基于代谢组学与网络药理学的炙甘草汤抗心律失常多靶点调控机制研究

《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis》：Experimental the Cardiac Protective Mechanism of YangxinDingji Capsule against Arrhythmia based on metabolomics and network pharmacology

本研究针对抗心律失常药物不良反应多、治疗失败率高等临床难题，聚焦经典方剂炙甘草汤(YXDJ)。团队通过建立ISO诱导的大鼠心律失常模型，结合UPLC-Q-Orbitrap/MS代谢组学与网络药理学多维度解析，发现YXDJ通过调控组氨酸代谢和鞘脂代谢通路，并靶向SRC、PTGS2关键蛋白，显著改善心肌损伤和心功能异常。该研究为中药复方作用机制提供了创新性证据，发表于《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis》。

　　

心脏如同人体的精密发动机，每一次搏动都离不开精密的电生理调控。然而，当心脏电路出现故障——即心律失常发生时，这台发动机就可能面临"短路"风险。尽管现代医学开发出多种抗心律失常药物，但许多药物存在致心律失常的悖论效应，犹如一把双刃剑，让临床治疗陷入困境。在此背景下，传承千年的中医经典方剂炙甘草汤（YXDJ）展现出独特优势，但其多成分、多靶点的作用机制始终是科研人员亟待破解的黑箱。

近日发表于《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis》的研究论文，首次通过整合代谢组学与网络药理学技术，系统揭示了炙甘草汤抗心律失常的深层机制。研究人员建立异丙肾上腺素（ISO）诱导的大鼠心律失常模型，发现炙甘草汤能显著改善心电图异常，提升射血分数（EF）和短轴缩短率（FS），减轻心肌纤维化和线粒体损伤。这些现象提示，该方剂具有明确的心肌保护作用。

为深入探索其作用机理，研究团队采用超高效液相色谱-四极杆-轨道阱质谱（UHPLC-Q-Orbitrap/MS）技术分析心肌组织代谢谱，鉴定出67个差异代谢物。通路富集分析显示，炙甘草汤主要通过调节组氨酸代谢和鞘脂代谢发挥疗效。其中，1-甲基组氨酸水平的降低和鞘氨醇水平的升高尤为关键，这些代谢物与心脏舒张功能障碍和心力衰竭密切相关。

同时，团队通过高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）定量分析炙甘草汤中五种核心成分：甘草素、甘草苷、地黄苷D、人参皂苷Re和人参皂苷Rg1。网络药理学分析构建了"成分-靶点-疾病"交互网络，发现128个共同作用靶点。分子对接显示，甘草苷与SRC、PTGS2等核心靶点具有最优结合活性，结合能均低于-5.0 kcal/mol。分子动力学模拟进一步证实，甘草苷-SRC和甘草苷-PTGS2复合物在100 ns模拟时间内保持稳定，RMSD值分别稳定在15,000 ps和5,000 ps后。

Western blot实验结果验证了预测靶点的可靠性：炙甘草汤显著降低了ISO诱导的SRC和PTGS2蛋白过表达。SRC作为非受体酪氨酸激酶，其异常活化会加剧炎症反应；PTGS2则是NF-κB通路的关键靶基因，两者的下调共同抑制炎症级联反应，这可能是炙甘草汤减轻心肌炎症损伤的重要机制。

关键技术方法包括：建立ISO诱导的大鼠心律失常模型，采用超声心动图和心电图进行心功能评价；运用UHPLC-Q-Orbitrap/MS技术进行非靶向代谢组学分析；通过HPLC-MS/MS定量测定中药成分；结合网络药理学筛选核心靶点；采用分子对接和分子动力学模拟验证相互作用；利用Western blot进行蛋白表达验证。

研究结果揭示：

1. 1.
   炙甘草汤改善心脏功能：通过心电图和超声心动图检测，发现炙甘草汤治疗显著降低心律失常评分，改善EF、FS等心功能指标。
2. 2.
   缓解心肌组织损伤：组织病理学显示炙甘草汤减轻心肌纤维化、炎症浸润和线粒体超微结构损伤。
3. 3.
   调控代谢紊乱：代谢组学分析发现炙甘草汤逆转了1-甲基组氨酸、鞘氨醇等67种代谢物的异常水平。
4. 4.
   锁定关键靶点：网络药理学筛选出SRC、PTGS2等6个核心靶点，分子对接证实甘草苷与靶点强效结合。
5. 5.
   验证作用机制：Western blot证明炙甘草汤通过抑制SRC-PTGS2通路发挥抗炎作用。

这项研究不仅阐明了炙甘草汤"多成分-多靶点-多通路"的作用网络，更重要的是提供了中药复方现代化研究的范式。将代谢组学与网络药理学相结合，犹如为传统中药配备了"GPS导航系统"，既能全局把握药物对机体代谢网络的调控，又能精确定位分子靶点。这种研究策略为解析其他中药复方的复杂机制开辟了新路径，对推动中医药国际化具有重要启示。

值得注意的是，研究发现的核心成分甘草苷，其与SRC、PTGS2靶点的稳定结合为创新药物研发提供了先导化合物。而组氨酸代谢与鞘脂代谢通路的揭示，则提示代谢重编程可能是中医药干预心血管疾病的新机制。这些发现不仅深化了对炙甘草汤科学内涵的认识，也为心律失常的防治提供了新的思路和靶点。

随着多组学技术的快速发展，中医药研究正迎来从"经验驱动"向"数据驱动"的转型。这项研究通过多层次证据链的构建，实现了传统方剂与现代生命科学的深度对话，展现出中西医结合研究的巨大潜力。未来，随着更多中药复方作用机制的破译，我们有望见证中医药在精准医疗时代绽放新的光彩。