摘要
通过中医药分子机制生物信息学分析工具（BATMAN-TCM）收集葛根芩连汤的活性成分及其相关作用靶点，并与人类表型本体数据库（HPO）等多种高血压数据库收集的高血压靶点取交集，构建药物-疾病靶点库。运用String数据库和Cytoscape软件构建蛋白相互作用网络，并筛选核心靶点。最后借助DAVID在线工具对靶点库基因的基因本体（GO）富集分析和京都基因和基因组百科全书（KEGG）富集分析。
共筛选出葛根芩连汤有效活性成分105种，主要活性成分为花生酸、蝙蝠葛碱、延胡索乙素；治疗高血压的潜在作用靶点67个，其中核心基因包括白蛋白、肿瘤坏死因子、基质金属蛋白酶9、血管紧张素原、血管紧张素Ⅱ-1型受体等；作用靶点主要参与的分子功能为G蛋白偶联受体通路、信号转导、炎症反应、胞浆C
高血压是指血管持续受到较高压力时出现的一种疾病，是心脑血管病最主要的危险因素。据世界卫生组织报道，全球每年由高血压并发症导致的死亡为940万
葛根芩连汤来源于《伤寒论》，为解表清里之剂，现临床上将其广泛运用于内分泌系统疾病、心脑血管疾病、消化系统疾病
中医药分子机制生物信息学分析工具（Bioinformatics Analysis Tool for Molecular Mechanism of TCM，BATMAN-TCM，http://bionet.ncpsb.org/batman-tcm/index.php
葛根芩连汤由葛根、黄芩、黄连和甘草四味中药组成，借助BATMAN-TCM数据库对每味药的活性成分及靶基因进行筛选。筛选标准为Score cutoff=40，P<0.05。排除重复项和无靶基因的化学成分，统一化合物名称，最终获得葛根芩连汤的有效活性成分和靶基因。
在HPO、TTD、OMIM和Genecards数据库以“Hypertension”（高血压）为检索词获取高血压靶基因，合并去重后得到高血压靶点数据库，与葛根芩连汤的靶基因取交集后得到葛根芩连汤-高血压靶基因集。其中Genecards数据库高血压靶基因的筛选标准为Relevance score>10。
将葛根芩连汤有效成分及其高血压靶基因集的相关关系导入Cytoscape软件构建黄芩黄连汤的化合物-靶基因（Compound-Target，C-T）网络图，以探究其有效成分和靶基因的相互作用。利用Network Analyzer模块对药物和靶基因进行拓扑分析，度（degree）值表示网络中节点连边的条数，根据度值的大小筛选出相互作用中的关键化合物和作用靶点。
经HPO、TTD、OMIM和Genecards数据库检索高血压靶基因分别为297、110、68和182个，合并去重后共得到高血压靶基因546个。高血压靶基因与葛根芩连汤的靶基因取交集后，获得交集基因67个（见
图1 葛根芩连汤与高血压的药物-疾病交集靶基因
因葛根芩连汤中26个有效成分无高血压相关靶基因，将剩余79个有效成分及其预测的67个高血压靶基因的相关关系导入Cytoscape软件构建黄芩黄连汤的C-T网络。如
图2 葛根芩连汤与高血压的C-T网络图
黄色节点表示有效成分，绿色节点表示靶基因
| 编号 | 有效成分 | 度值 |
|---|---|---|
| 1 | 花生酸（Arachidic Acid） | 13 |
| 2 | 蝙蝠葛碱（Dauricine） | 10 |
| 3 | 三羟基丁二酸（Trihydroxybufosterocholanic Acid） | 10 |
| 4 | 甘草次酸（Glycyrrhetinic Acid） | 10 |
| 5 | α-三羟基粪甾烷酸（Alpha-Trihydroxy Coprostanic Acid） | 10 |
| 6 | 18α-甘草次酸（18alpha-Glycyrrhetinic Acid） | 9 |
| 7 | 3-甲基-6,7,8-三氢吡咯[1,2-A]嘧啶-2-酮 （3-Methyl- 6,7,8-Trihydropyrrolo[1,2-A]Pyrimidin-2-One） | 9 |
| 8 | 延胡索乙素（Tetrahydropalmatine） | 9 |
| 9 | 18β-甘草次酸（18beta-Glycyrrhetinic Acid） | 8 |
| 10 | 灵芝酸A（Ganoderic Acid A） | 8 |
| 编号 | 靶基因名称 | 基因ID | 度值 |
|---|---|---|---|
| 1 | 核受体亚家族3C组成员1（NR3C1） | 2908 | 33 |
| 2 | 微粒体甘油三酸酯转运蛋白（MTTP） | 4547 | 19 |
| 3 | 核受体亚家族3C组成员2（NR3C2） | 4306 | 13 |
| 4 | 胆碱能受体烟碱α2亚单位（CHRNA2） | 1135 | 8 |
| 5 | 细胞色素p450家族17亚家族A成员1（CYP17A1） | 1586 | 8 |
| 6 | 前列腺素E受体蛋白4（PTGER4） | 5734 | 8 |
| 7 | 前列腺素E受体蛋白2（PTGER2） | 5732 | 8 |
| 8 | 前列腺素E受体蛋白3（PTGER3） | 5733 | 8 |
| 9 | 毒蕈碱型胆碱受体M3（CHRM3） | 1131 | 7 |
| 10 | 乙酰胆碱脂酶（ACHE） | 43 | 7 |
为了探究葛根芩连汤治疗高血压的作用基因，将基因集导入String数据库获取PPI网络图，见
图3 葛根芩连汤治疗高血压基因集PPI网络图
图4 葛根芩连汤治疗高血压核心基因网络图
红色→黄色表示MCC值依次递减
使用DAVID工具对靶基因集进行GO富集分析，结果见
图5 葛根芩连汤治疗高血压靶基因集的GO功能分析
应用DAVID工具对靶基因集进行KEGG通路富集分析，共得到22条富集通路，通过气泡图展示富集结果，见
图6 葛根芩连汤治疗高血压靶基因集的KEGG通路分析
高血压属于全球性常见慢性病，是心脑血管疾病发病和致死的一项重要危险因素，目前药物治疗仍是控制高血压最有效的治疗方
高血压归属于中医学“眩晕”“头痛”等范畴，是一种脏腑功能失调的病症，与肝、脾、肾等脏腑有关。中医学治疗眩晕，多从肝肾、血脉、毒、络病方面论
然而，由于中药复方多成分、多靶点、多途径作用的复杂性，使得其治疗疾病的研究变得困难，葛根芩连汤治疗高血压的主要作用成分、靶点和相关通路的系统性研究还未见报道。网络药理学正是以“多基因、多靶点”的特点契合复杂疾病的治疗理念，即通过阐述药物-靶点-基因-疾病之间的复杂网络关系，进行新药研发和药物作用机制研究，也为中药复方作用机制的明确提供了可能
葛根芩连汤由葛根、黄芩、黄连和甘草构成，通过BATMAN-TCM分析，该方共含有105个有效活性成分，其中花生酸、蝙蝠葛碱、三羟基丁二酸和甘草次酸及其衍生物等活性成分靶定高血压相关基因最多。蝙蝠葛碱、延胡索乙素和灵芝酸具有降压作
为了进一步探索葛根芩连汤治疗高血压的作用基因，本文通过cytoscape软件筛选了核心基因，包括ALB、TNF、MMP9、AGT、AGTR1等，主要编码血浆中白蛋白、肿瘤坏死因子、基质金属肽酶、血管紧张素和凝血因子等蛋白。其中，ALB是白蛋白基因，能够编码人类血液中最丰富的蛋白质，在调节血浆胶体渗透压中起重要作用；AGT编码血管紧张素原前体，参与维持血压、体液和电解质平衡，并参与原发性高血压的发病机制，AGT基因多态性可显著增加非酒精性脂肪肝患者的冠心病风
对葛根芩连汤-高血压靶基因集进行功能富集分析，结果表明靶基因集主要参与GPCR信号通路、信号转导、炎症反应、胞浆钙离子浓度的正调控和化学性突触传递过程。G蛋白偶联受体在健康和疾病的心脏功能调节中起着重要的生理作用，是药物靶向的最大一类表面受体之一，其GPCR拮抗剂被认为是治疗高血压等多种心血管疾病的标准药
通路分析表明，靶基因集主要参与神经活性配体-受体相互作用、钙信号通路、帕金森病、cGMP-PKG信号通路、cAMP信号通路等信号通路。与靶基因的主要功能类似，靶基因参与钙信号通路，与高血压存在密切关系。帕金森病属于最常见的神经退行性疾病之一，高血压可能是运动期帕金森病的危险因素，降低高血压等风险因素可能有助于控制帕金森
基于以上分析，可以看出葛根芩连汤是通过多成分、多靶点、多通路发挥降血压的作用。但由于未考虑药物活性成分之间的相互作用，靶基因上下调关系，以及药物成分、靶基因和疾病之间作用关系强弱差别，因此还不能揭示葛根芩连汤在治疗高血压中的全部脉络和主要作用关系。因此，后续研究将通过实验验证本分析中关键有效成分药效和相关靶基因、信号通路，以期为葛根芩连汤在治疗高血压方面的机制研究提供有效参考。
参考文献
MARQUES F Z, MACKAY C R, KAYE D M. Beyond gut feelings: how the gut microbiota regulates blood pressure[J]. Nat Rev Cardiol,2018,15(1):20-32. [百度学术]
健康中国行动（2019—2030年）——心脑血管疾病防治行动[J].血管与腔内血管外科杂志,2019,5(4):312. [百度学术]
Xu R Z ,Chen W G. 中医药治疗高血压作用机制的研究进展 [J].中华高血压杂志,2017,25(2):111-114. [百度学术]
吴 利,彭 玲,陈 蓉.葛根芩连汤临床应用及实验研究进展[J].河南中医,2021,41(4):527-531. [百度学术]
罗新民,郭鲜贞,王昃睿.经方辨治高血压病验案举隅[J].湖北中医杂志,2006,28(10):48-48. [百度学术]
孙晓梅.社区实施健康管理联合葛根黄连黄芩汤治疗高血压及效果分析[J].内蒙古中医药,2018,37(10):90-91. [百度学术]
熊兴江.葛根芩连汤方证及其在糖尿病、高血压病、高脂血症、肥胖中的运用[J].中国中药杂志,2020,45(12):2760-2764. [百度学术]
LIU Z, GUO F, WANG Y,et al.BATMAN-TCM: a bioinformatics analysis tool for molecular mechanism of traditional Chinese medicine[J].Sci Rep,2016,6:21146. [百度学术]
严一岚,袁 蕾,杜世正.原发性高血压患者服药依从性的研究进展[J].解放军护理杂志,2015,32(13):32-35. [百度学术]
WHELTON P K, CAREY R M, ARONOW W S, et al. 2017ACC/AHA/AAPA/ABC/ACPM/AGS/APhA/ASH/ASPC/NMA/PCNA guideline for the prevention,detection, evaluation, and management of high blood pressure in adults: a report of the American Collegeof Cardiology/American Heart Association task force on clinical practice guidelines[J].J Am CollCardiol,2018,71(19):e127-e248. [百度学术]
杨 荔.降压药的临床应用[J]. 柳州医学, 2006,19(2):110-112. [百度学术]
中国医师协会高血压专业委员会. α/β 受体阻滞剂在高血压治疗中应用的中国专家共识[J].中华高血压杂志,2016,24(6):521-526. [百度学术]
范泓洋.西方国家高血压指南或不适用于亚洲人[J].中华健康管理学杂志,2016,10(3):217-217. [百度学术]
胡大一.正确评价美国新版高血压指南[J].中华全科医师杂志,2018,17(4):249-251. [百度学术]
吕仕超,刘湘玲,曲 凡,等.中医药治疗高血压研究进展[J]. 中国老年学杂志, 2017, 37(19):4933-4935. [百度学术]
王利红,谢 青,纪禄风,等.当归挥发油对自发性高血压大鼠 ET-1、PGI2、VEGF 表达水平的影响[J].临床心血管病杂志,2018,34(3):297-300. [百度学术]
李玉爽,孙国梁.五苓散治疗高血压的临床疗效研究[J].临床合理用药杂志,2016,9(18):57-58. [百度学术]
王瑞芬,焦玉生.当归黄芪饮治疗难治性高血压的疗效观察[J].临床合理用药杂志,2015,8(9):168-169. [百度学术]
徐轶尔,李秋红,杨菲菲.中药葛根的药理药效研究[J].吉林中医药,2010,30(11):993-994. [百度学术]
邸秀梅,肖秀玲，严绥平.黄芩药理学作用研究进展[J].内蒙古中医药，2007,26(4):57-59. [百度学术]
兰 进,杨世林,郑玉权,等.黄连的研究进展[J].中草药,2001,32(12):86-880. [百度学术]
薛潇春,胡晋红.网络药理学的研究方法与应用进展[J].药学实践杂志,2015,32(5):401-405. [百度学术]
张朝颖,费洪新,张英博,等.关于蝙蝠葛碱药理作用的研究进展[J].科技创新与应用,2014,3(26):60. [百度学术]
曲 卓. 养血清脑颗粒心脑血管保护作用及药效物质基础研究[D].天津:天津大学,2017. [百度学术]
赵东生,赵文元.灵芝酸治疗大鼠原发性高血压的实验研究[J].中华老年医学杂志,2011,30(10):858-860. [百度学术]
夏丛奕. 中医高血压阴阳两虚证的代谢组学研究[D].南京：南京中医药大学,2017. [百度学术]
彭 蕾. 甘草次酸的结构修饰及其生物活性研究[D].吉林:吉林农业大学,2016. [百度学术]
VITELLIUS G, TRABADO S, BOULIGAND J, et al. Pathophysiology of Glucocorticoid Signaling[J]. Ann Endocrinol (Paris), 2018,79(3):98-106. [百度学术]
CUI Z, XU J, JIANG W. NR3C2 gene polymorphism is associated with risk of gestational hypertension in Han Chinese women[J]. Medicine (Baltimore),2019,98(50):e18215. [百度学术]
RAIKWAR N, BRAVERMAN C, SNYDER P M, et al. Renal denervation and CD161a immune ablation prevent cholinergic hypertension and renal sodium retention[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol,2019,317(3):H517-H530. [百度学术]
DONG M Z, LIN Z H, LIU S S, et al. AGT rs5051 gene polymorphism increases the risk of coronary heart disease in patients with non-alcoholic fatty liver disease in the Han Chinese population[J]. Zhonghua Gan Zang Bing Za Zhi, 2021,29(11):1095-1100. [百度学术]
HOU L, QUAN X, LI X, et al. Correlation between gene polymorphism in angiotensin Ⅱ type 1 receptor and type 2 diabetes mellitus complicated by hypertension in a population of Inner Mongolia[J]. BMC Med Genet, 2020,21(1):83. [百度学术]
WANG J, GARERI C, ROCKMAN H A. G-protein-coupled receptors in heart disease[J]. Circ Res, 2018,123(6):716-735. [百度学术]
MIKOLAJCZYK T P, SZCZEPANIAK P, VIDLER F, et al. Role of inflammatory chemokines in hypertension[J].Pharmacol Ther,2021,223:107799. [百度学术]
YAMAMURA A, NAYEEM M J, SATO M. Roles of growth factors on vascular remodeling in pulmonary hypertension[J]. Nihon Yakurigaku Zasshi, 2021,156(3):161-165. [百度学术]
HOU L, LI Q, JIANG L, et al. Hypertension and diagnosis of parkinson's disease: a meta-analysis of cohort studies[J]. Front Neurol,2018,9:162. [百度学术]
XU X, FU Z, LE W. Exercise and Parkinson's disease[J]. Int Rev Neurobiol,2019,147:45-74. [百度学术]
ZHANG F, TANG H, SUN S, et al. Angiotensin-(1-7) induced vascular relaxation in spontaneously hypertensive rats[J]. Nitric Oxide, 2019,88:1-9. [百度学术]
JONES C, BISSERIER M, BUENO-BETI C, et al. A novel secreted-cAMP pathway inhibits pulmonary hypertension via a feed-forward mechanism[J]. Cardiovasc Res, 2020,116(8):1500-1513. [百度学术]
XIAO G, WANG T, ZHUANG W, et al.RNA sequencing analysis of monocrotaline-induced PAH reveals dysregulated chemokine and neuroactive ligand receptor pathways[J].Aging (Albany NY),2020,12(6):4953-4969. [百度学术]
