启善益气滴丸通过抑制转化生长因子-β/骨膜蛋白通路来激活成纤维细胞，从而缓解心肌缺血-再灌注引起的纤维化损伤

《Journal of Ethnopharmacology》：Qishen Yiqi Dripping Pills Alleviate Myocardial Ischemia–Reperfusion-Induced Fibrotic Injury by Inhibiting Fibroblast Activation via the Transforming Growth Factor-Beta/Periostin Pathway

　　滕格|胡金林|林白晴|杨亮斌|宁波|博静宇|鞠嘉欣|何坤阳|李冠茂|王超杰|邹荣军|齐鸿飞|范晓萍
广州中医药大学第二临床医学院，中国广州510006

**摘要**
**民族药理学相关性**
芪参益气滴丸（QSYQ）由黄芪（Astragalus membranaceus Fisch. ex Bunge）、丹参（Salvia miltiorrhiza Bunge）、三七（Panax notoginseng (Burkill) F.H.Chen）和香豆树（Dalbergia odorifera T.C.Chen）组成，已被列入《中华人民共和国药典》，并被认为可以缓解心肌缺血-再灌注损伤。然而，QSYQ是否通过调节转化生长因子-β（TGF-β）/骨膜蛋白（Postn）信号通路来抑制成纤维细胞活化尚不清楚。

**研究目的**
心肌缺血-再灌注损伤（MIRI）后的病理修复过程主要由TGF-β/Postn信号通路驱动。针对这一过程的调控可能成为抗纤维化治疗的潜在途径。本研究结合多组学分析与实验验证，系统地阐明了QSYQ通过靶向TGF-β/Postn通路来逆转成纤维细胞活化，从而改善与MIRI相关的纤维化重塑。

**材料与方法**
**生物信息学分析**
通过整合单细胞和转录组数据，以及网络药理学和最小绝对收缩与选择算子（LASSO）方法，确定了QSYQ对抗MIRI的潜在靶点。随后利用分子动力学模拟预测了QSYQ成分与这些潜在靶点之间的结合亲和力。

**实验**
在体内实验中，C57BL/6N小鼠在MIRI手术前口服QSYQ。通过超声心动图和cTnT评估心脏功能，通过Masson染色评估心肌病理，通过免疫荧光或Western blotting检测TGF-β/Postn的蛋白水平以及α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）和I型胶原α1链（COL1A1）的表达。在体外实验中，HL-1细胞用含QSYQ的血清处理；通过Cell Counting Kit-8（CCK-8）测量细胞毒性，并评估其对SRI-011381干预的效果。

**结果**
单细胞测序和转录组数据显示，MIRI后活化成纤维细胞显著增加，且Postn是驱动成纤维细胞向活化表型转变的潜在靶点。网络药理学和分子动力学模拟进一步证明，QSYQ中的成分Calycosin-7-O-β-D-葡萄糖苷和三七皂苷R2对TGF-β和Postn具有良好的结合亲和力。体内和体外实验均证实，QSYQ可改善心脏功能，减轻病理心肌损伤，并降低MIRI后TGF-β、Postn、α-SMA和COL1A1的蛋白表达水平。

**结论**
QSYQ在MIRI后缓解纤维化的作用可能与调节TGF-β/Postn信号通路有关。

**引言**
心肌梗死是全球导致死亡和残疾的主要原因之一。及时恢复缺血心肌的血流是救治心肌梗死患者的主要治疗策略，包括经皮冠状动脉介入和冠状动脉旁路移植。然而，在缺血心肌再灌注后，部分心肌细胞会出现功能受损、代谢异常和结构损伤。临床数据显示，即使成功恢复阻塞的血流，约50%的患者术后功能仍不佳，约10%的患者会出现术后缺血（Fezzi等人，2024年），这可能是由于心肌缺血-再灌注损伤（MIRI）（Heusch，2020年）所致。因此，MIRI影响了再血管化的治疗效果，成为心血管疾病领域亟待解决的挑战。研究表明，MIRI的病理机制非常复杂，涉及多种因素和过程，包括氧化应激失调、异常炎症反应和心肌纤维化形成（Heusch，2020年）。在这一复杂的病理网络中，心脏成纤维细胞长期以来被认为是维持心肌结构完整性的主要细胞，主要通过合成和保存细胞外基质（Punde等人，2025年）。然而，单细胞测序技术的广泛应用改变了我们对心脏成纤维细胞的认识。心脏成纤维细胞远非均质群体，而是由高度异质性和功能多样性的细胞组成，不同亚群在起源、解剖定位、分子表达和功能特性上存在显著差异（Chaffin等人，2022年）。在生理条件下，这些细胞共同维持心肌的结构和功能稳定性。在MIRI的应激下，不同的心脏成纤维细胞亚群表现出不同的反应模式，在心脏修复和重塑中发挥双重作用。心脏成纤维细胞的活化是损伤反应的起始步骤。MIRI后，多种损伤信号（包括活性氧、细胞因子和生长因子）迅速激活静止的成纤维细胞，使其转化为增殖性和高分泌性的肌成纤维细胞。这种活化过程导致心脏纤维化，最初通过用瘢痕组织替代坏死心肌来保持心脏结构完整性并防止心室壁破裂（Yoshida等人，2025年）。然而，过度的成纤维细胞活化会促使修复性纤维化向病理性重塑转变。持续的肌成纤维细胞存在和细胞外基质过度产生会导致瘢痕过度扩张和组织硬化，改变心脏结构并损害心脏功能（Wang等人，2024年）。其主要后果包括心室壁顺应性降低，导致舒张功能障碍，以及电传导异质性增加，从而增加心律失常的风险。因此，成纤维细胞活化的程度和持续时间直接决定了损伤后心脏是经历有利修复还是发展为心力衰竭（Deleon等人，2012年）。为了进一步阐明MIRI过程中成纤维细胞的动态变化，并确定影响疾病进展的关键成纤维细胞亚型，本研究整合了多种互补方法，包括单细胞RNA测序、转录组分析、机器学习、网络药理学、分子动力学模拟和实验验证。首先，使用单细胞RNA测序描绘了MIRI的细胞图谱，通过GSE214122转录组数据集的解卷积分析精确识别出异常活化的成纤维细胞亚群。随后整合了GSE130217和GSE236827转录组数据集，将差异表达基因与网络药理学预测的核心靶基因结合，LASSO（最小绝对收缩与选择算子）分析确定骨膜蛋白（Postn）为优先候选基因。这一发现通过MIRI后2天和7天的GSE4105数据集的测序数据进行了交叉验证。Postn可以结合多种细胞外基质蛋白，在纤维化过程中起重要作用（Gonzalez-Gonzalez和Alonso，2018年；Kudo，2017年，2019年）。Postn可以通过调节多种信号通路促进多种疾病的发展。研究表明，成纤维细胞分泌的Postn可以调节卵巢癌中的转化生长因子-β（TGF-β）介导的过程（Yue等人，2021年），并在哮喘及相关炎症疾病中起关键作用（Izuhara等人，2016年）。此外，TGF-β是一种多功能细胞因子，参与多种疾病，特别是在纤维化过程中（Tang等人，2018年），它促进成纤维细胞分化为肌成纤维细胞，参与细胞外基质合成，并驱动上皮-间充质转化。Postn和TGF-β之间存在相互作用，共同调节下游纤维化相关分子（Chen等人，2021年；Nanri等人，2020年；Seki等人，2019年）。因此，Postn和TGF-β在纤维化和其他病理过程中起关键作用。TGF-β可以诱导Postn表达上调，而Postn表达的增加又进一步激活TGF-β信号通路，形成相互正反馈循环。这一循环促进上皮-间充质转化、异常血管生成和细胞外基质过度沉积，最终导致疾病进展和组织结构的不可逆纤维化。鉴于TGF-β/Postn相互作用在疾病发生和发展中的作用，精确干预这一通路是重要的治疗策略。因此，调节TGF-β和Postn的表达水平可能抑制疾病进展（She等人，2024年；Trundle等人，2024年；Wang等人，2022年）。

根据中医理论，MIRI主要归因于气虚和血瘀。芪参益气滴丸（QSYQ）是一种专利中药，由黄芪、丹参、三七和香豆树组成（www.worldfloraonline.org，检索日期：2026年5月10日）。它已被正式列入《中国药典》，是治疗气虚和血瘀患者的代表性药物。先前的研究表明，QSYQ可以通过抑制过度胶原沉积和病理瘢痕形成来减轻心肌纤维化，从而延缓甚至逆转心室重塑并改善心脏功能。这些效应可能是通过抑制TGF-β相关信号通路来实现的，从而减少心肌纤维化并改善血流恢复（Han等人，2019年；Zheng等人，2019年）。此外，QSYQ还被报道可以调节TNF-α和STAT3通路，减轻炎症反应和心肌纤维化（Li等人，2014年）。QSYQ还可以调节MMP-1，从而影响胶原合成和降解的平衡，最终减轻心肌纤维化的严重程度（Lv等人，2015年）。尽管QSYQ已被证明可以通过多种途径改善MIRI后的心肌纤维化，但它是否直接调节TGF-β/Postn信号通路仍不清楚。因此，为了研究QSYQ通过TGF-β/Postn通路对成纤维细胞的影响，我们进行了QSYQ中的循环生物活性成分与TGF-β及Postn之间的分子对接和分子动力学模拟。结果表明，QSYQ可能通过Calycosin-7-O-葡萄糖苷和三七皂苷R2等化合物调节TGF-β/Postn信号通路，从而改善心肌缺血-再灌注损伤。为了进一步验证这些发现，我们进行了体内和体外实验。总之，TGF-β/Postn信号通路被确定为与MIRI后纤维化相关的优先候选通路。本研究旨在阐明这一通路在MIRI后纤维化过程中的作用，并探讨QSYQ是否通过调节TGF-β/Postn通路来改善MIRI，从而为这一方向的关键靶点研究提供理论基础。

**部分摘录**
**单细胞数据获取和生物信息学分析**
本研究使用了MIRI的单细胞RNA测序数据集GSE227088。包括6个样本（对照组（样本1、样本2、样本3）和MIRI组（样本4、样本5、样本6）进行分析。数据处理使用R 4.4.1进行。质量控制标准要求每个细胞至少表达200个基因，每个基因在至少三个细胞中表达。去除了双胞胎细胞和细胞周期效应。数据使用NormalizeData、FindVariableFeatures和Component分析进行处理。

**芪参益气滴丸的成分分析**
使用UPLC-MS/MS在QSYQ溶液中检测到总共1,771个成分。根据我们之前对QSYQ在血液中吸收成分的分析，这些吸收成分在图1所示的总离子色谱（TIC）图谱上进行了标注。

**活化成纤维细胞在心肌缺血再灌注损伤中的关键作用**
对照组和MIRI样本进行了单细胞RNA测序分析。经过质量控制和标准化后，根据相关文献和CellMarker 2.0数据库手动标注细胞（Chaffin等人）。

**讨论**
再血管化治疗是急性心肌梗死患者管理的基石，显著提高了生存率。然而，尽管近年来再血管化技术取得了快速进展，但术后再灌注损伤的潜在风险已成为亟待解决的关键临床挑战（Leng等人，2025年；Li等人，2024年）。为了解决这个问题，本研究全面整合了单细胞技术。

**结论**
总之，本研究表明QSYQ可能通过调节TGF-β/Postn通路发挥心脏保护作用，为QSYQ的临床应用奠定了理论基础。

**作者贡献声明**
林白晴：数据整理、概念化。范晓萍：监督、初稿撰写、概念化。齐鸿飞：可视化、验证、监督。滕格：撰写、审稿与编辑、初稿撰写。邹荣军：可视化、验证。王超杰：可视化、验证。李冠茂：方法学、研究。何坤阳：方法学、研究。鞠嘉欣：方法学、研究。博静宇：数据整理、概念化。

**未引用参考文献**
Wang等人，2022年。

**利益冲突声明**
我们声明没有可能影响本研究的财务利益或个人关系。本研究独立进行，未得到任何制药公司的支持或参与，所有数据均由作者生成。

**资助**
国家自然科学基金（编号：82300315；82374240），深圳市医学研究基金（A2502033）。陕西省自然科学基础研究计划（2025JC-YBMS-997）