本研究结合基于网络的靶点映射、GEO表达数据和分子对接，对与慢性心力衰竭中真武-五苓组合相关的候选药物进行排序。
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2026年9月11日
本研究结合基于网络的靶点映射、GEO表达数据和分子对接，对与慢性心力衰竭中真武-五苓组合相关的候选药物进行排序。
真武汤联合五苓散用于治疗慢性心力衰竭（CHF），但其分子机制尚未完全阐明。本研究整合基于网络的靶点映射、基因表达综合数据库（GEO）转录组数据以及分子对接技术，以优先筛选候选靶点和通路。从药理学和化学数据库中获取八味药材的化合物记录，并进行化合物及靶点筛选。从六种疾病相关资源中整理CHF相关基因，并利用蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络和功能富集分析考察其与方剂相关靶点的交集。GSE5406提供了心力衰竭与非衰竭心肌样本的基因表达数据。该分析流程共获得89个筛选后的化合物、314个非冗余化合物靶点和2,515个CHF相关靶点，其中包含143个共有基因。在疾病-靶点网络中，AKT1、IL6、TNF、SRC和ESR1排名最高。表达分析鉴定出1,348个差异表达基因（DEGs），并选择HSP90AA1和STAT1作为转录组学核心候选基因。富集术语主要聚集于缺氧、循环系统、TNF相关信号通路、PI3K-Akt和MAPK通路。分子对接结果显示代表性成分-靶点对的预测结合能均为负值；其中STAT1与泽泻醇C的结合能最低，为-9.2 kcal/mol。上述结果提出了可验证的计算假说，并为后续实验验证提供了优先候选靶点。
心力衰竭（CHF）是一种由心肌结构或功能异常引起的异质性综合征。此类改变可影响心室充盈或收缩射血功能，并常伴有肺部或全身充血。典型症状包括呼吸困难、乏力和液体潴留1。一项对中国1990年至2023年全球疾病负担数据的回顾性分析显示，过去三十年中，新诊断CHF的全国患病率上升了208.4%2。
在中医理论中，慢性心力衰竭（CHF）对应于心源性水肿、喘证和全身性水肿。其发病机制通常被描述为“本虚标实”：阴、阳、气的亏虚构成内在的病理基础，而水液内停和血瘀则表现为外在的实证。因此，中医治疗强调温阳、利水、通脉和化瘀。
真武汤与五苓散联合使用是临床管理慢性心力衰竭（CHF）的经典中药策略。真武汤具有温阳利水的作用，而五苓散则可扶助阳气、调节水液代谢。两方合用，可能增强温阳作用并祛除体内湿邪。临床证据表明，该组合可缓解症状、改善心脏功能指标，并延缓CHF的进展3。我们首先利用网络药理学方法绘制了药方成分与CHF候选靶点之间的关系，随后通过分子对接对选定的成分-靶点相互作用进行排序。接着，利用GEO数据库获得的基因表达谱将网络中的候选靶点置于心肌疾病背景下，并分析其下游信号通路。本研究提供了一个假设生成的计算框架，可用于优先筛选后续实验验证的候选成分；但并未确立该组合的临床疗效或已验证的作用机制。
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本研究分析了公共数据库资源，未涉及新的人类参与者、人类样本或动物实验。本研究中使用的所有数据库、网络资源、软件、分析包、可视化工具、分子对接工具及其他计算资源，连同其详细信息，均列于材料表中。
方剂组成与植物来源
八种不同的生药根据当前植物学和药典命名法对应如下：附子，为毛茛科植物乌头 Aconitum carmichaelii Debeaux 的子根加工品；茯苓，为多孔菌科真菌茯苓 Wolfiporia cocos (F.A.Wolf) Ryvarden & Gilb. 的菌核；白术，为菊科植物白术 Atractylodes macrocephala Koidz. 的根茎；白芍，为毛茛科植物芍药 Paeonia lactiflora Pall. 的根；生姜，为姜科植物姜 Zingiber officinale Roscoe 的新鲜根茎；泽泻，为泽泻科植物泽泻 Alisma orientale (Sam.) Juzep. 的块茎；猪苓，为多孔菌科真菌猪苓 Polyporus umbellatus (Pers.) Fr. 的菌核；以及桂枝，为樟科植物肉桂 Cinnamomum cassia (L.) J.Presl 的嫩枝。处方组成为：附子 9 g、茯苓 12 g、白芍 9 g、白术（炒白术）12 g、生姜 9 g、猪苓 9 g、泽泻 15 g、桂枝 6 g；对应比例为 3:4:3:4:3:3:5:2。附子按炮制品处理。本研究为完全计算机模拟研究：未制备、购买、化学分析或施用任何汤剂批次。因此，生产商、批号、批次特异性加工记录和凭证标本不适用；克数用于定义方剂组成和相对比例，而非实验暴露量。茯苓和白术为两方共有。植物学名称和药用部位术语已参照《中华人民共和国药典》2025年版4进行核对。
真武汤与五苓散活性成分筛选及靶点预测
分别查询TCMSP数据库中记载的真武汤与五苓散所含化合物，包括附子、茯苓、白术、白芍、生姜、泽泻、猪苓及桂枝。初步筛选要求口服生物利用度（OB）不低于30%且类药性（DL）不低于0.18。若无法获取简化分子线性输入规范（SMILES）记录，则从公共化学数据库中检索相应结构。对SMILES记录的理化性质及类药性进行评估。当化合物分子量≤500、脂溶性≤5、氢键供体≤5、氢键受体≤10，且Lipinski、Ghose、Veber、Egan和Muegge五类规则集中至少三项为阳性，同时预测胃肠道吸收为高时5，该化合物通过二次筛选。对符合条件的结构进行靶点预测，仅纳入预测概率>0.02的结果至靶点列表。在中药-化合物-靶点层面整合TCMSP与靶点预测记录，合并重复标识符，并将基因名称标准化为官方基因符号。
去重后产生了646个候选关联；排除了71行未映射到官方基因符号的数据，剩下575个标准化关联。独立的草药层面整合产生了314个非冗余靶基因。化合物和靶点的筛选标准得到了TCMSP和SwissTargetPrediction源文献6,7的支持。
慢性心力衰竭疾病靶点的筛选
从 GeneCards、OMIM、TTD、DisGeNET、DrugBank 和 PharmGKB 数据库下载了与慢性心力衰竭相关的基因条目。疾病检索使用了四个短语：心力衰竭、充血性心力衰竭、舒张性心力衰竭和收缩性心力衰竭。对于 GeneCards，排除了相关性评分低于 0.20 的条目。去除重复标识符后，整合了来自六个数据库的靶点集合，同时保留了每条记录的来源数据库。所有筛选出的基因名称均标准化为官方基因符号。使用维恩图可视化方剂与慢性心力衰竭靶点列表之间的重叠部分。共享的标识符被视为方剂相关的慢性心力衰竭候选靶点。
TCMSP 数据库检索日期为 2026 年 2 月 7 日；SwissTargetPrediction、GeneCards、OMIM 和 DisGeNET 数据库检索日期为 2026 年 2 月 10 日；PharmGKB、TTD 和 DrugBank 数据库检索日期为 2026 年 2 月 12 日。疾病查询词输入为心力衰竭、充血性心力衰竭、舒张性心力衰竭和收缩性心力衰竭；在数据库支持的情况下，将搜索范围限制为智人。检索到的条目在去重前已统一为标准官方基因符号。
蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络的构建与核心靶点的筛选
将共享靶点标识符在 STRING 数据库中查询以进行 PPI 分析。查询使用智人（Homo sapiens）的相互作用数据，置信度截止值设定为大于 0.9。孤立节点被排除，所得的 STRING 相互作用数据用于网络可视化和拓扑分析。候选枢纽节点根据网络拓扑结构进行排序。计算了介数中心性、接近中心性、度中心性和特征向量中心性作为网络描述符。度中心性是主要的排序变量，保留度值最高的五个靶点作为候选枢纽。
基因水平分析采用官方基因符号，包括 AKT1、IL6、TNF、SRC、ESR1、BCL2、CASP3、PPARG、PTGS2 和 MMP9；仅在需要明确含义时，才完整书写蛋白质名称。初始 PPI 网络在可视化专用过滤前包含 143 个节点和 584 条相互作用记录；经过网络处理后，该图包含 143 个节点和 292 条边。
药物-疾病-成分-靶点网络的构建
完成名称标准化后，整合网络数据，并用于构建药物-疾病-成分-靶点关系图。
GO 与 KEGG 富集分析
将候选的 CHF 靶点列表提交至 Metascape 进行功能注释和通路富集分析。分析针对智人（Homo sapiens）进行。原始 p 值截止值设定为 0.01，最小重叠数为 3，最小富集分数为 1.5。生成了 GO 条形图和 KEGG 气泡图用于可视化。使用包含 143 个基因的输入集进行基因本体生物过程（GO-BP）、分子功能（GO-MF）和 KEGG 富集分析。分析阈值设定为原始 p < 0.01，最小重叠数 3，最小富集分数 1.58。GO-CC 分析基于一个包含 60 个基因的命中列表，对照一个包含 30,230 个基因的文库进行。由于此输入与用于 BP、MF 和 KEGG 分析的 143 个基因输入不同，GO-CC 结果被单独报告，并未与其他类别进行定量合并。
基于 GEO 数据库筛选心力衰竭相关靶点
使用 GSE5406 数据集9进行差异表达分析。该系列包含 210 个心肌样本：108 个缺血性心肌病样本，86 个特发性扩张型心肌病样本，以及 16 个非衰竭供体对照样本。GEO 记录显示平台为 GPL96，即 Affymetrix Human Genome U133A Array。系列矩阵数据已进行稳健多阵列平均（RMA）标准化。在匹配平台注释后，移除了没有对应 SYMBOL 注释的探针，并在进行 limma 拟合前应用了 rowSums(expression > 0.5) ≥ 3 的条件。组别水平定义为 Control、DCM 和 ICM，采用无截距设计矩阵（~0 + group）以及对比组 (DCM+ICM)/2-Control、DCM-Control 和 ICM-Control。差异表达定义为校正后的 p 值 < 0.05 且 |log2(倍数变化)| > 0.3。由于所有样本均在同一个 GEO 系列中处理，且无独立的批次变量可用，因此未引入批次校正项。使用热图和火山图可视化差异表达结果。对差异表达基因进行蛋白质-蛋白质相互作用分析，随后进行基于网络的枢纽基因排序。对选定的靶点和处方化合物进行了分子对接和构象可视化。
GEO记录将该平台标识为GPL96，即Affymetrix Human Genome U133A Array。组别水平定义为Control、DCM和ICM，采用无截距设计矩阵（~0 + group）以及对比组(DCM+ICM)/2-Control、DCM-Control和ICM-Control。该系列矩阵已进行稳健多芯片平均（RMA）归一化；在与平台注释匹配后，移除了SYMBOL注释缺失的探针，代码在limma拟合前应用了rowSums(expression > 0.5) ≥ 3的条件。由于所有样本均在同一个GEO系列内处理，且无独立的批次变量可用，因此未引入批次校正项。
分子对接验证
每种受体的三维 PDB 结构均从 RCSB 蛋白质数据库获取。通过移除结晶水和非受体配体来准备蛋白质结构。五种最高度值化合物的结构数据文件 (SDF) 结构从公共化学数据库获取。
用于对接的受体结构包括 AKT1/1H10（A 链，1.40 Å，4IP）、IL6/1ALU（A 链，1.90 Å，TLA）、TNF/1A8M（A 链，2.30 Å，无共结晶配体）、SRC/1A09（A 链，2.00 Å，无配体）、ESR1/1A52（A 链，2.80 Å，EST）、STAT1/1BF5（A 链，2.90 Å，无配体）以及 HSP90AA1/3OWB（A 链，2.05 Å，BSM）。针对每个测试对指定了中心、盒子尺寸和随机种子。搜索盒的定义旨在涵盖受体，以进行探索性全局对接。
受体和配体文件使用对接准备工具进行准备。水分子被删除，并向受体结构添加了极性氢。SDF 配体被转换为 PDB 格式，然后在导出为 PDBQT 格式前进行去水化和加氢处理。准备好的受体-配体文件被分配给对接模型。PDBQT 文件被载入 AutoDock Vina。执行 Vina 运行并记录得分。得分低于 -5 kcal/mol 被视为相对更有利，得分低于 -7 kcal/mol 则被视为预测相互作用更强10；这些并非实验阈值。预测得分最佳的三个复合物被选作可视化分析。
未指定搜索深度或输出模式覆盖参数，因此使用了文档中记载的命令行默认值：详尽度 8 和最多 9 种模式。使用了配对特定的随机种子，并选择模式 1（得分最高的返回构象）进行代表性可视化。HSP90AA1 输出文件分配得到确认，因为每个模式 1 的得分都与对接得分矩阵中对应的 HSP90AA1 值匹配。未进行分子动力学模拟，因此这些得分仅为探索性的计算预测。
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真武汤联合五苓散的活性成分及作用靶点
获得了每味药材的成分-靶点记录。各药材对应的作用靶点数量分别为：制附子，178个；茯苓，21个；白术，18个；白芍，86个；生姜，127个；泽泻，96个；猪苓，4个；桂枝，45个。经过基因符号标准化和去重后，整合得到该复方相关的非冗余靶基因共314个。二氢辣椒素的药材归属信息来源于数据库标注，而非对其植物来源的确认。
获取心力衰竭相关疾病靶点
在六种疾病资源中，共收集到3,563条心力衰竭原始靶点记录。分布情况如下：GeneCards提供2,000个靶点，OMIM提供973个，PharmGKB提供17个，TTD提供83个，DisGeNET提供459个，DrugBank提供31个。经去重处理后，共获得2,515个唯一的心力衰竭相关靶点。对两个靶点列表进行比较，发现心力衰竭相关基因与真武汤联合五苓散作用靶点之间存在143个交集靶点，如图1所示。
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慢性心力衰竭（CHF）需要长期的临床管理，通常涉及复杂的药物治疗方案。王JX和张S11及其他学者的研究表明，长期联合使用常规药物治疗可能会降低患者的用药依从性。依从性差会增加再住院风险以及不良情绪反应的发生风险。目前可用的药物主要集中在控制症状和延缓心室重构。《2023年中国心力衰竭管理指南》12建议，在近期心力衰竭恶化的患者中，可在指南指导的药物治疗（GDMT）基础上加用可溶性鸟苷酸环化酶刺激剂维利西呱。然而，心力衰竭的管理仍面临多项挑战。心肌细胞为终末分化细胞，再生能力有限，因此心肌损伤常呈不可逆进展。现有药物主要作用在于延缓心肌纤维化和心室重构，而非完全逆转已形成的心脏结构损害。
在中医理论中，慢性心力衰竭（CHF）的发病机制与气血失调密切相关。《心力衰竭中医病名专家共识》13将“心水”（心脏水肿）和“肺饮”（肺部水液潴留）定义为CHF的标准中医病名。这两个方剂均具有温阳利水的作用，但其传统适应证强调不同的病变部位和证候类型。传统上，...
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作者声明本研究无任何竞争利益。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| AutoDock Vina | CCSB-Scripps | v1.2.6 | 使用的命令行版本；当前官方发布版本 v1.2.7；配置采用 CLI 默认参数，exhaustiveness 为 8，num_modes 为 9。https://github.com/ccsb-scripps/AutoDock-Vina/releases |
| AutoDockTools | 斯克里普斯研究所 | v1.5.7 | 受体/配体准备；分析中使用的版本。https://autodock.scripps.edu/ |
| Bioconductor | Bioconductor 项目 | 3.16 兼容性版本 | R 4.2 兼容环境；当前版本 3.23。https://bioconductor.org/about/release-announcements/ |
| Cytoscape 桌面版 | Cytoscape 联盟 | v3.7.1 | 使用的网络可视化/分析版本；当前版本 v3.10.4。https://cytoscape.org/download.html |
| DisGeNET | MedBioinformatics 解决方案 | v25.4 | 心力衰竭相关基因检索；检索日期：2026-02-10。https://disgenet.com/ |
| DrugBank | OMx 个人健康分析 | v6.0 | 心力衰竭相关基因检索；检索日期：2026-02-12。https://go.drugbank.com/ |
| GeneCards | 魏茨曼科学研究所 | 网络数据库 | 心力衰竭相关基因检索；检索日期：2026-02-10。https://www.genecards.org/ |
| GEO / GSE5406 | NCBI | GSE5406; GPL96 | 经RMA标准化的人类左心室微阵列数据系列。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE5406 |
| hgu133a.db | Bioconductor | Bioconductor 3.16 环境 | Affymetrix 人类基因组 U133A 探针注释；具体补丁版本未保留。https://bioconductor.org/packages/hgu133a.db/ |
| limma | Bioconductor | Bioconductor 3.16 环境 | 差异表达分析；未保留确切的补丁版本。https://bioconductor.org/packages/limma/ |
| MacBook | 苹果 | M4 处理器 | 本地计算工作站；内存规格未保留。https://www.apple.com/mac/ |
| Metascape | Metascape | v3.5 | GO/KEGG 富集分析；未保留确切访问时间戳。https://metascape.org/ |
| Microsoft Excel | Microsoft | 桌面应用程序 | 数据整理/导出；应用程序构建未保留。https://www.microsoft.com/microsoft-365/excel |
| 在线人类孟德尔遗传数据库 | 约翰斯·霍普金斯大学 | 网络数据库 | 心力衰竭相关基因检索；检索日期 2026-02-10。https://www.omim.org/ |
| Open Babel | Open Babel 项目 | 版本未保留 | 对接工作流程中的结构转换。https://openbabel.org/ |
| PharmGKB | PharmGKB | 网络数据库 | 心力衰竭相关基因检索；检索日期：2026-02-12。https://www.pharmgkb.org/ |
| PubChem | NCBI | 网络数据库 | SMILES 与结构补全。https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/ |
| PyMOL | 施ödinger | 版本未保留 | 蛋白质预处理与构象可视化。https://www.pymol.org/ |
| R | R 基金会 | 4.2.0+ | 用于分析的版本系列；当前版本 4.6。https://www.r-project.org/ |
| RCSB 蛋白质数据库 | RCSB PDB | 网络档案 | 蛋白质晶体结构。https://www.rcsb.org/ |
| RStudio | 正位 | 2026.04.0+526 | 分析 IDE 记录在修订说明中。https://posit.co/download/rstudio-desktop/ |
| STRING | STRING 联盟 | 网络服务 | 智人；置信度 >0.9；不保留发布/会话元数据。https://string-db.org/ |
| SwissADME | SIB 瑞士生物信息学研究所 | 网络服务 | ADME 与 Lipinski 规则筛选；本地版本不适用。https://www.swissadme.ch/ |
| SwissTargetPrediction | SIB 瑞士生物信息学研究所 | 2019年重大更新 | 智人；概率 >0.02；检索于2026-02-10。https://www.swisstargetprediction.ch/ |
| TCMSP | 中国西北 A&F大学 | v2.3 | 化合物检索；检索日期 2026-02-07。https://tcmsp-e.com/ |
| 暂时性甲状腺功能减退 | 治疗靶点数据库 | 2026年发布 | 心力衰竭相关基因检索；搜索日期 2026-02-12。https://ttd.idrblab.cn/ |
| UniProtKB | UniProt 联盟 | 发布版本 2026_01 | 已审核智人基因符号标准化。https://www.uniprot.org/ |
| Venny | CNB-CSIC | v2.1.0 | 靶集交集可视化。https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/ |
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