מאמר מחקר

פארמקולוגיה של רשתות, טרנסקריפטומיקה של GEO ועגינה מולקולרית של מרשם Zhenwu Decoction עם Wuling Powder לטיפול באי-ספיקת לב כרונית

36 צפיות

⸱

11 בספטמבר 2026

 ,  ,  ,  , 
1National Clinical Research Center for Traditional Chinese Medicine in Cardiovascular Diseases, Xiyuan Hospital

במאמר זה

סיכום

מחקר זה משלב מיפוי מטרות מבוסס רשת, נתוני ביטוי מ-GEO ועגינה (docking) כדי לדרג מועמדים הקשורים לשילוב Zhenwu-Wuling באי-ספיקת לב כרונית.

תקציר

מרשם Zhenwu Decoction בשילוב עם Wuling Powder משמש לטיפול באי-ספיקת לב כרונית (CHF), אך הבסיס המולקולרי שלו אינו מוגדר במלואו. שילבנו מיפוי מטרות מבוסס רשת, נתונים טרנסקריפטומיים מ-Gene Expression Omnibus (GEO) וסימולציית עגינה מולקולרית (molecular docking) כדי לתעדף מטרות ומסלולים מועמדים. רשומות של תרכובות עבור שמונת הצמחים הופקו ממאגרים פרמקולוגיים וכימיים והועברו לסריקת תרכובות ומטרות. גנים הקשורים ל-CHF נאספו משישה מקורות מחלה, והחפיפה שלהם עם מטרות הקשורות למרשם נבדקה באמצעות רשת PPI ואנליזות העשרה תפקודית. GSE5406 סיפק נתוני ביטוי בשריר הלב עבור דגימות של לב נפגע ודגימות תקינות. זרימת העבודה הניבה 89 תרכובות נסרקות, 314 מטרות תרכובות לא כפולות ו-2,515 מטרות הקשורות ל-CHF, עם 143 גנים משותפים. AKT1, IL6, TNF, SRC ו-ESR1 דורגו במקום הגבוה ביותר ברשת מחלה-מטרה. אנליזת הביטוי הניבה 1,348 גנים בעלי ביטוי שונה (DEGs) ובחרה ב-HSP90AA1 וב-STAT1 כמועמדים למרכזי רשת (hub) טרנסקריפטומיים. מונחים מועשרים התקבצו סביב היפוקסיה, זרימה, איתות הקשורה ל-TNF, ומסלולי PI3K-Akt ו-MAPK. העגינה הניבה ציונים חזויים שליליים עבור זוגות מייצגים של רכיב-מטרה; הציון השלילי ביותר נצפה עבור STAT1 ו-alisol C (-9.2 kcal/mol). ממצאים אלו יוצרים היפותזה חישובית הניתנת לבדיקה ומעדפים מועמדים לאישור ניסויי.

מבוא

CHF מהווה תסמונת הטרוגנית הנובעת מהפרעות מבניות או תפקודיות של השריר הלבבי. שינויים אלו עלולים לפגוע במילוי החדרים או בפליטה הסיסטולית, ולעתים קרובות הם מלווים בגודש ריאתי או סיסטמי. התסמינים הטיפוסיים כוללים קוצר נשימה (dyspnea), עייפות ואגירת נוזלים1. ניתוח רטרוספקטיבי של נתוני ה-Global Burden of Disease של סין משנת 1990 עד 2023 הראה כי השכיחות הלאומית של CHF המאובחן מחדש עלתה ב-208.4% לאורך שלושה עשורים2.

ברפואה סינית מסורתית (TCM), CHF תואם לבצקת לבבית, תסמונת של קוצר נשימה ובצקת כללית. הפתוגנזה שלו מתוארת בדרך כלל כחסר בשורש ועודף בענף. חסר ב-yin, yang ו-qi מהווה את הבסיס הפתולוגי העמוק, בעוד שהצטברות נוזלים פנימית והstasis של דם מייצגים את העודף הגלוי. בהתאם לכך, הטיפול ב-TCM מדגיש חימום של yang, סילוק נוזלים שהצטברו, קידום זרימה ופירוק של stasis.

השימוש המשולב של מרשם Zhenwu Decoction ואבקת Wuling Powder מהווה אסטרטגיה צמחית קלאסית לניהול קליני של CHF. מרשם Zhenwu Decoction מחמם את ה-yang ומעודד השתנה, בעוד ש-Wuling Powder תומך ב-yang qi ומסדיר את חילוף חומרי הנוזלים. יחד, שני הנוסחאות עשויות לחזק את ה-yang ולסלק לחות פנימית. ראיות קליניות מצביעות על כך ששילוב זה יכול להקל על תסמינים, לשפר מדדי תפקוד לבבי ולהאט את ההידרדרות של CHF3. ראשית, מיפינו את רכיבי הנוסחאות ואת יעדי ה-CHF הפוטנציאליים באמצעות פרמקולוגיה של רשתות, ולאחר מכן השתמשנו בעגינה (docking) כדי לדרג זוגות נבחרים של רכיב-יעד. לאחר מכן, נעשה שימוש בפרופילי ביטוי שהופקו מ-GEO כדי להציב את המועמדים מהרשת בהקשר של מחלות השריר הלבבי ולבחון מסלולים במורד. המחקר מספק מסגרת חישובית ליצירת היפותזות לצורך תיעדוף מועמדים לאימות ניסויי עתידי; הוא אינו קובע יעילות קלינית או מנגנון מאומת.

פרוטוקול

מחקר זה ניתח משאבי מאגרי נתונים ציבוריים ולא כלל משתתפים אנושיים חדשים, דגימות אנושיות או ניסויי בעלי חיים. כל מאגרי הנתונים, המשאבים מבוססי הרשת, התוכנות, חבילות הניתוח, כלי הוויזואליזציה, כלי העגינה המולקולרית (molecular docking) ומשאבים חישוביים אחרים ששימשו במחקר זה, יחד עם פרטיהם, מופיעים ב- טבלת חומרים.

Formula composition and botanical provenance
The eight distinct crude drugs were aligned to current botanical and pharmacopoeial naming as follows: Aconiti Lateralis Radix Praeparata, the processed lateral root of Aconitum carmichaelii Debeaux; Poria, the sclerotium of Wolfiporia cocos (F.A.Wolf) Ryvarden & Gilb.; Atractylodis Macrocephalae Rhizoma, the rhizome of Atractylodes macrocephala Koidz.; Paeoniae Radix Alba, the root of Paeonia lactiflora Pall.; Zingiberis Rhizoma Recens, the fresh rhizome of Zingiber officinale Roscoe; Alismatis Rhizoma, the rhizome of Alisma orientale (Sam.) Juzep.; Polyporus, the sclerotium of Polyporus umbellatus (Pers.) Fr.; and Cinnamomi Ramulus, the young twig of Cinnamomum cassia (L.) J.Presl. The prescription comprised 9 g Aconiti Lateralis Radix Praeparata, 12 g Poria, 9 g Paeoniae Radix Alba, 12 g Atractylodis Macrocephalae Rhizoma (stir-fried Atractylodes), 9 g Zingiberis Rhizoma Recens, 9 g Polyporus, 15 g Alismatis Rhizoma, and 6 g Cinnamomi Ramulus; the corresponding ratio was 3:4:3:4:3:3:5:2. Aconiti Lateralis Radix Praeparata was treated as processed material. This was an entirely in silico study: no decoction batch was prepared, purchased, chemically assayed, or administered. Manufacturer, lot number, batch-specific processing records, and voucher specimens are therefore not applicable; the gram amounts define the formula composition and relative ratio, not experimental exposure. Poria and Atractylodis Macrocephalae Rhizoma are shared by the two formulae. Botanical names and medicinal-part terminology were checked against the 2025 Pharmacopoeia of the People’s Republic of China4.

סריקה וניבוי מטרות של רכיבים פעילים במרקחת Zhenwu ובאבקת Wuling
ביצוע שאילתות ב-TCMSP עבור תרכובות המתועדות עבור מרקחת Zhenwu ואבקת Wuling, כולל Aconiti Lateralis Radix Praeparata, Poria, Atractylodis Macrocephalae Rhizoma, Paeoniae Radix Alba, Zingiberis Rhizoma Recens, Alismatis Rhizoma, Polyporus ו-Cinnamomi Ramulus. סינון ראשוני דרש זמינות ביולוגית דרך הפה (OB) של לפחות 30% ודמיון לתרופה (DL) של לפחות 0.18. כאשר רשומת מערכת קלט שורית מולקולרית מפושטת (SMILES) לא הייתה זמינה, המבנה התואם שאב מהמאגר כימי ציבורי. רשומות SMILES הוערכו לבדיקת תכונות פיזיקו-כימיות ותכונות דמיון לתרופה. תרכובת עברה את הסינון המשני כאשר המשקל המולקולרי שלה היה ≤500, הידרופוביות (lipophilicity) ≤5, תורמי קשרי מימן ≤5, מקבלי קשרי מימן ≤10, לפחות שלושה מסטים של כללי Lipinski, Ghose, Veber, Egan ו-Muegge היו חיוביים, וספיגה גסטרו-אינטסטנלית חזויה הייתה גבוהה5. מבנים מתאימים הועברו לניבוי מטרות, ורק ניבויים עם הסתברות >0.02 נכללו ברשימת המטרות. רשומות TCMSP ורשומות ניבוי המטרות שולבו ברמת צמח-תרכובת-מטרה, מזהים כפולים הוסרו, ושמות הגנים הותקנו לסמלי הגנים הרשמיים.

תהליך הסרת הכפילויות הניב 646 קשרי מועמדות; 71 שורות ללא סמל גן רשמי ממופה הוצאו, ובכך נותרו 575 קשרים סטנדרטיים. האינטגרציה העצמאית ברמת הצמח הניבה 314 גנים של מטרות שאינם כפולים. קריטריוני הסינון של התרכובות והמטרות נתמכים על ידי מאמרי המקור של TCMSP ו-SwissTargetPrediction6,7.

סריקה של מטרות מחלה עבור CHF
רשומות של גנים הקשורים ל-CHF הורדו מ-GeneCards, OMIM, TTD, DisGeNET, DrugBank ו-PharmGKB. החיפוש אחר המחלה השתמש בארבעה ביטויים: heart failure, congestive heart failure, diastolic heart failure ו-systolic heart failure. עבור GeneCards, נשללו רשומות עם מדדי רלוונטיות הנמוכים מ-0.20. שש קבוצות המטרות שהופקו מבסיסי הנתונים שולבו לאחר הסרת מזהים כפולים, תוך שמירה על בסיס הנתונים המקור עבור כל רשומה. כל שמות הגנים שנסרקו סטנדר化した לסמלי גנים רשמיים. החפיפה בין רשימות המטרות של הפורמולה לבין אלו של CHF הוצגה באמצעות תרשים ון. המזהים המשותפים הוגדרו כמטרות מועמדות הקשורות לפורמולה עבור CHF.

חיפוש במאגר TCMSP בוצע ב-7 בפברואר 2026; חיפוש במאגרים SwissTargetPrediction, GeneCards, OMIM ו-DisGeNET בוצע ב-10 בפברואר 2026; וחיפוש במאגרים PharmGKB, TTD ו-DrugBank בוצע ב-12 בפברואר 2026. שאילתות המחלה שהוזנו היו heart failure, congestive heart failure, heart failure, diastolic ו-heart failure, systolic; החיפוש הוגבל ל-Homo sapiens במקומות שבהם נתמך הדבר. רשומות שנשלפו סטנדרטו לסמלי גנים רשמיים לפני ביצוע דה-דופליקציה.

בניית רשת אינטראקציות בין חלבונים (PPI) וסריקת מטרות ליבה
מזהי המטרות המשותפים נסרקו ב-STRING לצורך ניתוח PPI. השאילתה השתמשה באינטראקציות של Homo sapiens וסף ביטחון (confidence cutoff) מעל 0.9. צמתים מבודדים הושמטו, ונתוני האינטראקציה שהתקבלו מ-STRING שימשו לוויזואליזציה של הרשת ולניתוח טופולוגי. מועמדים לרכזים (hubs) דורגו על פי הטופולוגיה של הרשת. מרכזיות בינאיות (Betweenness), קרבה (closeness), דרגה (degree) ומרכזיות וקטור עצמי (eigenvector) חושבו כמתארים של הרשת. הדרגה שימשה כמשתנה הדירוג העיקרי, וחמש המטרות בעלות הדרגה הגבוהה ביותר נשמרו כמועמדים לרכזים.

עבור ניתוחים ברמת הגן נעשה שימוש בסמלי גנים רשמיים, כולל AKT1, IL6, TNF, SRC, ESR1, BCL2, CASP3, PPARG, PTGS2 ו-MMP9; שמות חלבונים נכתבו במלואם רק כאשר הדבר היה נחוץ לצורך בהירות. רשת ה-PPI הראשונית הכילה 143 צמתים ו-584 רשומות אינטראקציה לפני סינון ספציפי להדמיה; לאחר עיבוד הרשת, הגרף הכיל 143 צמתים ו-292 קשתות.

בניית רשת התרופה-מחלה-מרכיב-מטרה
לאחר ששמותיהם של הרכיבים הותקנו, נאספו נתוני הרשת ושימשו לבניית גרף התרופה-מחלה-מרכיב-מטרה.

ניתוחי העשרה של GO ו-KEGG
רשימת מטרות ה-CHF המועמדות הוגשה ל-Metascape לצורך אנוטציה פונקציונלית ואנליזה של העשרה של מסלולים. האנליזה בוצעה עבור Homo sapiens. הנתונים הגולמיים pסף ערך ה-p נקבע ל-0.01, חפיפה מינימלית של 3, וציון העשרה מינימלי של 1.5. לצורך ויזואליזציה, נוצרו תרשימי עמודות של GO ותרשימי בועות של KEGG. קבוצת הקלט של 143 הגנים שימשה לניתוחים של תהליכים ביולוגיים (GO-BP), תפקוד מולקולרי (GO-MF) של Gene Ontology, וניתוחי העשרה של KEGG. ספי ניתוח היו גולמיים p < 0.01, חפיפה מינימלית של 3, והעשרה מינימלית של 1.58ניתוח ה-GO-CC התבסס על רשימת פגיעות של 60 גנים מול ספרייה של 30,230 גנים. מכיוון שקלט זה היה שונה מהקלט של 143 הגנים ששימש לניתוחי ה-BP, MF ו-KEGG, תוצאות ה-GO-CC דווחו בנפרד ולא שולבו כמותית עם הקטגוריות האחרות.

סריקה של יעדים הקשורים לאי-ספיקת לב על בסיס מאגר ה-GEO
הדאטה-סט GSE54069 שימש לניתוח ביטוי דיפרנציאלי. הסדרה כללה 210 דגימות שריר לב: 108 עם קרדיומיופתיה איסכמית, 86 עם קרדיומיופתיה דילטטיבית אידיופתית, ו-16 ביקורות של תורמים ללא כשל בלב. רשומת ה-GEO מזהה את הפלטפורמה כ-GPL96, שהיא Affymetrix Human Genome U133A Array. מטריצת הסדרה עברה נרמול RMA (robust multi-array average). פרובים ללא השמות SYMBOL תואמות הוסרו לאחר התאמה להערות הפלטפורמה, והוחל התנאי rowSums(expression > 0.5) ≥ 3 לפני התאמת limma. רמות הקבוצות הוגדרו כ-Control, DCM ו-ICM, עם מטריצת עיצוב ללא נקודת חיתוך (~0 + group) והשוואות של (DCM+ICM)/2-Control, DCM-Control ו-ICM-Control. ביטוי דיפרנציאלי הוגדר כערך p מותאם < 0.05 ו- |log2(Fold Change)| > 0.3. מכיוון שכל הדגימות עובדו בתוך סדרת GEO אחת ולא היה זמין משתנה batch נפרד, לא הוכנס מונח לתיקון batch. תוצאות הביטוי הדיפרנציאלי הוצגו ויזואלית באמצעות מפות חום (heatmaps) וגרפי הר געש (volcano plots). הגנים בעלי ביטוי דיפרנציאלי (DEGs) הועברו לניתוח PPI, ולאחריו דירוג מוקדי רשת (network-based hub ranking). עיגון (Docking) וויזואליזציה של תנוחה בוצעו עבור היעדים הנבחרים והתרכובות הרשומות.

רשומת ה-GEO מזהה את הפלטפורמה כ-GPL96, ה-Affymetrix Human Genome U133A Array. רמות הקבוצות הוגדרו כ-Control, DCM ו-ICM, עם מטריצת עיצוב ללא נקודת חיתוך (~0 + group) והניגודים (DCM+ICM)/2-Control, DCM-Control ו-ICM-Control. מטריצת הסדרות הייתה כבר מנורמלת בשיטת robust multi-array average (RMA); גשים (probes) עם הערות SYMBOL חסרות הוסרו לאחר התאמה להערות הפלטפורמה, והקוד מחיל את הפעולה rowSums(expression > 0.5) ≥ 3 לפני התאמת ה-limma. מכיוון שכל הדגימות עובדו בתוך סדרת GEO אחת ולא היה זמין משתנה batch נפרד, לא הוכנס מונח לתיקון batch.

אימות עגינה מולקולרית
מבנה PDB תלת-ממדי עבור כל רספטור ה obtained ממאגר החלבונים RCSB Protein Data Bank. מבני החלבונים הוכנו על ידי הסרת מולקולות מים קריסטלוגרפיות וליגנדים שאינם הרספטור. מבני קובץ נתוני מבנה (SDF) עבור חמשת התרכובות בעלות הדרגה הגבוהה ביותר הושגו ממאגר כימי ציבורי.

מבני הרספטורים ששימשו לעגינה (docking) היו AKT1/1H10 (שרשרת A, 1.40 Å, 4IP), IL6/1ALU (שרשרת A, 1.90 Å, TLA), TNF/1A8M (שרשרת A, 2.30 Å, ללא ליגנד קריסטלי משותף), SRC/1A09 (שרשרת A, 2.00 Å, ללא ליגנד), ESR1/1A52 (שרשרת A, 2.80 Å, EST), STAT1/1BF5 (שרשרת A, 2.90 Å, ללא ליגנד), ו-HSP90AA1/3OWB (שרשרת A, 2.05 Å, BSM). המרכז, מימדי תיבת החיפוש והזרע האקראי (random seed) הוגדרו עבור כל זוג שנבדק. תיבות החיפו הוגדרו כך שיכילו את הרספטור עבור עגינה גלובלית גישושית.

קבצי הרצפטור והליגנד הוכנו באמצעות כלי ההכנה לעגינה (docking-preparation tools). מולקולות מים נמחקו ומימנים פולריים התווספו למבני הרצפטור. ליגנדים בפורמט SDF הומרו ל-PDB, ולאחר מכן עברו דהידרציה והוספת מימנים לפני ייצוא ל-PDBQT. קבצי הרצפטור-ליגנד המוכנים הוקצו למודלי העגינה. קבצי PDBQT נטענו לתוך AutoDock Vina. הרצות של Vina בוצעו והציונים תועדו. ציונים הנמוכים מ-5- kcal/mol נחשבו כבעלי העדפה יחסית גבוהה יותר, וציונים הנמוכים מ-7- kcal/mol כאינטראקציות שנחזו כחזקות יותר10; אלו אינם ספים ניסיוניים. שלושת הקומפלקסים עם הציונים הנחזים הטובים ביותר נבחרו להדמיה.

לא צוינה דרישה לדריסת עומק החיפוש או מצב הפלט; לפיכך, נעשה שימוש בברירות המחדל של שורת הפקודה כפי שסופרו: רמת מיצוי 8 ולכל היותר 9 מצבים (modes). נעשה שימוש בזרעים אקראיים (random seeds) ספציפיים לכל זוג, ונבחר מצב 1 (הפוזה בעלת הניקוד הגבוה ביותר שהוחזרה) לצורך ויזואליזציה מייצגת. השיוך של קובץ הפלט ל-HSP90AA1 אושר מכיוון שכל ניקוד של מצב 1 תאם לערך ה-HSP90AA1 המתאים במטריצת ניקוד העגינה (docking-score matrix). לא בוצעו סימולציות של דינמיקה מולקולרית, ולכן הניקודים מהווים תחזיות חישוביות גישושיות בלבד.

תוצאות

רכיבים פעילים ומטרות של מרשם Zhenwu בשילוב עם אבקת Wuling
נתוני רכיבים-מטרות נאספו עבור כל צמח. מספר המטרות המתאימות לכל צמח היה: Aconiti Lateralis Radix Praeparata, 178; Poria, 21; Atractylodis Macrocephalae Rhizoma, 18; Paeoniae Radix Alba, 86; Zingiberis Rhizoma Recens, 127; Alismatis Rhizoma, 96; Polyporus, 4; ו-Cinnamomi Ramulus, 45. לאחר סטנדרטיזציה של סימנים והסרת כפילויות, קבוצת המטרות המשולבת הקשורה למרשם הכילה 314 גנים מטרה ייחודיים. השיוך של dihydrocapsaicin לצמח מדווח כשיוך המבוסס על מאגר נתונים ולא כאישור למקור בוטנאי.

רכישת מטרות מחלה הקשורות ל-CHF
מתוך ששת המאגרים של מחלות, נאספו 3,563 רשומות גולמיות של מטרות CHF. ההתפלגות הייתה כדלקמן: 2,000 מטרות מ-GeneCards, 973 מ-OMIM, 17 מ-PharmGKB, 83 מ-TTD, 459 מ-DisGeNET, ו-31 מ-DrugBank. תהליך הסרת כפילויות צמצם את הרשימה ל-2,515 מטרות ייחודיות הקשורות ל-CHF. השוואה בין שתי רשימות המטרות זיהתה 143 מטרות חופפות בין גנים הקשורים ל-CHF לבין מטרות של Zhenwu Decoction בשילוב עם Wuling Powder, כפי שמוצג ב-איור 1.

בניית רשת ה-PPI
גרף ה-PPI שהתקבל כלל 143 צמתים ו-292 מקשריות (דרגה ממוצעת, 4.08). חמשת הצמתים בעלי הדרגה הגבוהה ביותר היו AKT1, TNF, IL6, SRC, ו-ESR1. צמתים אלו נשמרו כמועמדים למוקדי רשת (hubs) עבור ניתוח ה-formula-CHF (איור 2). בניתוח זה, המועמדים למוקדי רשת תועדפו לפי דרגתם בתוך הרשת שהוגדרה. קישוריות גבוהה שימשה לבחירת המועמדים ולא פורשה כהוכחה לחשיבות סיבתית או ליעילות טיפולית.

ניתוח רשת של תרופה-מחלה-מרכיב-מטרה
הגרף הסופי כלל 384 צמתים ו-615 קשתות. כאן, דרגת הצומת הוגדרה כמספר הקשתות המחוברות באופן ישיר. טבלה 1 מציגה את עשר המטרות המובילות בדירוג לפי ערך הדרגה ברשת התרופה-מחלה-מרכיב-מטרה בעלת 384 צמתים ו-615 קשתות; רשת ה-PPI בעלת 143 צמתים ו-292 קשתות מופיעה בנפרד ב-איור 2. איור 3 מציג את גרף התרופה-מחלה-מרכיב-מטרה התואם. בגרף הרשת, משושים רגילים מייצגים מרכיבים פעילים של תרופות צמחיות בודדות, בעוד שמעוינים מייצגים מטרות טיפוליות של התרופה.

ניתוח העשרה של GO
ניתוח Gene Ontology בוצע עבור 143 המטרות המשותפות. הניתוח זיהה 1,647 מונחי תהליכים ביולוגיים (BP) ו-188 מונחי תפקודים מולקולריים (MF); פאנל הרכיבים התאיים (CC) נשמר באופן תיאורי כפי שמוסבר להלן. כל המונחים המועשרים מוינו לפי -log10(p) בסדר יורד, ועשרת המונחים המובילים בכל קטגוריית GO נבחרו להצגה חזותית. מונחי BP היו מועשרים בעיקר בתגובה תאית להיפוקסיה, תגובה לרמות חמצן נמוכות, מחזור דם, תגובה לרמות חמצן משתנות ותהליכים של מערכת ההובלה. פאנל CC התיאורי הציג caveolae, לומנים של גרנולות עשירות ב-ficolin-1, רפטי ליפידים של ממברא הפלזמה, מיקרו-דומיינים של ממברנה ולומנים אנדוקריניים; לא נטענו סטטיסטיקות CC ברמת השורה. מונחי MF כללו בעיקר קישור לחלבוני פיגום, ויסות של פעילות פרוטאין טירוזין קינאז, קישור להם וויסות של פעילות פרוטאין קינאז. עשרת המונחים המועשרים המובילים בכל קטגוריית GO הוצגו ב-איור 4. מכיוון שניתוח ה-GO-CC השתמש בגודל קלט שונה מניתוח ה-BP/MF/KEGG של 143 הגנים, הקטגוריות דווחו בנפרד ולאאגדו באופן כמותי.

ניתוח העשרה של KEGG
ניתוח KEGG בוצע עבור 143 הגנים המטרה המשותפים. המסלולים המועשרים המובילים היו MAPK, PI3K-Akt, מסלולים הקשורים לסרטן, מסלולי זיהום נגיפי, שחפת, שפעת A, AGE-RAGE, ליפידים/טרשריס וחצבת (איור 5).

סריקה של גנים בעלי ביטוי שונה (DEGs) עבור אי-ספיקת לב על בסיס מאגר ה-GEO
ביצעה שאילתה במאגר GEO עבור "heart failure", ונעזרנו בחבילת limma ב-R כדי להשוות בין הקבוצה עם אי-ספיקת לב לקבוצה ללא אי-ספיקת לב. ספי סריקה נקבעו כערך p מתוקנן < 0.05 ו- |log2(Fold Change)| > 0.3. הניתוח הניב 1,348 DEGs, מתוכם 568 היו בעלי ביטוי מוגבר (upregulated) ו-780 היו בעלי ביטוי מופחת (downregulated). תרשים Volcano הציג את תוצאות הביטוי השונה, בעוד שמפת חום (heatmap) הדגימה את דפוסי הביטוי בין שתי הקבוצות (איור 6, איור 7).

ראשית, בוצע חיתוך של ה-DEGs עם גנים הקשורים למחלה שחולצו ממאגרי נתונים של מחלות, מה שהניב 407 גני מחלה חופפים. לאחר מכן, גנים אלו הוחתכו עם גנים שהם מטרות תרופתיות, דבר שהוביל ל-18 גנים חופפים. ניתוח PPI של 18 הגנים הניב רשת עם 18 צמתים ו-10 קצוות אינטראקציה. מבין כל הצמתים, HSP90AA1 ו-STAT1 הראו את ערכי הדרגה הגבוהים ביותר. שני המועמדים למרכזים טרנסקריפטומיים (hub candidates) עגנו (docked) מול חמישה תרכובות בעדיפות גבוהה: β-sitosterol, alisol C, benzoylnapelline, dihydrocapsaicin, ו-kaempferol. ציוני ה-Vina שהתקבלו היו שליליים בכל הזוגות שנבדקו; STAT1 עם alisol C הניב את הערך השלילי ביותר (-9.2 kcal/mol), וכל זוג שהופק מ-GEO קיבל ציון נמוך מ- -5 kcal/mol. ערכים אלו הם תחזיות עגון השוואתיות ואינם קובעים זיקה, פעילות או אפקט ביולוגי.

תוצאות עגינה מולקולרית (Molecular docking)
עגינה שימשה להשוואת רכיבים בעדיפות גבוהה עם מרכזים (hubs) הקשורים ל-CHF מהניתוחים של הרשת ושל GEO. אלה כללו את AKT1, IL6, TNF, SRC ו-ESR1 מתוך כרייה של מאגרי נתונים של מחלות, כמו גם את הגנים המרכזיים HSP90AA1 ו-STAT1 שהופקו מ-GEO. הליך העגינה מתואר בסעיף הפרוטוקול. טבלה 2 מסכמת את מטריצת הציונים החזויים עבור התרכובות בעדיפות גבוהה והמטרות הקשורות ל-CHF משני מקורות הניתוח. Alisol C קיבל ציון שלילי יותר מ-7- kcal/mol עם AKT1 ו-SRC, בעוד ש-benzoylnapelline עבר את אותו סף תיאורי עבור TNF, AKT1 ו-SRC. כל הזוגות של גנים מרכזיים מתורגמי GEO ותרכובות קיבלו ציון נמוך מ-5- kcal/mol. מבין כל זוגות הליגנד-מטרה, STAT1 הניב את הציון השלילי ביותר עם alisol C (9.2- kcal/mol) ו-benzoylnapelline (8.7- kcal/mol), מה שמעיד על הציונים החזויים השליליים ביותר בקרב הקומפלקסים שנבדקו, ולא על זיקה (affinity) ניסויית.

זמינות נתונים:
במחקר זה נותחו נתונים הזמינים לציבור. סדרת התעתוק GSE5406 זמינה במאגר NCBI Gene Expression Omnibus (GEO) תחת מספר גישה GSE5406. כל הנתונים והרשומות של הניתוחים שהופקו ונשמרו במהלך המחקר מסופקים בתיקיית הנתונים הגולמיים הנלווים (קובץ משלים 1). תיקייה זו כוללת את ביקורת התרכובות והמטרות, נתוני מקור של המטרות, קבצי רשת PPI, נתוני העשרה מאושרים, קוד ניתוח עבור GSE5406, קלטי עגינה (docking), פלטים, הגדרות ויומני רישום (logs), הדמיות עגינה, ומניפסט ומקראי קבצים.

figure-results-1
איור 1דיאגרמת ונ של מטרות תרופות ומטרות מחלות. האזור הכחול מייצג מטרות של Zhenwu Decoction בשילוב עם Wuling Powder, האזור הצהוב מייצג מטרות הקשורות ל-CHF, והאזור החופף מייצג את 143 המטרות המשותפות. המספרים מציינים את כמות המטרות ואת האחוזים. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מורחבת של דמות זו.

figure-results-2
איור 2רשת PPI (אינטראקציות חלבון-חלבון). צבע הצומת וגודלו מייצגים את הדרגה, כאשר צמתים גדולים יותר ובגוון אדום כהה יותר מצביעים על מטרות בעלות דרגה גבוהה יותר. קווים אפורים מייצגים קישורי PPI בעלי רמת ביטחון גבוהה. צמתים מבודדים אינם מוצגים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-3
איור 3: רשת תרופה-מחלה-מרכיב-מטרה. צבעי הצמתים מזהים את שמונה קבוצות הצמחים; צורת הצמתים מבדילה בין צמחים, מרכיבים ומטרות; גודל הצומת מייצג את הדרגה (degree); קווים אפורים מייצגים קשרי צמח-מרכיב וקשרי מרכיב-מטרה. אנא לחצו כאן להצגת גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-4
איור 4: ניתוח העשרה של GO. העמודים הירוקים, הכתומים והסגולים מייצגים תהליך ביולוגי (BP), רכיב תאי (CC) ותפקוד מולקולרי (MF), בהתאמה. גובה העמוד מציין את מדד ההעשרה, ומוצגים עשרת המונחים המובילים בכל קטגוריה. בניתוח CC נעשה שימוש ברשימת פגיעות של 60 גנים, בעוד שבניתוחי BP ו-MF נעשה שימוש בקלט של 143 גנים שהם מטרות משותפות; לפיכך, הקטגוריות מוצגות באופן תיאורי ואינן מאוחדות כמותית. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-5
איור 5: ניתוח העשראה של KEGG. מיקום הנקודה מראה את יחס ההעשראה, גודל הנקודה מראה את מספר הגנים, והצבע מקודד את -log10(p), כאשר צבעים חמים יותר מעידים על ערכי p קטנים יותר. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-6
איור 6: תרשים Volcano של גנים בעלי ביטוי דיפרנציאלי. נקודות אדומות מייצגות גנים עם ביטוי מוגבר (upregulated) ונקודות כחולות מייצגות גנים עם ביטוי מופחת (downregulated) בספיגים שצוינו. הציר האנכי הוא -log10(adjusted p value), הציר האופקי הוא log2(Fold Change), וקווים מקווקווים מצביעים על adjusted p value < 0.05 ו- |log2(Fold Change)| > 0.3. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-7
איור 7: מפת חום של DEGs. מפת החום מציגה את 50 ה-DEGs המובילים; צבעים אדומים וכחולים מעידים על ביטוי גבוה ונמוך יחסית, בהתאמה, לאחר נרמול שורות (row-wise scaling). ההערה העליונה מזהה את קבוצות הביקורת, הקרדיומיופתיה אידיופתית והקרדיומיופתיה איסכמית. אנא לחצו כאן כדי להציג גרסה מורחבת של איור זה.

שם החלבוןסמל גןמעלה
AKT סרין/תראונין קינאז 1AKT194
אינטרלוקין-6IL691
גורם נמק גידוליTNF91
proto-oncogene SRC, טירוזין קינאז שאינו רצפטורמקור78
קולטן אסטרוגן 1ESR177
לימפומה/לוקמיה של תאי B 2BCL274
קספאז 3CASP372
קולטן מופעל על ידי משכפלי פרוקסיסומים גמאPPARG70
פרוסטגלנדין-אנדופרוקסיד סינתטאז 2PTGS269
מטריקס מטלופרוטאינאז 9MMP968

טבלה 1: גנים מרכזיים וערכי דרגה. ערכי הדרגה לקוחים מרשת תרופה-מחלה-רכיב-מטרה בעלת 384 צמתים ו-615 קשתות, ולא מרשת PPI נפרדת בעלת 143 צמתים ו-292 קשתות. נעשה שימוש בסמלי גנים רשמיים.

גן מטרהβסיטוסטרול-אליסול Cבנזואילנפליןדיהידרוקפסאיציןקמפ l רול
AKT1-6.2-7.0-7.2-4.8-5.9
IL6-5.7-6.6-6.1-4.0-4.6
TNF-5.5-6.8-7.6-5.0-6.3
מקור-5.2-8.0-8.0-5.6-6.9
ESR1-3.2-6.7-7.9-4.3-3.2
STAT1-6.1-9.2-8.7-5.3-8.6
HSP90AA1-6.4-6.9-7.1-5.4-7.3

טבלה 2: ציוני עגינה מולקולרית (Molecular docking). הערכים הם ציוני עגינה חזויים ב-kcal/mol; ערכים שליליים יותר מעידים על תנוחות חזויות נוחות יותר בריצה זו ואינם קובעים זיקה או פעילות ביולוגית.

קובץ משלים 1: תיקיית נתונים גולמיים משלימים. אנא לחצו כאן להורדת קובץ זה.

דיון

אי-ספיקת לב כרונית (CHF) דורשת ניהול קליני ארוך טווח ולעיתים קרובות היא כרוכה במשטרי תרופות מורכבים. מחקרים של Wang JX ו-Zhang S11 ומחקרים אחרים מצביעים על כך שטיפול תרופתי קונבנציונלי משולב לטווח ארוך עשוי להפחית את ההיענות לטיפול. היענות נמוכה עלולה להגביר את הסיכון לאשפוז חוזר ולתוצאות רגשיות שליליות. התרופות הזמינות מתמקדות בעיקר בשליטה בתסמינים ובהאטה של רמודלינג החדרים. ההנחיות הלאומיות לניהול אי-ספיקת לב בסין משנת 202312 ממליצות להוסיף את המעורר של גואנילט ציקלאז מסיס, vericiguat, לטיפול GDMT בחולים עם החמרה של אי-ספיקת לב בעת האחרונה. למרות זאת, נותרו מספר אתגרים בניהול אי-ספיקת לב. קרדיומיוציטים הם תאים בעלי דיפרנציאציה סופית ויכולת רגנרטיבית מוגבלת, ולכן פגיעה בשריר הלב מתקדמת לעיתים קרובות באופן בלתי הפיך. התרופות הקיימות מעכבות בעיקר פיברוזיס של שריר הלב ורמודלינג של החדרים, במקום להפוך באופן מלא נזק מבני קיים.

בתיאוריית ה-TCM, הפתוגנזה של CHF קשורה קשר הדוק להפרעה בויסות ה-qi-blood. הקונסנזוס המומחים לגבי מינוח TCM של אי-ספיקת לב13 מגדיר את "Xin Shui" (בצקת בלב) ואת "Fei Yin" (הצטברות נוזלים בריאות) כמונחי מחלה סטנדרטיים ב-TCM עבור CHF. שתי המרשמים מחממים את ה-yang ומעודדים הפרשת נוזלים, אך האינדיקציות המסורתיות שלהם מדגישות מיקומים ודפוסים שונים של המחלה. באופן מסורתי, Zhenwu Decoction משמש לחימום ה-yang ולהסרת לחות שהצטברה בחסר yang של הטחול והכליות. המרשם, שסופד לראשונה בשורות 82 ו-316 של ה-Treatise on Febrile Diseases14, שימש במקור למחלה בשלב ה-yang המסובכת מפגיעה ב-yang עקב הזעה מוגברת, ולתסמונת shaoyin המאופיינת בחסר yang והצפת מים. הפתוגנזה הבסיסית המטופלת על ידי Zhenwu Decoction היא אי-ספיקת yang של הכליות עם הצטברות נוזלים דיפוזית. פעולותיו המסורתיות מתוארות כחימום הכליות, חיזוק ה-yang, ויסות ה-qi וקידום סילוק נוזלים. ה-Synopsis of Prescriptions of the Golden Chamber14 מתעד גם את השימוש ב-Zhenwu Decoction להצטברות נוזלים גדושה, כיוון שכבדות וכאבים בגפיים במצב זה תואמים את ההתוויה הטיפולית של המרשם. Wuling Powder מתועד בשורות 71, 72, 73, 74 ו-141 של ה-Treatise on Febrile Diseases. הוא משמש בעיקר לתסמונת הצטברות מים בשלפוחית ה-Taiyang. הפתוגנזה שלו כוללת גורמים פתוגניים חיצוניים שלא נפתרו בשלב ה-Taiyang, הצטברות מים ב-lower jiao, פגיעה בטרנספורמציית ה-qi של ה-triple-jiao והפרעה בחלוקת נוזלי הגוף. מבחינה קלינית, שינויים אלו באים לידי ביטוי כצמא עם רצון לשתות ודיסוריה. במקרים חמורים, הצטברות מוגברת של נוזלים חוסמת את ה-triple jiao וגולשת, מה שיוצר זרימת מים הפוכה עם הקאות לאחר שתייה. בהתאם לכך, Wuling Powder משמש להשבת טרנספורמציית ה-qi ולהקל על הפרשת מים.

מחקר פרמקולוגי שנערך על ידי Zheng Minghao ושות' בנוגע ל-Zhenwu Decoction לטיפול ב-CHF15 דיווח על LVSP גבוה יותר ו-LVEDP נמוך יותר לאחר חשיפה ל-aconitine/mesaconitine, ממצאים שפורשו כשיפור בתפקוד הסיסטולי והדיאסטולי. בחולדות עם CHF, paeoniflorin נקשר לוויסות של סיגנלינג TGF-β1/Smad, לפחות remodeling ולתפקוד לבבי טוב יותר. Atractylenolide III ו-kaempferol נקשרו להפחתה של apoptosis של cardiomyocytes, בעוד ש-poricoic acid ו-gingerol מדווחים כבעלי פעילות אנטי-דלקתית ואנטי-חמצונית. Higenamine ו-paeoniflorin עשויים גם לשפר מחזורי סידן חריגים על ידי הפחתת ריכוז הסידן התוך-תאי. Chen Jiye ושות'16 דיווחו כי הרכיבים הביואקטיביים העיקריים של Wuling Powder, hederagenin ו-β-sitosterol, מעניקים הגנה קרדיו-וסקולרית על ידי הורדת כולסטרול, ויסות תפקוד אנדותליאלי, הגברת קיבולת אנטי-חמצונית והפחתת דלקת. חולים עם CHF בשלב סופי מראים לעיתים קרובות דפוסי שילוב של חסר ועודף. חסר yang של הלב והכליות מייצג את הפתוגנזה השורשית, בעוד ששימור נוזלים חמור מייצג את הביטוי הענפי. כאשר נוזלים שנשמרו מתפשטים דרך ה-triple jiao, פלישה ל-upper jiao, ללב ולריאות גורמת לדפיקות לב, שיעול וקוצר נשימה. במקרים חמורים, הצפה של נוזלים בלב ובריאות מובילה ל-orthopnea. הצטברות נוזלים ב-middle jiao משבשת את ההובלה והטרנספורמציה של הטחול והקיבה, מה שגורם לאנורקסיה ונפיחות בבטן. שימור נוזלים ב-lower jiao גורם לבצקת בקרסול ולהפרשה מאטה של שתן. תבנית זו מספקת את הרציונל של ה-TCM לשקילת השילוב ככזה המטפל הן בחסר השורשי והן בשימור הנוזלים הענפי. עדויות מצטברות מרמזות כי פורמולות צמחים סיניות עשויות לטפל ב-CHF על ידי ויסות של נתיבים ומטרות מרובים, כולל תפקוד מיטוכונדריאלי ומטבוליזם אנרגטי של השריר הלבבי16, כמו גם את נתיבי הסיגנלינג של TGF-β17 ו-NF-κB18.

הרציונל לתאימות הנוסחה הוא פרמקולוגי ותיאורטי על פי הרפואה הסינית המסורתית (TCM). זרימת העבודה החשבונית הנוכחית לא בחנה סינרגיה, לא ביססה השפעות פרמקולוגיות חדשות של השילוב, ולא השוותה את הנוסחה לטיפול רפואי המונחה על ידי קווי הנחיה. כמו כן, היא לא העריכה אינטראקציות בין צמחים לתרופות, קשרי חשיפה-תגובה או רעילות לא ספציפית (off-target toxicity). מגבלות אלו מונעות מהתוצאות הנוכחיות לתמוך בהמלצות להחלפת טיפול או לשילוב טיפולים.

המחקר הנוכחי מרמז כי Zhenwu Decoction בשילוב עם Wuling Powder עשוי להשפיע על תהליכים הקשורים ל-CHF באמצעות השפעות מתואמות חזויות של מספר מרכיבים ביו-אקטיביים, כולל β-sitosterol (BS), alisol C, benzoylnapelline, dihydrocapsaicin (DHC), ו-kaempferol (KAE). BS הוא פיטוסטרול הנפוץ בשרבילי רפואה ובנוסחה זו הוא נגזר מ-Paeoniae Radix Alba, Zingiberis Rhizoma Recens, ו-Cinnamomi Ramulus19. מכיוון שמבנהו דומה לכ того של כולסטרול, BS מתחרה עם כולסטרול על אתרי קישור, מפחית את רמת הכולסטרול החופשי בסרום ומעודד ליפוליזה20. יש לו גם פעילויות אנטי-אתרוסקלרוטיות, נוגדות חמצון, אנטי-דלקתיות ואנטי-בקטריאליות21. רשומת מסד הנתונים שייכה את dihydrocapsaicin ל-Zingiberis Rhizoma Recens, ומחקרים קודמים22,23 תומכים בתכונותיו כנוגדי דלקת, נוגדי אפופטוזיס ומפחיתי פגיעות כתוצאה מאיסכמיה-רפרפוזיה. Chen YM et al.24 זיהו את Raf-1 כמטרה ישירה של dihydrocapsaicin וקישרו את היווצרות קומפלקס Raf-1/ASK1 להפחתת הסטרס החמצוני ואפופטוזיס של קרדיומיוציטים לאחר אוטם שריר הלב חריף. Kaempferol הוא מרכיב ביו-אקטיבי מרכזי של Paeoniae Radix Alba. מחקרים קיימים מרמזים כי KAE מגן על קרדיומיוציטים מפני אוטופגיה מופרזת על ידי ויסות חיובי של שרשרת ה-PI3K/Akt/mTOR25, דיכוי ביטוי של חלבוני תעלות סידן תוך-תאיות26, ועיכוב של נתיב השרטוט MAPK/ERK27. MOL002410 זוהה כ-benzoylnapelline. המחקר המצוטט על benzoylaconine28 אינו תומך ניסויית ברשומת ה-docked המובחנת של benzoylnapelline. יחד, רכיבים אלו עשויים לתרום לטיפול ב-CHF באמצעות מנגנונים אנטי-דלקתיים, נוגדי חמצון ומפחיתי שומנים. דבר זה תומך בפרופיל הרגולטורי רב-נתיבי ורב-מטרתי של Zhenwu Decoction בשילוב עם Wuling Powder.

שורש אקוניט מעובד עשוי להכיל אלקלואידים מסוג אקוניטין, אך מחקר זה לא כימת את החשיפה למרכיבים, את קשרי מינון-תגובה או את הרעילות. כ consequently, לא ניתן לפרש את רשת הטיפול החזויה כהערכת בטיחות, ואפקטים אפשריים מחוץ למטרה (off-target effects) נותרו ללא פתרון.

דירוג לפי דרגה ברשת ה-PPI הציב את חמשת המועמדים הללו בראש הרשימה: AKT1, IL6, TNF, SRC ו-ESR1. AKT1, צומת מרכזי במסלול ה-PI3K/Akt/mTOR, היה בין המועמדים בעלי הדרגה הגבוהה ביותר. מסלול זה משתתף בשגשוג תאים (proliferation), אנגיוגנזה וטיפול בגליקוליפידים29. Wang X et al.30 זיהו ביטוי גבוה יותר של AKT1 בחולדות עם אי-ספיקת לב מאשר בעכברים בריאים של קבוצת הביקורת. Lou WZ et al.31 דיווחו כי kaempferol ומרכיבים קשורים מדכאים את מסלול ה-PI3K/Akt דרך הצומת המרכזי AKT1, ובכך מעכבים את שגשוג פיברובלסטים לבביים ומעכבים את התקדמות ה-CHF ואת רמיodeling החדרים. IL-6 ו-TNF הם ציטוקינים דלקתיים קלאסיים. מחקרים קודמים32 קשרו ציטוקינים וכימוקינים דלקתיים לרמיodeling של החדרים ולדיספונקציה מיוקרדיאלית על פני פנוטיפים שונים של אי-ספיקת לב. בקוהורט של 1,086 חולים, Berger et al.33 קשרו ריכוזים גבוהים יותר של IL-6 לתוצאות קרדיווסקולריות שליליות ולעלייה ב-NT-proBNP. TNF קשור קשר הדוק לאנגיוגנזה ולתרומבוזה, ששתיהן תורמות לרמיodeling לבבי וחדרי. TNF עשוי לשמש כסמן ביולוגי לתחילת CHF34, וביטוי יתר שלו קשור לאירועים קרדיווסקולריים שליליים, לסיווג סיכונים של פגיעה מיוקרדיאלית ולפרוגנוזה. SRC מעורב בהיצמדות תאים, שגשוג ויצירת רדיקלים חופשיים (reactive oxygen species)35. ראיות מצביעות על כך שביטוי יתר של SRC מגביר את השיגנלינג של קולטנים בטא-אדרנרגיים (β-AR), מפעיל את מסלול ה-β-AR/Src/ERK ומתווך רמיodeling של החדרים36. מחקרים אחרים הציעו את SRC כמטרה פוטנציאלית להתערבות במחלות קרדיווסקולריות37. אסטרוגן מוכר רחבה כגורם cardioprotective בעל תכונות נוגדות דלקת, נוגדות חמצון ונוגדות טרשקלרוזיס38. לכן, ESR1, המקודד לקולטן אסטרוגן אלפא, הוא מטרה טיפולית פוטנציאלית להגנה לבבית. Fukuma N et al.39 הבהירו את ההשפעות המגנות על הלב של קולטני אסטרוגן על ידי חסימה סלקטיבית של שיגנלינג לא-גנומי של קולטן אסטרוגן אלפא בעכברים. בניגוד למחקרים המתמקדים בתרכובת אחת או במסלול אחד, זרימת העבודה הנוכחית ביצעה הצלבה בין כיסוי מטרות הנגזר מהפורמולה לבין רשת PPI של המחלה והקשר טרנסקריפטומי מיוקרדיאלי. אינטגרציה זו מצמצמת את סדרי העדיפויות של המועמדים, אך היא נותרת אסוציאטיבית. קריטריון הגן-מרכזי (hub-gene) מזהה מועמדים בעלי קישוריות גבוהה למעקב, ולא מוכיח חשיבות סיבתית.

פרופיל ה-KEGG של המטרות המשותפות נשלט על ידי מונחי סיגנלינג של MAPK, PI3K-Akt, שומנים/טרש unhealthy (atherosclerosis), TNF, קולטני Toll-like ו-AGE-RAGE. יחד, נתיבים אלה ממפים תהליכים מרכזיים ב-CHF, כולל היפרטרופיה, פיברוזיס, דלקת, סטרס חמצוני ושקיעה מחדש של החדרים (ventricular remodeling). סיגנלינג של MAPK מתאם תגובות פרוליפרטיביות, אפופטוטיות, דלקתיות ופיברוטיות40. פעילות יתרה של MAPK עלולה לקדם פיברוזיס של השריר הלבבי ולהאיץ את השקיעה מחדש של החדרים41 ולהחמיר את אי-ספיקת הלב. סיגנלינג של PI3K-Akt מעורב בצמיחת תאים, אפופטוזה, נדידה ואנגיוגנזה. תפקידו בשקיעה מחדש של השלד התאי הפך נתיב זה למטרה פוטנציאלית בביולוגיה של הסרטן42. בתנאים פיזיולוגיים, נתיב ה-PI3K-Akt מגן על הלב על ידי שיפור התפקוד המיטוכונדריאלי, הפחתת הסטרס החמצוני ועכבת אפופטוזה של קרדיומיוציטים. מחקרים שפורסמו43 דיווחו על פעילות מודכאת של PI3K-Akt בקרדיומיוציטים במהלך אי-ספיקת לב, דבר העשוי להוביל לתפקוד לקוי של מיטוכונדריה ולהפרעה במטבוליזם של האנרגיה. עיכוב של נתיב זה יכול להפעיל גם קסקדות פרו-פיברוטיות כגון סיגנלינג של TGF-β ונתיבי קספאז הקשורים לאפופטוזה, ובכך לקדם שקיעה מחדש של החדרים ואובדן של קרדיומיוציטים. דיסליפידמיה קשורה למחלה כלילית של הלב, שהיא סיבה בסיסית שכיחה לאי-ספיקת לב קלינית. הנחיות אי-ספיקת הלב הסיניות משנת 2024 מונה הן את הדיסליפידמיה והן את מחלת כלי הלב כמספרי סיכון משותפים ל-CHF44. הנחיות אלו מעניקות המלצה בדרגה Class IA לטיפול מוקדם להורדת רמות השומנים למטרת מניעה. מחקרי מעקב של Li Tingting ו-Zhou Li et al.45,46, שכללו 70 ו-150 חולים עם אי-ספיקת לב, בהתאמה, דיווחו על ירידה פרוגרסיבית ברמות ה-HDL-C בנסיוב עם החמרת התפקוד הלבבי. עם זאת, השונות ברמות השומנים בנסיוב לא הייתה במתאם מובהק עם הפרוגנוזה. הדבר מרמז כי דיסליפידמיה עשויה שלא לפגוע ישירות בקרדיומיוציטים או לפגוע בתפקוד הלבבי. לכן, נתיב השומנים והטרש unhealthy עשוי להיות רלוונטי יותר למניעת CHF ולפירוש אתיוሎጂ מאשר לפגיעה ישירה בשריר הלבבי. TNF-α הוא ציטוקין דלקתי מרכזי ומניע עיקרי להתחלה ולהתקדמות של CHF34. ריכוזים גבוהים של TNF-α מדכאים את כושר התכווצות השריר הלבבי וקשורים באופן חיובי לתמותה מכל סיבה47. מערכת העצבים הסימפתטית היא מתווך נוירו-הומורלי חשוב של שקיעה מחדש של החדרים. ויסות חיובי מוגבר של TNF-α עלול לפגוע בתפקוד העצבים הסימפתטיים, להשרות תפקוד לקוי של $\beta$-רספטורים, להמריץ שחרור קטכולמינים48 ולהחמיר את השקיעה מחדש של החדרים. נתיבי קולטני Toll-like מזהים PAMPs ו-DAMPs ובכך מתחילים סיגנלינג של מערכת החיסון המולדת49. הפעלה מתמשכת עלולה לקדם דלקת ופגיעה בשריר הלבבי. Ye S et al.50 דיווחו כי חסר של TLR2 בקרדיומיוציטים הנמיך דלקת, היפרטרופיה ופיברוזיס אינטרסטיציאלית המונעים על ידי Ang II. השיפור חל במקביל להפעלה חלשה יותר של NF-κB/MAPK במורד הנתיב ולפגיעה מופחתת בשריר הלבבי. הביולוגיה של AGE-RAGE רלוונטית גם מחוץ לסוכרת. תחת עקה לבבית של הזדקנות, איסכמיה, עומס לחץ או דלקת, AGEs עלולים להצטבר ולהפעיל את RAGE, ובכך להגביר סטרס חמצוני, דלקת ופיברוזיס התורמים לשקיעה מחדש של החדרים ול-CHF51. פרמקולוגיה של רשתים לוכדת את רוחב הכיסוי של מרכיב-מטרה הנגזר מהפורמולה, בעוד ש-GEO מספק הקשר של רקמת-מחלה. לכן, החיתוך ביניהם שימושי לתיעדוף היפותזות במחקר של פורמולות TCM מורכבות, אך אין לתאר זאת כתיקוף טרנסקריפטומי או פרמקולוגי.

מגבלות: בנוסף להיעדר תיקוף in vitro ו-in vivo, מחקר זה השתמש במערך נתונים בודד של microarray לגילוי והסתמך על הערות (annotations) ממאגרי נתונים ועל ספי סריקה. רשתות עגון (docking grids) רחבות המקיפות רצפטורים תומכות בדירוג גשש ולא באישור אתר קשירה, וגרסאות מדויקות של תיקוני חבילה (package patches) לא נשמרו. בנוסף, קבצי PDBQT של פלט התנוחה (pose-output) נשמרו עבור חמישה זוגות בלבד של HSP90AA1-compound; קבצי פלט התנוחה עבור 30 זוגות המטרה-compound הנותרים לא נשמרו. ניתוח ה-GO-CC השתמש ברשימת פגיעות של 60 גנים במקום ב-143 הגנים ששימשו כקלט עבור BP/MF/KEGG; לפיכך, קטגוריות אלו לא אגדו באופן כמותי. לא היה זמין סט תיקוף טרנסקריפטומי עצמאי או סימולציית דינמיקה מולקולרית.

כיוונים עתידיים: עבודות עתידיות צריכות לתקף את HSP90AA1, STAT1 ואת התרכובות בעדיפות גבוהה במודלים של היפוקסיה/reoxygenation בתאי שריר לב (cardiomyocytes) ובמודלים מתאימים של בעלי חיים, להשוות את הפורמולה לטיפולים המומלצים על פי הנחיות (guideline-directed therapies), להעריך אינטראקציות בין צמחים לתרופות ורעילות הקשורה לאקוניט (aconite), ולבחון תחזיות עגינה (docking) באמצעות בדיקות ביוכימיות או תאיות אורתוגונליות.

לסיכום, שילוב של פרמקולוגיה של רשתות, נתונים טרנסקריפטומיים של השריר הלבבי, אנליזת העשרה וסימולציית עגינה מולקולרית (molecular docking) תעתה רכיבים, מטרות ומסלולים מועמדים שעשויים להיות קשורים לשילוב של מרשם Zhenwu עם אבקת Wuling ב-CHF. ההתלכדות של תחזיות מטרות הקשורות למרשם עם שינויים בביטוי הקשורים למחלה זיהתה את HSP90AA1 ואת STAT1 כמועמדים להמשך חקירה, בעוד שאנליזת העגינה תעתה זוגות נבחרים של רכיבים-מטרות לבדיקה ניסיונית. ממצאים אלו מספקים מסגרת להצבת היפותזות ולא מהווים הוכחה ליעילות קלינית או למנגנון מולקולרי מתוקף, והם דורשים אישור במערכות ניסיוניות עצמאיות.

גילויים

המחברים מדווחים כי אין להם ניגודי עניינים הקשורים למחקר זה.

תודות

לא רלוונטי.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
AutoDock VinaCCSB-Scrippsv1.2.6נעשה שימוש בגרסת שורת הפקודה (Command-line); הגרסה הרשמית הנוכחית היא v1.2.7; הגדרות התצורה שנעשה בהן שימוש הן ברירת המחדל של ה-CLI עבור exhaustiveness 8 ו-num_modes 9. https://github.com/ccsb-scripps/AutoDock-Vina/releases
AutoDockToolsמכון סקריפס למחקר (The Scripps Research Institute)v1.5.7הכנת קולטן/ליגנד; הגרסה ששימשה בניתוח. https://autodock.scripps.edu/
Bioconductorפרויקט Bioconductorגרסת תאימות 3.16סביבה תואמת R 4.2; גרסה נוכחית 3.23. https://bioconductor.org/about/release-announcements/
Cytoscape Desktopקונסורציום Cytoscapev3.7.1גרסת הוויזואליזציה/ניתוח רשתים שבה נעשה שימוש; גרסה עדכנית v3.10.4. https://cytoscape.org/download.html
DisGeNETפתרונות בביו-אינפורמטיקה רפואיתגרסה 25.4שליפת גנים הקשורים לאי-ספיקת לב (CHF); חיפוש נערך ב-2026-02-10. https://disgenet.com/
DrugBankאנליטיקה אישית של בריאות OMxv6.0שליפת גנים הקשורים ל-CHF; חיפוש נערך ב-2026-02-12. https://go.drugbank.com/
GeneCardsמכון ויצמן למדעמאגר נתונים מקווןשליפת גנים הקשורים ל-CHF; חיפוש נערך ב-2026-02-10. https://www.genecards.org/
GEO / GSE5406NCBIGSE5406; GPL96סדרת מערכי מיקרו (microarray) של חדר שמאלי אנושי, מנורמלת בשיטת RMA. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE5406
hgu133a.dbBioconductorסביבת Bioconductor 3.16אנוטציה של גששים עבור Affymetrix Human Genome U133A; גרסת תיקון (patch) מדויקת לא נשמרה. https://bioconductor.org/packages/hgu133a.db/
limmaBioconductorסביבת Bioconductor 3.16ניתוח ביטוי דיפרנציאלי; גרסת תיקון (patch) מדויקת לא נשמרה. https://bioconductor.org/packages/limma/
MacBookתפוחמעבד M4תחנת עבודה חישובית מקומית; מפרט הזיכרון לא נשמר. https://www.apple.com/mac/
MetascapeMetascapeגרסה 3.5העשרה של GO/KEGG; חותם זמן מדויק של הגישה לא נשמר. https://metascape.org/
Microsoft ExcelMicrosoftיישום שולחניאוצרות נתונים/ייצוא; בניית האפליקציה לא נשמרה. https://www.microsoft.com/microsoft-365/excel
OMIMאוניברסיטת ג'ונס הופקינסמאגר נתונים מקווןשליפת גנים הקשורים ל-CHF; חיפוש נערך ב-2026-02-10. https://www.omim.org/
Open Babelפרויקט Open Babelהגרסה לא נשמרההמרה של מבנה במסגרת זרימת עבודה של עגינה (docking). https://openbabel.org/
PharmGKBPharmGKBמאגר נתונים מקווןשליפת גנים הקשורים ל-CHF; חיפוש בתאריך 2026-02-12. https://www.pharmgkb.org/
PubChemNCBIמאגר נתונים רשתיהשלמת SMILES ומבנה. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/
PyMOLשריבהöדינגרגרסה לא נשמרהעיבוד מקדים של חלבונים וויזואליזציה של פוזה. https://www.pymol.org/
RR Foundation4.2.0+משפחת הגרסאות תועדה לצורך ניתוח; הגרסה הנוכחית היא 4.6. https://www.r-project.org/
RCSB Protein Data BankRCSB PDBארכיון רשתמבני גבישי โปรטאין. https://www.rcsb.org/
RStudioהנח2026.04.0+526סביבת הפיתוח המשולבת (IDE) לניתוח נרשמה בהערת הגרסה. https://posit.co/download/rstudio-desktop/
נא לספק את הטקסט באנגלית שברצונך לתרגם.קונסורציום STRINGשירות רשתHomo sapiens; ביטחון >0.9; מטא-נתוני גרסה/סשן לא נשמרו. https://string-db.org/
SwissADMESIB Swiss Institute of Bioinformaticsשירות רשתסריקת ADME וכללי ליפינסקי (Lipinski-rule); גרסה מקומית אינה רלוונטית. https://www.swissadme.ch/
SwissTargetPredictionSIB המכון השווייצרי לביואינפורמטיקהעדכון מרכזי משנת 2019*Homo sapiens*; הסתברות >0.02; נחפש ב-2026-02-10. https://www.swisstargetprediction.ch/
TCMSPנורת'ווסט A&אוניברסיטת Fv2.3שליפת תרכובות; חיפוש נערך ב-2026-02-07. https://tcmsp-e.com/
TTDמאגר נתונים של מטרות טיפוליותמהדורה 2026שליפת גנים הקשורים ל-CHF; חיפוש נערך ב-2026-02-12. https://ttd.idrblab.cn/
UniProtKBUniProt Consortiumגרסה 2026_01סמלי גנים של Homo sapiens שעברו סטנדרטיזציה ובדיקה. https://www.uniprot.org/
VennyCNB-CSICגרסה 2.1.0ויזואליזציה של חיתוך קבוצות מטרה. https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/

מקורות

  1. McDonagh TA, et al. 2021 ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure. Eur Heart J. 2021;42(36):3599-3726.
  2. Yang X, et al. The evolving burden of heart failure in China: a 34-year subnational analysis of trends and causes from the Global Burden of Disease Study 2023. Mil Med Res. 2025;12(1):65.
  3. Tang KH. Study on Zhenwu Decoction combined with Wuling Powder in the treatment of heart failure with yang deficiency and water flooding syndrome. Chin Med Guide. 2024;22(14):153-155.
  4. National Pharmacopoeia Commission. Pharmacopoeia of the People's Republic of China. 2025 ed. China Medical Science Press; Beijing; 2025.
  5. Daina A, Michielin O, Zoete V. SwissADME: a free web tool to evaluate pharmacokinetics, drug-likeness and medicinal chemistry friendliness of small molecules. Sci Rep. 2017;7:42717.
  6. Ru J, et al. TCMSP: a database of systems pharmacology for drug discovery from herbal medicines. J Cheminform. 2014;6:13.
  7. Daina A, Michielin O, Zoete V. SwissTargetPrediction: updated data and new features for efficient prediction of protein targets of small molecules. Nucleic Acids Res. 2019;47(W1):W357-W364.
  8. Zhou Y, et al. Metascape provides a biologist-oriented resource for the analysis of systems-level datasets. Nat Commun. 2019;10:1523.
  9. Hannenhalli S, et al. Transcriptional genomics associates FOX transcription factors with human heart failure. Circulation. 2006;114(12):1269-1276.
  10. Shahzadi Z, et al. Network pharmacology and molecular docking: combined computational approaches to explore the antihypertensive potential of Fabaceae species. Bioresour Bioprocess. 2024;11:53.
  11. Wang JX, Zhang S. Correlation between medication adherence, coping styles and depression in patients with chronic heart failure. J Int Psychiatry. 2026;53(1):225-228.
  12. National Center for Cardiovascular Diseases, Heart Failure Professional Committee of National Cardiovascular Experts Committee, Heart Failure Committee of Chinese Medical Doctor Association, et al. 2023 National guidelines for heart failure. Chin J Heart Fail Cardiomyopathies. 2023;7(4):215-311.
  13. Dong GJ, Wei Y. Expert consensus on TCM disease nomenclature of heart failure. Chin Arch Tradit Chin Med. 2025;43(7):253-258.
  14. Zhang ZJ. Treatise on Febrile Diseases. Qian CC, collator. People's Medical Publishing House; Beijing; 2005. p. 22-23.
  15. Zheng MH, Guo D. Research progress on active ingredients and mechanism of Zhenwu Decoction in the treatment of chronic heart failure. China J Tradit Chin Med Pharm. 2024;39(11):6007-6011.
  16. Chen L, Yu D, Ling S, Xu JW. Mechanism of tonifying-kidney Chinese herbal medicine in the treatment of chronic heart failure. Front Cardiovasc Med. 2022;9:988360.
  17. Wang Y, et al. A review of Chinese herbal medicine for the treatment of chronic heart failure. Curr Pharm Des. 2017;23(34):5115-5124.
  18. He Y, et al. Clinical evidence and potential mechanisms of traditional Chinese medicine for the treatment of chronic gastritis: an updated systematic review and meta-analysis. J Herb Med. 2023;42:100761.
  19. Wang H, et al. β-Sitosterol as a promising anticancer agent for chemoprevention and chemotherapy: mechanisms of action and future prospects. Adv Nutr. 2023;14(5):1085-1110.
  20. Dwivedi J, et al. Aspects of β-sitosterol's pharmacology, nutrition and analysis. Curr Pharm Biotechnol. 2025;26(14):2234-2256.
  21. Khan Z, et al. Multifunctional roles and pharmacological potential of β-sitosterol: emerging evidence toward clinical applications. Chem Biol Interact. 2022;365:110117.
  22. Jittiwat J, Suksamrarn A, Tocharus C, Tocharus J. Dihydrocapsaicin effectively mitigates cerebral ischemia-induced pathological changes in vivo, partly via antioxidant and anti-apoptotic pathways. Life Sci. 2021;283:119842.
  23. Lai Y, et al. Dihydrocapsaicin suppresses the STING-mediated accumulation of ROS and NLRP3 inflammasome and alleviates apoptosis after ischemia-reperfusion injury of perforator skin flap. Phytother Res. 2024;38(5):2539-2559.
  24. Chen Y, et al. Dihydrocapsaicin attenuates oxidative stress and apoptosis in acute myocardial infarction via promoting Raf-1/ASK1 complex formation. Phytomedicine. 2025;146:157126.
  25. Li YX, Liu SY. Kaempferol alleviates myocardial injury in rats with coronary heart disease via regulating the PI3K/AKT/mTOR pathway. Chin J Histochem Cytochem. 2025;34(5):439-445.
  26. Wu JP, Chen JJ, Yuan Q, et al. Effects and mechanisms of kaempferol on cardiomyocyte apoptosis induced by hypoxia/reoxygenation injury. Shaanxi Med J. 2024;53(1):3-7,18.
  27. Chen MJ, Li XD, Wang NN. Effects and mechanisms of kaempferol on cardiac function in rat models of chronic heart failure. Prog Anat Sci. 2023;29(1):18-20,24.
  28. Zhou WM, Lang SK, Ge X, et al. Benzoylaconine alleviates oxygen-glucose deprivation/reoxygenation-induced cardiomyocyte injury via the phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B pathway. Chin J Geriatr Heart Brain Vessel Dis. 2025;27(2):211-216.
  29. Brand CS, Lighthouse JK, Trembley MA. Protective transcriptional mechanisms in cardiomyocytes and cardiac fibroblasts. J Mol Cell Cardiol. 2019;132:1-12.
  30. Wang X, Chen ZQ, Li L, et al. Effects of Zhenwu Decoction on cardiomyocyte apoptosis and PI3K-AKT pathway in heart failure rats. Chin J Comp Med. 2022;32(7):27-33,57.
  31. Lou WZ, Huang SS, Chen BS. Mechanism analysis of Ginkgo biloba leaves against chronic heart failure. Zhejiang Clin Med J. 2026;28(1):32-37.
  32. Hanna A, Frangogiannis NG. Inflammatory cytokines and chemokines as therapeutic targets in heart failure. Cardiovasc Drugs Ther. 2020;34(6):849-863.
  33. Berger M, et al. IL-6 and hsCRP predict cardiovascular mortality in patients with heart failure with preserved ejection fraction. ESC Heart Fail. 2024;11(6):3607-3615.
  34. Zhang H, Dhalla NS. The role of pro-inflammatory cytokines in the pathogenesis of cardiovascular disease. Int J Mol Sci. 2024;25(2):1082.
  35. Wu PL, Wei M, Zhu W. Src signaling pathway and its role in the pathophysiology of heart failure. Int J Cardiovasc Dis. 2013;40(1):6-8,15.
  36. Li W, et al. Src tyrosine kinase promotes cardiac remodeling induced by chronic sympathetic activation. Biosci Rep. 2023;43(10):BSR20231097.
  37. Zhai Y, et al. Src-family protein tyrosine kinases: a promising target for treating cardiovascular diseases. Int J Med Sci. 2021;18(5):1216-1224.
  38. Qian C, Liu J, Liu H. Targeting estrogen receptor signaling for treating heart failure. Heart Fail Rev. 2024;29(1):125-131.
  39. Fukuma N, et al. Estrogen receptor-α non-nuclear signaling confers cardioprotection and is essential to cGMP-PDE5 inhibition efficacy. JACC Basic Transl Sci. 2020;5(3):282-295.
  40. Sun Y, et al. Signaling pathway of MAPK/ERK in cell proliferation, differentiation, migration, senescence and apoptosis. J Recept Signal Transduct Res. 2015;35(6):600-604.
  41. Zhang Z, et al. Targeting MAPK-ERK/JNK pathway: a potential intervention mechanism of myocardial fibrosis in heart failure. Biomed Pharmacother. 2024;173:116413.
  42. Deng S, et al. PI3K/AKT signaling tips the balance of cytoskeletal forces for cancer progression. Cancers (Basel). 2022;14(7):1652.
  43. Ghafouri-Fard S, et al. Interplay between PI3K/AKT pathway and heart disorders. Mol Biol Rep. 2022;49(10):9767-9781.
  44. Cardiovascular Branch of Chinese Medical Association, Cardiovascular Physicians Branch of Chinese Medical Doctor Association, Heart Failure Professional Committee of Chinese Medical Doctor Association, et al. 2024 Chinese guidelines for the diagnosis and treatment of heart failure. Chin J Cardiovasc Dis. 2024;52(3):235-275.
  45. Li TT, et al. Correlations of BNP, Hcy and blood lipid levels with cardiac function and prognosis in elderly patients with chronic heart failure. Chin J Evid Based Cardiovasc Med. 2021;13(9):1050-1053.
  46. Zhou L. Clinical study on TCM syndrome types, blood lipid levels and cardiac function in 150 patients with chronic heart failure. Guide China Med. 2024;22(12):77-79.
  47. Müller-Ehmsen J, Schwinger RH. TNF and congestive heart failure: therapeutic possibilities. Expert Opin Ther Targets. 2004;8(3):203-209.
  48. Arvunescu AM, et al. Inflammation in heart failure—future perspectives. J Clin Med. 2023;12(24):7738.
  49. Yu L, Feng Z. The role of Toll-like receptor signaling in the progression of heart failure. Mediators Inflamm. 2018;2018:9874109.
  50. Ye S, et al. Toll-like receptor 2 signaling deficiency in cardiac cells ameliorates Ang II-induced cardiac inflammation and remodeling. Transl Res. 2021;233:62-76.
  51. Vianello E, et al. The advanced glycation end-products (AGE)-receptor for AGE system (RAGE): an inflammatory pathway linking obesity and cardiovascular diseases. Int J Mol Sci. 2025;26(8):3707.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

סריקת תרכובותמיפוי מטרותגנים בעלי ביטוי שונהנתיב PI3K-Akt
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.