项目文章Clin Transl Med（IF 10.6）| 成分组+网络药理学+多组学揭示参仙升脉改善人心肌细胞搏动的分子机制

人源iPSC-CMs细胞

基于UPLC-QTOF-MS/MS和GC–MS与标准中药化学品进行比较，对SXSM的单体成分进行鉴定，去除重复和异构体后，共鉴定出262种候选化合物，列出了一些具有代表性单体组分的化学结构。

基于STRING数据库，构建了化合物和疾病潜在靶标的蛋白质互作网络，得到了150个核心靶标。作者将上述核心靶标进行了GO和KEGG通路富集分析，GO结果表明SXSM可能增加细胞内磷酸化水平并调节细胞内能量代谢环境。KEGG结果发现磷酸化相关的信号转导途径显著富集。

经过药物浓度梯度筛选，最终确定用0.55mg/ml 的SXSM处理人源iPSC-CM细胞1h后收集细胞进行转录组，蛋白组和代谢组分析。

转录组：共筛选到345个差异基因（DEG）。基于GO数据库的GSEA通路富集分析，发现三种钙相关途径的活性增加，也证实了网络药理学中所示的能量代谢的动员作用，并与网络药理学中显示的抗凋亡作用一致，心肌细胞凋亡途径受到抑制；而基于KEGG数据库的GSEA分析发现花生四烯酸代谢具有显著下调趋势。另外，检测到一些显著差异的可变剪接（AS）事件。随后，对从五种AS形式中获得的基因进行KEGG富集分析，结果表明与剪接体、心率升高、能量、钙、磷酸化和抗细胞凋亡直接相关。

蛋白质组：共鉴定到190种差异蛋白。KEGG富集分析结果显示：1）SXSM给药导致人源iPSC-CMs的结构基础稳定，兴奋性收缩偶联增强；2）SXSM给药主要基于氧化磷酸化和TCA循环实现在人源iPSC-CMs上的能量动员；3）剪接体途径（ko03040）在转录组AS（A5SS，RI）和蛋白质组中均富集。SF3B1在转录组AS中检测到，并在蛋白质组中升高，它有助于心肌细胞的能量代谢从脂肪酸代谢（FAO）向糖酵解转变。

代谢组：共检测到138种显著差异代谢物（pos 110，neg 68），并基于KEGG和SMPDB进行了富集分析。结果显示抗衰老和抗细胞凋亡相关途径，以及TCA循环和能量代谢相关的途径显著富集。

作者进一步对三种组学进行了联合分析，以阐明分子途径。在“基因-蛋白质-代谢物”维度上进行了二对二分析：即AS事件和蛋白质的互作网络、蛋白质-代谢物相关性网络以及DEG和差异代谢物的O2PLS分析。结果发现：

1）天冬氨酸在代谢组中减少，表明人源iPSC-CMs采用预先储存的氨基酸来发电，而蛋白组也进一步解释了天冬氨酸的减少，即其进入TCA循环以供能。

2）半乳糖代谢中的代谢物（蔗糖、肌醇半乳糖苷、半乳糖醇、蜜二糖）被下调，表明SXSM抑制了半乳糖代谢途径，从而延缓了人源iPSC- CMs的功能障碍。

3）谷氨酰胺在代谢组中增加。此外，谷氨酰胺代谢相关蛋白SLC1A5、GLS、GLUD1、GCLM、SHMT2和GSS增加，进一步解释谷氨酰胺代谢可能具有心脏保护作用。

4）SXSM抗凋亡的其他途径：鞘脂代谢中减少的植物鞘氨醇和鞘氨醇可以阻止mPTP开放，限制线粒体的促凋亡细胞色素C泄漏，保护心肌能量代谢。

最后，通过添加KN93（CaM/CaMKII抑制剂）、AIP（CaMKII的选择性抑制剂）、Na+/Ca2+交换剂选择性抑制剂等进行SXSM增强人源iPSC-CMs搏动的多通道验证。结果发现0.55mg/mL SXSM治疗主要触发Ca2+-CaM-AC-PKA途径（一种激活钙库的途径）。