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清热中药治疗缺血性脑病的物质基础和药理机制:系统评价和网络药理学

一、简介
缺血性脑血管疾病是导致特定大脑区域暂时或永久性脑血管供血不足的原因,包括急性缺血性中风;短暂性脑缺血发作、慢性脑循环功能不全、急性脑静脉窦血栓形成和慢性脑脊静脉功能不全引文1 ]。缺血性脑病的特点是致残、死亡和复发率高。其发病后死亡率在所有疾病中位居第二。因此,缺血性脑病对人类生命构成重大威胁。此外,缺血性脑病还影响生活质量,给患者家庭和社会带来巨大的经济负担。根据全球疾病负担研究,2019年中国报告新发缺血性脑卒中病例287万例[引文[2 ],约占中风病例总数的73%,其中103万人(约36%)死于缺血性脑血管疾病。这份报告还显示,从1990年到2019年,脑卒中的年龄别发病率下降了9.3%,主要是脑出血和蛛网膜下腔出血,分别下降了53.1%和39.3%。相比之下,缺血性卒中的年龄别发病率增加了34.7%。大量流行病学研究报告称,缺血性脑血管疾病与糖尿病、高血压、肥胖和肾脏疾病之间存在密切关联,表明缺血性脑血管疾病在未来几年可能会增加。因此,开发治疗缺血性脑血管疾病的新药刻不容缓。

缺血性脑病的发病机制复杂,主要与脑动脉内血栓形成的局部缺血有关。引文2 ,引文3 ]。脑血栓通常起源于动脉血管壁的病变,通常表现为动脉粥样硬化和斑块。脑血栓形成引起多种病理反应,包括脑组织兴奋性氨基酸毒性、线粒体功能障碍、氧化应激、细胞凋亡和炎症反应。脑缺血后,造血流量减少,糖、氧和三磷酸腺苷 (ATP) 缺乏,导致神经元细胞去极化和谷氨酸释放。然后,谷氨酸刺激与 N-甲基-D-天冬氨酸受体 (NMDAR) 偶联的Na + /Ca 2+通道,增强的 Ca 2+内流破坏离子稳态,导致 Ca 2+线粒体和细胞质超载。含有 GluN2B 亚基的 NMDAR 也会被激活,这些亚基的变化会刺激多种肽酶、脂肪酶、别名酶、磷酸酶和其他酶,从而引发兴奋性毒性。此外,缺氧后Ca 2+流入和活性氧(ROS)产生增加,打开线粒体通透性转换孔(MPTP)并释放细胞色素c,导致线粒体功能障碍。钙2+过载还会激活钙蛋白酶,破坏 B 细胞淋巴瘤-2 (Bcl-2) 的裂变,并允许 BH3 相互作用域死亡激动剂 (BID) 与死亡受体途径中的 caspase-8 发生反应,将其转化为触发活性形式。截短的 BID 与抗凋亡 Bcl-2 蛋白家族成员的相互作用导致二聚化和 MPTP 启动,从而释放不同的促凋亡剂,包括细胞色素 c、核酸内切酶 G 和凋亡诱导因子 (AIF) ,并通过与凋亡蛋白酶的激活剂结合来建立凋亡小体。

凋亡体形成后,caspase-9被激活,触发下游下游的caspase,包括caspase-3、caspase-6和caspase-7,促进神经元细胞凋亡,这是细胞凋亡内在(或线粒体)途径的一部分以及外源性(或死亡受体)途径,是通过某些配体(例如肿瘤坏死因子(TNF)-α、Fas配体(FasL)和TNF相关凋亡诱导配体(TRAIL))与各自的结合而启动的。细胞壁上的死亡受体(分别为 TNF-α、Fas/CD95/APO1 和 TRAIL-r)。在缺血期间,受体招募蛋白质 Fas 相关死亡结构域 (FADD) 和 TNF 受体 1 型相关死亡结构域 (TRADD),通过与天冬氨酸前体结合形成复合物,最终导致 caspase8 激活,从而诱导各种下游损伤过程,

小胶质细胞是大脑中主要的永久免疫细胞,也是最先被招募到梗塞部位的细胞。小胶质细胞分泌高炎症细胞因子,如白细胞介素 (IL)-1β、IL-6 和 TNF-α,这些因子可立即刺激趋化因子的产生,如单核细胞趋化蛋白-1 (MCP-1)、follalkine、巨噬细胞感染蛋白 1、小胶质细胞细胞因子诱导的反应因子-1和中性粒细胞趋化剂。趋化因子表达增强会加剧缺血性损伤。神经炎症期间,大脑中的高迁移率族蛋白 1 (HMGB1) 浓度急剧增加,特别是在神经胶质细胞、脂肪细胞和血管细胞中,这些细胞与炎症和非细胞应激密切相关。细胞周 HMGB1 与 Toll 样受体 (TLR)2 或 TLR4 相互作用,然后与核 kappa B 因子 (NF-κB) 相互作用以触发免疫反应。此外,HMGB1 促进多种促炎细胞因子的产生,其中包括诱导型一氧化氮合酶 (NOS)、细胞色素 c、氧化酶亚基 2、IL-1β 和 TNF-α,引发缺血中神经元细胞的细胞死亡。丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)途径也诱导促炎因子的产生。MAPK 包括三个主要效应子:细胞外信号调节激酶 (ERK)1/2、c-Jun N 末端激酶 (JNK) 和 p38 应激激活因子激酶,它们在脑缺血中发挥有害作用。图1)。

中医药在防治缺血性脑血管病方面具有显着优势,在预防、治疗、保健、康复等方面成效显着。中药对能量代谢、氧化应激、炎症、细胞凋亡等多种生物活性和通路发挥治疗作用,较传统单一化合物具有显着优势。此外,多靶点药物避免了对某一靶点或信号通路的过度调节,理论上副作用较少。现代医学家王永言教授提出“毒伤脑韧带”理论[引文4 ],这表明粘液和停滞的血液积聚在大脑中,产生内毒并损害大脑韧带。永岩强调,热毒在中风急性期很常见,防止热毒损害大脑和韧带是控制病情进展的关键。因此,清热解毒是治疗脑韧带毒素损伤的金标准。

清热药传统上根据其功效分为五类:清热解毒、清热凉血、清热解毒、清热凉血。清热去火;清热燥湿;并清热补虚。泻药可改善缺血性中风。普发[引文[5 ]表明清热、凉血、化瘀可改善缺血性中风急诊期患者的血流动力学,缓解临床症状,疗效满意,安全性良好。陶等人。[引文[6 ]证明清热化痰解毒可减轻缺血性中风大鼠的脑水肿,增强脑神经功能。这种清热解毒的方法对于治疗缺血性脑血管病具有理想的应用价值。清热药是利用其凉性来断内热毒的病机,以清热解毒。这对于预防和治疗缺血性脑血管病具有重要价值。

2。材料和方法
2.1. 缺血性中风清热药用药规律分析
近年来,随着中药成分的提取,为中医药的发展提供有力的证据,也为中医临床人员研究或应用中药治疗缺血性脑血管病提供参考,本文采用统计方法通过信息量化,对缺血性脑血管病的中药使用频率进行统计分析。根据统计结果,根据清热类中药功效进行分类分析,以更好地指导临床使用。

2.2. 搜索策略
CNKI数据库中选取“缺血性中风”、“脑缺血”、“脑梗塞”作为主题词,选择“中医治疗”作为子主题词。文献检索年份为1994年至2023年,共检索文献585篇;使用《中成药处方数据库》(https://db.yaozh.com/chufang)和完整处方集(http://www.zhongyoo.com/fangji/ ))作为搜索工具,我们搜索“缺血性中风”、“脑缺血”、“脑梗塞”,得到49个处方;纳入标准:选取中药复方治疗脑缺血的临床文献;排除糖尿病等其他慢性疾病引起脑缺血的文献;有关单一草药的文献被排除;排除中药结合西药治疗的文献;治疗总有效率低于80%的文献被排除;关于缺乏明确药物剂量的文献被排除在外。共整理149个配方,记录为149条数据记录。文献检索和筛选流程如图图2。

2.3. 文献分析
中药有效成分种类繁多,药理作用机制复杂。挥发油、生物碱、有机酸、黄酮类、多糖、萜类化合物是治疗缺血性中风的主要成分。药理机制主要是通过抗炎、抗氧化、抗凋亡和抗水肿作用。通过对缺血性中风病理机制的阐述和中医基础理论的阐明,为揭示中医药治疗缺血性中风的物质基础和作用机制提供了新的思路。

2.4.2 成分和靶点的收集和筛选
在TCMSP数据库中分别以检索词检索赤芍、熟地、玄参、牡丹皮、黄芩、黄连、栀子、决明子、金银花的全部成分,并筛选结果OB≥30%、DL≥0.18,将所得成分导入Excel表格,建立清热中药易吸收化合物库。

在TCMSP平台中收集与每个活性成分相关的潜在靶点,将获得的蛋白质靶点信息输入UniProt数据库,选择物种为“人类”,去除重复和未经验证的靶点,并将筛选结果导入Excel建立活性成分基因靶标信息数据库。

以“脑缺血性中风”为检索词,从CTD、TTD和GeneCards数据库中收集缺血性脑病相关靶点,合并三个数据库的结果,通过去除重复靶点建立缺血性脑病相关靶点数据库。

2.4.3. 网络图构建和GO富集分析
利用Venny2.1将各清热中药的相关靶点与CIS相关靶点进行交叉,建立清热中药抗缺血性脑病的基因靶点数据库。

将清热中药抗缺血性脑病靶点上传DAVID平台进行GO生物学功能注释和KEGG通路富集分析,筛选出前10位GO生物学功能和前20位KEGG通路。

2.4.4. 药物成分-靶标-途径相互作用网络图的构建
将筛选出的活性成分、靶基因和通路按照相关性组织成网络型和类型表文件,导入Cytoscape 3.7.2软件中构建药物成分-靶点-通路相互作用图。利用NtheetoworkAnalyzer插件进行网络度分析,分析清热中药治疗CIS的疗效。

3. 结果
3.1. 定量信息统计
3.1.1. 筛选结果
筛选后共纳入149张处方。统计分析发现,该数据库中的中药材有269种,其中清热单味药材20种。使用频率排名前10位的药物为赤芍、熟地、玄参、牡丹皮、黄芩、黄连、栀子、决明子、金银花、水牛角,具体使用频率如图在表格1。

3.2 系统评价
3.2.1. 抑制兴奋性氨基酸毒性
谷氨酸(Glu)是成人中边缘系统中主要的兴奋性神经递质。它们在神经传导、神经元兴奋性和递质释放中发挥重要作用。脑缺血后,NMDA 刺激会导致钙超载并释放大量谷氨酸,这可能导致兴奋性毒性,从而促进线粒体代谢损伤、氧化应激、自由基产生,最终导致神经元死亡。

3.2.2. 减少炎症
炎症在缺血性中风病理学中的作用。脑能量损失、神经元坏死和凋亡都会导致炎症细胞动员并释放大量炎症因子,如干扰素(IFN)-γ、NF-κB、IL-1和TNF-α。这些炎症因子激活免疫反应并促进额外炎症因子的释放,进而加剧导致脑病的炎症反应。

3.2.3. 抗氧化应激
氧化应激被定义为脑缺血期间ROS过度积累或ROS清除减少引起的组织损伤。再灌注会导致大量自由基的产生,自由基会攻击脑组织的磷脂成分,加速脑细胞坏死,导致脑死亡。

3.2.4. 防止神经细胞凋亡
细胞凋亡是一种维持内环境稳定的细胞死亡过程,受到基因控制的细胞的积极追捧,以更好地适应其生存环境。大脑缺血会导致神经元细胞大量凋亡。抑制脑缺血时的细胞凋亡可能是拯救半暗带神经元并保证其存活的理想方法,也是治疗脑缺血的重要措施。

3.2.5. 其他
除上述机制外,清热中药还通过其他途径发挥对缺血性脑损伤的脑保护作用,如赤芍激活PGC-1α/Nrf2信号通路,促进血管更新;太阳 [引文7 ]等人。发现芍药苷抑制再灌注后Na + -K + -ATP酶活性的降低,增加NO水平,调节活性氮含量,从而发挥抗缺血性中风的作用。木酚素[引文8】能抑制血管紧张素II引起的血管平滑肌细胞的增殖和迁移。表2总结了清热中药有效成分抗缺血性脑损伤的机制。

3.3 清热中药活性成分筛选结果
所有从TCMSP平台检索到的化学活性成分均经过筛选,筛选条件为OB≥30%、DL≥0.18。结果共获得赤芍相关成分29个、熟地黄2个、玄参9个、牡丹皮11个、黄芩36个、黄连14个、栀子15个、决明子14个、金银花23个,其中相关靶标为赤芍99份、熟地30份、玄参53份、牡丹皮167份、黄芩117份、黄连181份、栀子196份、决明子65份、金银花212份。各药物活性成分的结构式见补充附录1。

3.4. 药物成分-靶标-途径相互作用网络图的构建
纳入各清热中药治疗缺血性脑病的所有基础靶点,并进行GO功能富集分析。基于生物过程(包括生物过程(BP)、细胞组成(CC)和分子功能(MF))的GO富集分析,筛选出各部分P值最小的前10个为突出的生物过程(图3),GO富集结果分析见补充附录2。

我们使用Cytoscape 3.7.2软件构建了各药物对与缺血性脑病之间的药物成分-靶点-通路网络图,结果见图4。图中表示的组件的形状和大小根据其度值进行调整,我们发现度值较大的组件在网络图中发挥着更重要的作用。结果见补充附录 2。

根据网络图中值分析得出泻药抗缺血性脑病的主要成分为β-谷甾醇、槲皮素、豆甾醇,主要作用于RELA、 AKT1、JUN、PRKACA、PTGS2、RAF1 和 CHUK;其活性成分主要涉及Calcium、PI3K-Ak、MAPK、cAMP、IL-17、HIF-1、TNF、T细胞受体、NF-kappa B、JAK-STAT等信号通路;根据GO分析结果得出:泻药可能通过细胞凋亡、正向调节细胞增殖、炎症反应、G蛋白偶联受体、正向调节细胞质等多种途径发挥抗缺血性脑病作用。钙离子浓度,

4。讨论
缺血性脑血管病严重危害人类健康,具有发病率和死亡率高的特点;因此,迫切需要找到降低脑发病率和损伤率的方法。根据缺血性脑血管病的病因病机,在中医辨证论治原则的指导下,可从疏通化痰、益气活血、强身健体等角度入手治疗。健脾补肾,疏肝解郁,清热解毒;总结脑卒中疾病的临床病变特点、治疗成功或失败的经验,并结合现代医学对中风病缺血损伤过程研究的新观点,以及对中风病发病机制的深入认识,王永炎院士提出了“脑络毒损”假说认为排毒清热、养血活络、理调营卫发法,可使脑神得到滋养,神机得以恢复。在这篇综述中,我们总结了缺血性脑病涉及的信号通路,并根据其在兴奋性毒性、线粒体功能障碍、氧化应激、神经炎症和细胞凋亡中的具体病理生理作用对其进行了简要分类。由于这些信号通路是相互关联的,因此可以确定抗缺血性脑病的组合治疗靶点。在本研究中,我们采用信息定量统计方法筛选常用的治疗缺血性脑病的清热中药,并应用网络药理学来描述活性物质、化合物靶点和信号通路之间的关系。

第一部分研究结果表明,中医药在缺血性脑病的治疗中发挥着不可替代的作用,有效改善了患者的病情,促进了疾病的治愈。从药物类别来看,清热中药在预防和治疗缺血性中风方面已被证实具有功效。清热药多为寒、苦、甘,寒者活血化瘀、化浊化痰;苦味善去浊、清脏;甘味润燥,善润燥。入肝、心、脾经,具有养肝、平肝、益气、活血、健脾化痰降浊的作用。

本研究共筛选了9种清热中药,通过“药物成分-交叉靶点-信号通路”的网络图分析,筛选出度值最高的成分、靶点和通路,并通过筛选出治疗缺血性脑病的主要成分为β-谷甾醇、豆甾醇和槲皮素。近年来,β-谷甾醇因其能够通过促进谷胱甘肽氧化还原循环等途径产生抗氧化作用,从而间接保护组织和器官免受缺血/再灌注损伤而受到关注。有效恢复缺血/再灌注损伤沙鼠的运动功能;一些研究结果表明,大豆甾醇具有抗炎和抗氧化特性;槲皮素是一种天然存在的黄酮类化合物,具有抗炎、抗凋亡、抗氧化、抗感染和抗肿瘤作用,促进血管舒张,用于治疗代谢和心血管疾病。RELA、AKT1、JUN、PRKACA、PTGS2、RAF1 和 CHUK 被确定为与缺血性脑病相关的四个关键靶标。GO富集分析表明泻药的抗缺血性脑病作用与细胞凋亡、细胞增殖、炎症反应、化学突触传递和钙离子浓度调节等主要生物过程有关;KEGG筛选出治疗过程主要涉及钙、PI3K-Ak、MAPK、cAMP、IL-17、HIF-1、TNF、T细胞受体、NF-kappa B、JAK-STAT信号通路;缺血引起的兴奋性毒性一直是中风研究的核心,缺血后兴奋性神经递质谷氨酸的过度释放导致细胞死亡。这与细胞内钙离子浓度的增加有关。谷氨酸浓度显着增加,从而过度激活NMDA受体,打开该受体调节的钙通道,引起大量钙内流,对缺血神经元产生兴奋毒性作用;脑缺血发生后数小时内,缺血半暗区区域主要以神经元凋亡为主。这直接影响脑梗塞面积以及大脑神经功能的恢复。PI3K-Akt信号通路和MAPK信号通路,体内,参与细胞增殖、存活、凋亡等多种生物过程的调节,在脑缺血损伤中发挥重要作用;cAMP 与感觉神经元和运动神经元之间的突触连接中释放的递质有关。cAMP 反应元件结合蛋白 (CREB) 是 PKA 的靶标,被认为在促进神经元存活和分化的信号转导中发挥着至关重要的作用。CREB ​​磷酸化主要由 cAMP 依赖性蛋白激酶诱导。大量细胞和动物实验表明,cAMP/PKA/CREB信号通路可调节炎症反应,在缺血性脑损伤中发挥神经保护作用。炎症细胞因子作为独立危险因素直接参与脑梗死的发生发展,而TNF和IL-17信号通路是介导机体炎症反应的重要信号通路。JAK/STAT3信号通路是体内主要的炎症信号通路,在ICS的发生发展中发挥着关键的调节作用,并在ICS病理过程中被激活。研究表明,miR-216a可以靶向下调JAK基因,显着抑制STAT3激活,减少炎症酶诱导型一氧化氮合酶、基质金属蛋白酶9以及炎症细胞因子肿瘤坏死因子α和IL-1β的过度表达。 ICS,对抗神经炎症,减少脑梗塞,促进神经细胞存活,从而改善神经功能缺损。小胶质细胞是中枢神经系统的免疫反应细胞,在神经炎症过程中发挥关键作用。NF-κB 是神经炎症反应的中枢调节因子,负责小胶质细胞 M1 和 M2 极化。脑缺血早期,TNF-α、IL-6、IL-1β作为NF-κB信号通路下游的炎症因子被激活,TNF-α、IL-6、IL-1β浓度较高进而激活 NF-κB 的表达,促进小胶质细胞向 M1 表型极化以及相关趋化因子的表达。有研究表明,NF-κB的活性与中风的严重程度有关,下调NF-κB的表达可以减轻脑水肿和神经损伤,减少细胞凋亡,缩小梗死面积。HIF-1α是一种转录因子,在炎症、炎症等多种生理和病理条件的调节中发挥着重要作用。能量代谢、细胞凋亡。HIF-1α在缺氧/缺血后迅速诱导表达,通过调节红细胞生成、血管生成、糖酵解和儿茶酚胺代谢等重要过程在多种疾病中发挥重要作用。HIF-1α还与HIF-1β聚合形成HIF-1,介导VEGF的转录激活,促进血管内皮细胞增殖,增强血管通透性,促进受损脑组织血管生成。

5. 结论
综上所述,根据国内外清热中药有效成分及其治疗现状的研究,清热中药在缺血性脑病的保护和预防方面取得了一定的成果,具有巨大的潜力。网络药理研究的结果与我们列出的泻药有效成分的抗缺血性脑病机制相似,有的通过改善血管通透性、减少梗塞组织面积来直接保护脑血管组织,有的则通过降低梗塞面积来直接保护脑血管组织。通过分子信号通路(钙、PI3K-Ak、MAPK、cAMP、IL-17、HIF-1、TNF、T 细胞受体、NF-kappa B 和 JAK-STAT)产生保护作用。可见,清热中药成分可通过多种途径发挥脑保护作用。这为我们进一步开发和研究清热中药治疗缺血性脑血管病提供了参考。目前中医临床研究的可信度良莠不齐,缺乏可靠的循证医学证据。加强中医药在现代医学领域的应用研究,开展更具可信度和有效性的临床试验,是未来中医药防治缺血性脑血管病发展的重要方向。这为我们进一步开发和研究清热中药治疗缺血性脑血管病提供了参考。目前中医临床研究的可信度良莠不齐,缺乏可靠的循证医学证据。加强中医药在现代医学领域的应用研究,开展更具可信度和有效性的临床试验,是未来中医药防治缺血性脑血管病发展的重要方向。这为我们进一步开发和研究清热中药治疗缺血性脑血管病提供了参考。目前中医临床研究的可信度良莠不齐,缺乏可靠的循证医学证据。加强中医药在现代医学领域的应用研究,开展更具可信度和有效性的临床试验,是未来中医药防治缺血性脑血管病发展的重要方向。

发布日期:2024-02-01