基于有效中藥的冠心病痰瘀互結證網(wǎng)絡生物學基礎探究.pdf

1、研究目的：
　　初步探討冠心病痰瘀互結證的網(wǎng)絡生物學基礎。
　　材料與方法：
　　本研究以冠心病種子基因集（定義:與冠心病相關的基因為冠心病種子基因，種子基因構成的集合為種子基因集）及其所在的模塊構成的網(wǎng)絡對應為冠心病疾病網(wǎng)絡。以冠心病疾病網(wǎng)絡為“背景”，找出痰瘀同治冠心病中起活血、化痰作用的方藥，搜集整理這些方藥（有效成分）作用的靶點，形成冠心病活血、化痰方藥作用的靶點集。以冠心病的西藥靶點集為佐證（如果中藥的作用靶

2、點同時是西藥的作用靶點，則說明該靶點的可靠性較高），在假定冠心病種子基因集、活血靶點集、化痰靶點集三者同時出現(xiàn)的基因/通路/模塊可能與冠心病痰瘀互結證密切相關的前提下，分析了這些同時出現(xiàn)的基因/通路/模塊的功能，初步探究了冠心病痰瘀互結證的網(wǎng)絡生物學基礎。具體的研究步驟如下。
　　步驟①:整合Pubmed文獻、CAD基因數(shù)據(jù)庫、OMIM數(shù)據(jù)庫、GWAS數(shù)據(jù)庫中與冠心病相關的基因，形成冠心病種子基因集，分析冠心病種子基因集及其所在模

3、塊的功能。
　　步驟②:檢索中國知網(wǎng)、萬方兩個中文文獻數(shù)據(jù)庫，結合先驗知識和專家經(jīng)驗，確定痰瘀同治冠心病時分別起活血、化痰作用的方藥。
　　步驟③:確定痰瘀同治冠心病起活血、化痰作用方藥（有效成分）的作用靶點，形成冠心病活血靶點集和冠心病化痰靶點集，分析冠心病活血靶點集、化痰靶點集的功能及其所在模塊的主要功能。
　　步驟④:整合TTD和DurgBank等西藥-靶點數(shù)據(jù)庫中出現(xiàn)的治療冠心病的西藥-靶點數(shù)據(jù)，形成冠心病西藥

4、靶點集，作為上述步驟①、②、③形成的冠心病種子基因集、活血靶點集、化痰靶點集的佐證，如果中藥作用靶點同時是西藥的作用靶點，則說明該中藥作用靶點的可靠性較高。
　　步驟⑤:分析冠心病種子基因集、活血靶點集、化痰靶點集、西藥靶點集四個集合中同時出現(xiàn)的基因/通路/模塊及其相應的功能，初步闡釋冠心病痰瘀互結證的網(wǎng)絡生物學基礎。
　　研究結果：
　　①形成了由1086個冠心病種子基因構成的冠心病種子基因集。
　　種子基因集

5、GO富集功能分析結果提示:冠心病主要涉及的疾病病理過程包括損傷(Wounding)、炎癥(Inflammatory)、氧化（Oxidative）、血液循環(huán)與血管發(fā)生(Blood circulation and Blood vasculature development)、脂質代謝(Liqid)、應激刺激（External stimulus）、細菌感染(Bacterial origin)、脂多糖反應(Response to lipopol

6、ysaccharide)、炎癥反應的調節(jié)(Regulation ofinflammatory reponse)、細胞遷移(Postive of cell migration)等。
　　最顯著富集的通路是補體和凝血級聯(lián)反應(Complement and coagulationcascades，hsa04610)。
　　冠心病種子基因在STRING9.1出現(xiàn)比例最高的前10個模塊的主要功能是:組織缺氧時RNA聚合酶Ⅱ激動劑的調節(jié)

7、[Regulation of transcription from RNApolymeraseⅡ promoter in response to hypoxia(GO:0061418)]、血液中血管緊張素水平的調節(jié)[Regulation of angiotensin levels in blood(GO:0002002)]、血管緊張素成熟[Angiotensin maturation(GO:0002003)]、MLL5-L comple

8、x(GO:0070688)，主要與組織缺氧、血管緊張素的成熟/調節(jié)相關。
　　以上種子基因集功能分析的結果與現(xiàn)代認識到的關于冠心病發(fā)病機制的多種學說基本一致。
　?、诖_定了痰瘀同治冠心病時，起活血作用的方藥及其有效成分作用的152個靶點，這152個靶點構成冠心病活血靶點集;起化痰作用的方藥及其有效成分作用的133個靶點，這133個靶點構成冠心病活血化痰靶點集。
　　從188篇痰瘀同治冠心病的臨床研究文獻中共得出152首

9、痰瘀同治冠心病方劑，確定丹參飲（包括丹參、檀香、砂仁三味中藥）和桃紅四物湯（包括桃仁、紅花、當歸、赤芍、川芎、生地黃六味中藥）為痰瘀同治冠心病起活血作用的方藥，瓜蔞薤白半夏湯（包括瓜蔞、薤白、半夏三味中藥）和黃連溫膽湯（包括黃連、茯苓、陳皮、枳實、竹茹五味中藥）合石菖蒲為痰瘀同治冠心病起化痰作用的方藥。起活血作用的方藥（有效成分）作用的152個靶點構成了冠心病活血靶點集，起化痰作用的方藥（有效成分）作用的133個靶點構成了冠心病化痰靶點

10、集。
　　冠心病活血靶點集的主要的功能包括:活性氧簇生物合成過程以及調節(jié)過程[Reactive oxygen species biosynthetic process(GO:1903409)和Positiveregulation of reactive oxygen species metabolic process(GO:2000379)]、循環(huán)系統(tǒng)血管過程[Vascular process in circulatory sys

11、tem(GO:0003018)]、脂多糖反應[Response to lipopolysaccharide(GO:0032496)]、細菌反應[Response tobacterium(GO:0009617)]、缺氧反應[Response to hypoxia(GO:0001666)]，最顯著富集的Pathway是Hepatitis B(Has:hsa05161)，與既往關于血瘀證的認識部分一致。
　　冠心病化痰靶點集主要的功能包

12、括:類固醇激素反應Rresponse to steroidhormone(GO:0048545)]、脂多糖反應[Response to lipopolysaccharide(GO:0032496)]、Fc-epsilon receptor信號通路[Fc-epsilon receptor signalingpathway(GO:0038095)]、二氧化氮生物合成過程調節(jié)[Regulation of nitric oxidebiosynt

13、hetic process(GO:0045428)]，最顯著富集的Pathway是Hepatitis B(Has:hsa05161)，與既往關于血瘀證的認識部分一致。
　?、酃谛牟》N子基因集、活血靶點集、化痰靶點集同時顯著富集的GO結點包括皮質類固醇反應[Response to corticosteroid(GO:0031960)、脂多糖的細胞反應[Cellular response to lipopolysaccharide(G

14、O:0071222)]、炎癥反應[Inflammatory response(GO:0006954)]、二氧化氮生物合同的正向調節(jié)[Positive regulation of nitric oxide biosynthetic process(GO:0045429)]、細胞類型的特異凋亡過程[Cell-type specific apoptotic process(GO:0097285)]。
　　冠心病種子基因集、活血靶點集、化

15、痰靶點集同時顯著富集的通路包括TNFsignaling pathway、Apoptosis、HIF-1 signaling pathway、NF-kappa B signalingpathway，四個通路主要功能以炎癥、免疫、凋亡為主。
　　確定了典型的冠心病痰瘀互結證模塊(Module95)，該模塊出現(xiàn)了四個同時是種子基因、西藥靶點、活血靶點、化痰靶點的基因:PTGS2(Gene ID:5743)、NOS2(Gene ID:48

16、43)、MMP9(GeneID:4318)、VEGFA(GeneID:7422),其中PTGS2和NOS2的功能與炎癥反應相關。同時，Module95顯著富集的GO結點包括防御反應(Defense response)、免疫過程(Immune system process和Immune response)、壓力應激反應(Response to stress、Responsetostimulus)、炎癥反應(Inflammatory res

17、ponse)，提示免疫和炎癥反應是其中重要的富集結點。Module95顯著富集的通路包括NF-kappa B signaling pathway(hsa04064)，其功能以免疫炎癥反應為主。
　　因此，同時為冠心病種子基因、活血靶點、化痰靶點、西藥靶點的兩個基因（TGS2和NOS2），冠心病種子基因集、活血靶點集、化痰靶點集三個集合同時顯著富集的GO結點和通路，典型的冠心病痰瘀互結證潛在模塊，以上三者功能分析的結果，共同指向了炎