方法学考察结果是否符合要求。结果显示,仪器的精密度、方法的重复性和样本的稳定性均符合代谢组学要求(RSD < 15%)。血清QC样品正离子模式下的BPI图。见图 1

图 1 血清QC样品正离子模式下的BPI图 Fig. 1 BPI plot of serum QC samples in positive ion mode
2.2.2 PLS-DA分析结果

采用主成分分析得分图将高维数据降维至少数几个主成分,以便直观地观察样本中的趋势、跳跃、聚类和异常值,从而全面评估两组样本之间的差异。如图 2所示,PLS-DA图揭示了各组样本之间存在一定的分离趋势。然而,由于血浆样本成分的复杂性以及多种临床干扰因素的存在,两组样本并未实现完全分离。因此,为了更精确地识别和区分两组样本,本研究进一步采用了有监督的判别分析方法——正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)进行深入分析。

图 2 各组的PLS-DA 3D图 Fig. 2 The 3D PLS-DA plot of each group
2.2.3 OPLS-DA分析结果

对冠心病心绞痛患者与正常对照组血清样本进行OPLS-DA以评估模型的预测能力。如图 3A所示,在OPLS-DA模型中,R2Y=0.834,Q2=0.918,R2Y和Q2均大于0.8,说明模型具有较优的分类与预测性能。OPLS-DA模型的200次置换检验结果显示,Q2(在图中垂直轴的截距)小于0.5,表示模型不存在过拟合现象,说明所建立的模型稳定可靠。随后将麝香保心丸组患者与冠心病心绞痛患者进行比较,建立OPLS-DA模型,如图 3B-F所示,从图中均可以看出各组之间的代谢特征可以得到区分,表明麝香保心丸组患者可以回调疾病病理状态下血清中代谢特征的水平。同时,置换检验结果表示模型的预测性能良好,可用于后续的数据分析。

注:图A,冠心病心绞痛气滞血瘀证患者与正常对照组的OPLS-DA散点图;图B,冠心病心绞痛气滞血瘀患者与正常对照组的置换检验图;图C,麝香保心丸组患者与正常对照组的OPLS-DA散点图;图D,麝香保心丸组患者与正常对照组的置换检验图;图E,西医常规治疗组患者与正常对照组的OPLS-DA散点图;图F,西医常规治疗组患者与正常对照组的置换检验图。 图 3 各组的OPLS-DA图和置换检验图 Fig. 3 OPLS-DA plots and permutation test plots of each group
2.2.4 差异代谢物分析

在冠心病心绞痛气滞血瘀证组患者与正常对照组OPLS-DA模型数据中筛选VIP > 1的代谢物,以鉴定冠心病心绞痛疾病相关的差异代谢物。应用SPSS 27.0软件对上述差异代谢物数据进行正态性、方差齐性检验和显著性检验,以显著性检验中 P < 0.05的差异代谢物被定义为与疾病相关的潜在差异代谢物。经过分析,确定12种与冠心病心绞痛相关的潜在代谢物。与正常对照组相比,冠心病心绞痛患者血清中的α-卡茄碱、华蟾毒精、全反式六杂环二磷酸酯、灵芝酸α、丙酰辅酶A、dCDP、SM[d20∶1/20∶5(6E,8Z,11Z,14Z,17Z)-OH(5)]、TG[14∶0/20∶0/14∶1(9Z)]、棕榈酰葡糖苷酸、羟基鞘磷脂C24∶1、LacCer(d18∶1/20∶0)、DG(14∶0/0∶0/14∶1n5)发生改变。其中,麝香保心丸组有11种与上述冠心病心绞痛疾病相关的差异代谢物发生回调,分别为α-卡茄碱、华蟾毒精、全反式六杂环二磷酸酯、灵芝酸α、丙酰辅酶A、TG[14∶0/20∶0/14∶1(9Z)]、SM[d20∶1/20∶5(6E,8Z,11Z,14Z,17Z)-OH(5)]、棕榈酰葡糖苷酸、羟基鞘磷脂C24∶1、LacCer(d18∶1/20∶0)、DG(14∶0/0∶0/14∶1n5)。见表 3

表 3 麝香保心丸调节冠心病心绞痛患者差异代谢物 Tab. 3 Differential metabolites regulating Shexiang Baoxin Pills in patients with angina pectoris of coronary heart disease
序号 HMDB编号 代谢物 加合离子 保留时间(min) 实测值(m/z) 理论值(m/z) 误差(ppm) FC 1 FC 2 FC 3
1 HMDB0039353 alpha-Chaconine M+H 0.78 448.737 4 448.740 8 -7.58 ↓**
2 HMDB0250266 Cinobufagin M+H 0.79 521.257 9 521.256 8 2.11 ↓**
3 HMDB0012188 all-trans-Hexaprenyl diphosphate M+Na 0.80 609.309 6 609.308 0 2.63 ↓**
4 HMDB0033024 Ganoderic acid alpha M+H 0.97 653.335 5 653.335 4 0.15 ↓**
5 HMDB0001275 Propionyl-CoA M+Na 11.92 887.151 4 887.157 2 -6.54 ↑**
6 HMDB0290745 SM[d20∶1/20∶5(6E,8Z,11Z,14Z,17Z)-OH(5)] M+Na 11.93 856.594 9 856.593 9 1.17 ↑**
7 HMDB0001245 dCDP M+H 12.25 797.035 2 797.035 8 -0.75 ↓**
8 HMDB0042188 TG[14∶0/20∶0/14∶1(9Z)] M+H 12.27 888.767 0 888.775 8 -9.90 ↓**
9 HMDB0010331 Palmitoyl glucuronide M+H 12.28 436.323 1 436.326 9 -8.71 ↓**
10 HMDB0013469 Hydroxysphingomyeline C24∶1 M+Na 12.45 912.725 0 912.727 2 -2.41 ↑**
11 HMDB0011593 LacCer(d18∶1/20∶0) M+H 12.45 956.653 8 956.643 5 10.77 ↑**
12 HMDB0055959 DG(14∶0/0∶0/14∶1n5) M+H 12.65 1 062.898 1 1 062.890 7 6.96 ↓**
注:与正常对照组比较,**P<0.01;FC 1:冠心病心绞痛气滞血瘀证患者与正常对照组比较的FC;FC 2:麝香保心丸组患者与冠心病心绞痛气滞血瘀证患者比较的FC;FC 3:西医常规治疗组患者与冠心病心绞痛气滞血瘀证患者比较的FC。
2.2.5 差异代谢物的ROC曲线分析

为深入探究前期筛选所得生物标志物对冠心病心绞痛的临床鉴别价值,本研究采用ROC分析法进行验证评估。首先运用SPSS 27.0软件,对12项候选差异代谢物展开二元逻辑回归建模,通过回归方程计算各代谢物对应的疾病预测概率。继而将这些概率参数导入ROC分析模块,分别测定各代谢物特征曲线的下方面积值(AUC)以评估其诊断效能。如图 4表 4所示,所有代谢标志物的AUC指标均超过0.80的临床诊断阈值,其中最高值达0.95,最低值亦保持0.82。这一量化分析结果证实,该组代谢物在冠心病心绞痛的临床辅助诊断中展现出显著的预测价值,具备良好的效能。

图 4 冠心病心绞痛患者差异代谢物的ROC曲线 Fig. 4 ROC curves of differential metabolites in patients with angina pectoris of coronary heart disease
表 4 12种疾病差异代谢物的ROC曲线结果 Tab. 4 ROC curve results of differential metabolites in 12 diseases
差异代谢物 曲线下面积 标准误差 渐进95%置信区间
下限 上限
alpha-Chaconine 0.921 0.057 0.809 1.000
Cinobufagin 0.918 0.070 0.781 1.000
all-trans-Hexaprenyl diphosphate 0.912 0.068 0.780 1.000
Ganoderic acid alpha 0.900 0.073 0.756 1.000
Propionyl-CoA 0.952 0.032 0.890 1.000
SM[d20∶1/20∶5(6E,8Z,11Z,14Z,17Z)-OH(5)] 0.888 0.054 0.783 0.993
dCDP 0.864 0.060 0.747 0.980
TG[14∶0/20∶0/14∶1(9Z)] 0.894 0.064 0.768 1.000
Palmitoyl glucuronide 0.952 0.035 0.882 1.000
Hydroxysphingomyeline C24∶1 0.882 0.087 0.712 1.000
LacCer(d18∶1/20∶0) 0.873 0.084 0.707 1.000
DG(14∶0/0∶0/14∶1n5) 0.942 0.037 0.869 1.000
2.2.6 差异代谢物通路富集分析

为了进一步阐明疾病发生发展过程中机体代谢途径的改变,将12种差异代谢物导入MetboAnalyst 5.0(http://www.mwtaboanalyst.ca/)网站的MetPA数据库进行通路分析。本研究确定的12种冠心病心绞痛相关的差异代谢物主要涉及6条代谢通路,包括鞘脂代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、丙酸代谢、β-丙氨酸代谢、嘧啶代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸代谢。麝香保心丸组发生回调的11种代谢物主要涉及5条代谢通路(见表 5图 5),包括鞘脂代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、丙酸代谢、β-丙氨酸代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸代谢。

表 5 麝香保心丸组回调差异代谢物的通路富集结果 Tab. 5 Pathway enrichment results of differential metabolites in the Shexiang Baoxin Pills group
序号 通路名称 代谢物数量 调节的代谢物数量 P -log(P 影响值
1 鞘脂代谢 32 2 0.001** 2.926 0.142 5
2 β-丙氨酸代谢 21 1 0.039* 1.404 0.000 0
3 丙酸代谢 22 1 0.041* 1.383 0.269 2
4 乙醛酸和二羧酸代谢 32 1 0.060 1.224 0.000 0
5 缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸代谢 40 1 0.074 1.129 0.052 1
注:*P<0.05,**P<0.01。
图 5 麝香保心丸组治疗后回调差异代谢物代谢途径分析图 Fig. 5 Metabolic pathway analysis of differentially regulated metabolites in the Shexiang Baoxin Pills group after treatment
3 讨论

麝香保心丸出自《太平惠民和剂局方》的名方苏合香丸,为临床治疗冠心病心绞痛的常用中成药,由人工麝香、人参提取物、人工牛黄、肉桂、苏合香、蟾酥、冰片7味中药组成,具有益气强心、温通心脉的功效,在中医组方上具有寒温并用、以温为主、通补兼施的特点[8]。现代药理学研究显示,麝香保心丸能够有效扩张血管,抑制血管平滑肌的痉挛,增加心肌的血氧供应,提升心肌的代谢能力,从而缓解冠心病引起的心绞痛症状[9-13]。此外,安全性评价研究表明,麝香保心丸具有不良反应少的优点[14]。代谢组学是对生物体内源性小分子代谢物在特定条件下如疾病、药物等影响同时进行定性和定量分析,以寻找出目标差异代谢物。代谢组学寻找出的目标差异代谢物,可用于疾病早期诊断、药物靶点发现、疾病机制研究及疾病转归等。因此,为深入探讨麝香保心丸治疗冠心病心绞痛的作用机制,本研究采用代谢组学对代谢产物的水平进行量化,精准分析正常对照组、冠心病心绞痛组、麝香保心丸组的差异代谢产物及麝香保心丸治疗冠心病心绞痛的潜在代谢通路,进而进一步揭示麝香保心丸在治疗冠心病心绞痛中的具体作用机制,并为临床应用提供理论依据。

通过代谢组学分析可知,经麝香保心丸治疗后11种血清代谢物发生回调,回调的代谢物涉及鞘脂代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、丙酸代谢、β-丙氨酸代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸代谢5条通路。表明麝香保心丸可以调节上述通路代谢异常而发挥药效。鞘脂物质主要代谢产物为鞘氨醇、神经酰胺等。研究表明,神经酰胺含量升高时,可通过多种途径作用如促进胰岛素抵抗、氧化应激和炎症加速动脉粥样硬化的进程[15]。研究发现,抑制神经酰胺生物合成或催化神经酰胺降解,是改善许多代谢紊乱的良好策略(如胰岛素抵抗、动脉粥样硬化和脂肪肝等),降低神经酰胺水平可有效改善冠心病患者不良事件的发生[16-17]。本研究发现Hydroxysphingomyeline C24∶1和LacCer(d18∶1/20∶0)在冠心病心绞痛患者中显著升高,经麝香保心丸治疗后有回调趋势,提示麝香保心丸可能通过抑制患者体内氧化应激和炎症状态等发挥治疗冠心病心绞痛的作用。乙醛酸和二羧酸代谢参与能量代谢和有机物质的合成,其代谢异常可引起氧化应激、线粒体损伤和与神经毒性机制相关的脂质过氧化增加[18]。研究表明乙醛酸循环可以将脂肪酸代谢为葡萄糖,导致胰岛素抵抗,内脏脂肪与乙醛酸和二羧酸代谢之间存在强正相关性[19],乙醛酸和二羧酸代谢可能是动脉粥样硬化的危险因素[20]。研究表明β-丙氨酸与动脉僵硬度显著相关[21],可对心脏发挥保护作用[22]。本研究发现经麝香保心丸干预后,冠心病心绞痛患者血清中的β-丙氨酸代谢水平趋于正常,表明麝香保心丸治疗冠心病心绞痛患者过程中发挥调节能量代谢、改善脂质调节与氧化应激的作用。丙酸是一种短链脂肪酸,具有抗炎和免疫稳态调节功能,对心血管系统产生深远的有益影响[23]。研究发现,丙酸可改善胰岛β细胞功能,调节胰岛素分泌[24],并可激活相关受体并降低炎症介质的水平[25-26]。本研究显示冠心病心绞痛气滞血瘀患者存在丙酸代谢异常,经麝香保心丸治疗后丙酸代谢发生回调,表明麝香保心丸可能通过改善机体炎症反应发挥心肌保护的作用。缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸统称为支链氨基酸(BCAA),是调节糖脂代谢、细胞凋亡和自噬的重要信号分子[27]。BCAA是mTOR信号传导的高效激活剂,在心脏中,mTOR活性与心脏肥大直接相关,BCAA浓度升高可导致心脏mTOR活性的慢性诱导,抑制心脏保护性自噬,进而促进心脏肥大,损害心脏中的生物能量调节[28-29]。同时,BCAA可影响线粒体功能和细胞活力,进而引发心功能障碍[30]。BCAA代谢异常与冠心病之间存在密切联系[31],BCAA及其相关代谢物与冠心病严重程度独立相关[32]。本研究显示冠心病心绞痛气滞血瘀患者丙酰辅酶-A水平明显升高,表明冠心病心绞痛发病过程中可能存在BCAA代谢异常,而麝香保心丸可能通过下调缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸代谢含量发心脏保护作用。

4 小结

综上所述,冠心病心绞痛患者与正常对照组代谢模式存在差异,麝香保心丸能够改善冠心病患者的脂代谢,并对其代谢模式回归正常有一定调节作用,其作用环节可能与鞘脂代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、丙酸代谢、β-丙氨酸代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸代谢有关。

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Exploring the mechanism of action of Shexiang Baoxin Pills in treating angina pectoris based on untargeted metabolomics
GUO Ruiying1,2 , LIU Yijia3 , WANG Shuo1,4 , LI Lin1 , LIU Fanfan1 , XU Qiang5 , YU Chunquan1     
1. Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 301617, China;
2. First Teaching Hospital of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 300381, China;
3. Rehabilitation Department, Second Affiliated Hospital of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 300250, China;
4. Tianjin University Chest Hospital, Tianjin 300222, China;
5. Cardiology Department, Second Affilitated Hospital of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, Tianjin 300250, China
Abstract: [Objective] To explore the mechanism of action of Shexiang Baoxin Pills(SBP) in the treatment of angina pectoris, and to identify and characterize potential biomarkers associated with its therapeutic effects. [Methods] A total of 60 patients with angina pectoris were enrolled. Patients were divided into two groups: the SBP group(SBP combined with conventional Western medicine treatment) and the Western medicine-only group(treated with conventional Western medicine alone), with 30 patients in each group. Additionally, 30 healthy individuals were included as the control group. Serum samples from the patients before and after treatment were analyzed using ultra-performance liquid chromatography-mass spectrometry(UPLC-MS/MS) for metabolomic profiling. Multivariate statistical analyses, including principal component analysis(PCA) and orthogonal partial least squares discriminant analysis(OPLS-DA), were conducted. The MetaboAnalyst database was used to identify differentially expressed metabolites and related metabolic pathways. To further assess the diagnostic significance of the selected metabolites for angina pectoris, receiver operating characteristic(ROC) curves were used. [Results] Compared with the healthy control group, angina pectoris patients exhibited significant clustering on the PCA score plot, indicating substantial differences in their metabolic profiles. A total of 12 metabolites, including α-carboxylic acid, bufotenin, all-trans hexahydro-2H-pyrrolo[3, 4-b]quinolin-2-one, and ganoderic acid α, were found to be altered in the serum of angina pectoris patients. The ROC curve analysis showed that these 12 potential biomarkers exhibited good diagnostic performance for angina pectoris. In the SBP group, 11 out of these 12 differentially expressed metabolites showed reversal, including α-carboxylic acid, bufotenin, all-trans hexahydro-2H-pyrrolo[3, 4-b]quinolin-2-one, ganoderic acid α, propionyl-CoA, SM [d20∶1/20∶5(6E, 8Z, 11Z, 14Z, 17Z)-OH(5)], palmitoyl glucuronide, TG [14∶0/20∶0/14∶1(9Z)], hydroxysphingolipid C24∶1, LacCer(d18∶1/20∶0), and DG(14∶0/0∶0/14∶1n5). These metabolites were associated with five major metabolic pathways: sphingolipid metabolism, aldehyde acid and dicarboxylic acid metabolism, propionate metabolism, β-alanine metabolism, and valine, leucine, and isoleucine metabolism. [Conclusion] SBP may exert its therapeutic effects in angina pectoris by regulating sphingolipid metabolism, aldehyde acid and dicarboxylic acid metabolism, propionate metabolism, β-alanine metabolism, and valine, leucine, and isoleucine metabolism.
Key words: Shexiang Baoxin Pill    angina pectoris of coronary heart disease    metabolomics    metabolic pathway