编辑推荐:
为探究中药复方制剂沈麦注射液(SMI)治疗高血压心力衰竭(H-HF)的机制,湖南中医药大学研究人员开展相关研究。通过网络药理学、动物实验等,发现 SMI 可调节微生物 - 宿主共代谢,改善心脏功能。这为 H-HF 治疗提供新思路115。
在当今医学领域,心力衰竭(Heart Failure,HF)如同一个隐匿且危险的 “杀手”,严重威胁着人类的健康。它作为心脏疾病发展的终末阶段,给患者家庭和社会带来了沉重的经济负担。据统计,美国 HF 患者预估已达 600 万,而高血压(Hypertension,HTN)作为 HF 的主要诱发因素,在 85% 的病例中扮演着关键角色。与此同时,肠道微生物与 HF 之间千丝万缕的联系逐渐浮出水面。研究发现,肠道微生物的失衡不仅会引发炎症,还可能通过影响三甲胺 N - 氧化物(Trimethylamine N-oxide,TMAO)的产生,增加心血管疾病的风险。TMAO 由肠道微生物作用于膳食化合物产生的三甲胺(Trimethylamine,TMA),经肝脏黄素单加氧酶(Flavin-containing mono-oxygenase,FMO)进一步氧化而成,其水平升高与 HF 及多种心血管并发症密切相关。
在此背景下,传统中药在 HF 治疗领域展现出独特的潜力。沈麦注射液(Shenmai injection,SMI)作为一种基于传统中药的疗法,由人参(Ginseng Radix et Rhizoma Rubra)和麦冬(Radix Ophiopogonis)经现代技术制备而成,已被证实对 HF 治疗有效。然而,其具体的作用机制,尤其是在调节肠道菌群和微生物 - 宿主共代谢方面的作用,仍有待深入探索。
为了揭开 SMI 治疗 H-HF 的神秘面纱,湖南中医药大学的研究人员勇挑重担,开展了一项意义非凡的研究。他们综合运用网络药理学、动物实验、粪便代谢组学以及 16S rRNA 测序等多种技术,旨在全面剖析 SMI 治疗 H-HF 的分子机制。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,借助网络药理学,依据口服生物利用度(OB)≥30% 和类药性(DL)≥0.18 的标准,筛选 SMI 中的活性成分,并构建 “药物成分 - 靶点” 网络;其次,建立盐敏感性高血压心力衰竭大鼠模型,将大鼠分为对照组(CON)、H-HF 模型组(MOD)和 H-HF 模型 + SMI 治疗组(SM),通过超声心动图、血压测量、ELISA 等实验检测心脏功能、炎症指标等;然后,利用粪便代谢组学和 16S rRNA 测序分析肠道菌群的组成和功能变化;最后,通过靶向代谢组学测定血清 TMAO 水平,并运用多种生物信息学工具构建关联网络,揭示 SMI 治疗 H-HF 的潜在机制234。
研究结果如下:
- SMI 改善心脏功能:实验数据显示,MOD 组大鼠血清 NT-proBNP 水平升高,左心室射血分数(LVEF)和左心室缩短分数(LVFS)降低,心脏结构和功能受损,同时伴有炎症指标 CRP 和 IL-1β 水平上升,成功建立 H-HF 大鼠模型。而 SMI 治疗显著降低了 NT-proBNP、CRP 和 IL-1β 水平,恢复了 LVEF 和 LVFS,改善了心脏功能56。
- SMI 改善肠道屏障功能:HE 染色结果表明,MOD 组结肠组织黏膜完整性受损,炎症细胞浸润,血清中脂多糖(LPS)和紧密连接蛋白(Zonulin)水平升高,提示肠道黏膜屏障破坏和通透性增加。SMI 治疗有效逆转了这些变化,降低了 LPS 和 Zonulin 水平,改善了肠道屏障功能7。
- 网络药理学分析:经数据库筛选,从红参中获取 3 种化合物,麦冬中得到 10 种化合物。通过疾病靶点搜索和分析,确定了 4158 个 HF 相关疾病靶点和 122 个重叠靶点。KEGG 分析显示,TNF、IL-17 和 Toll 样受体信号通路可能参与 SMI 防治 HF 的机制;GO 分析则揭示了 SMI 治疗 HF 涉及的多种生物学过程、细胞成分和分子功能8。
- SMI 恢复 H-HF 大鼠的肠道菌群:16S rRNA 测序分析表明,MOD 组大鼠肠道菌群的结构和组成发生显著变化,与 CON 组差异明显。SMI 治疗后,肠道菌群结构和功能得到恢复,Proteobacteria 比例降低,F/B 比值趋于正常,同时增加了 SCFAs 产生菌的比例910。
- SMI 改善 H-HF 中的代谢紊乱:代谢组学分析发现,MOD 组有 34 种代谢物水平显著改变,SMI 治疗后 29 种生物标志物得到显著恢复。这些代谢物与能量、甲胺、胆汁酸和氨基酸代谢密切相关。Metorgin 溯源分析进一步揭示了这些代谢物的来源和相关代谢通路1112。
- 血清 TMAO 定量及相关性分析:研究表明,MOD 组血清 TMAO 和 TMA 水平显著高于 CON 组,SMI 治疗后虽有所下降,但差异未达统计学意义。相关性分析发现,TMAO 与多种肠道菌群存在显著相关性,提示 SMI 可能通过调节相关菌群影响 TMAO 水平1314。
在研究结论与讨论部分,研究人员指出,本研究全面揭示了 SMI 治疗 H-HF 的潜在机制。SMI 不仅能够显著改善心脏功能和肠道屏障功能,还能调节肠道菌群的组成和功能,纠正代谢紊乱,降低血清 TMAO 水平。网络药理学分析确定了 SMI 的 13 种活性成分,它们通过作用于 46 个蛋白质靶点,影响 8 种代谢物和 24 种肠道微生物的差异表达,协同发挥治疗作用。然而,该研究也存在一定局限性,如部分活性成分的有效性未经验证,肠道菌群与代谢物之间的因果关系尚不明确,TMAO 在不同组织中的作用有待进一步研究。
尽管如此,这项研究成果仍具有重要意义。它为深入理解 SMI 治疗 H-HF 的分子机制提供了全新视角,为开发基于微生物 - 宿主共代谢的 HF 治疗新策略奠定了坚实基础。未来,有望通过进一步的临床研究,将这些发现转化为切实可行的治疗方案,为广大 HF 患者带来新的希望。