心肌纤维化(Cardiac Fibrosis)是心室重构的主要特征,是指由于心脏组织中心肌成纤维细胞产生的细胞外基质(Extracellular matrix,ECM)过度沉积,胶原蛋白的浓度和体积分数显著增加,各种类型的胶原比例失衡,排列秩序紊乱,降低心脏组织的顺应性,加速心室重构的进展,最终引发心力衰竭、猝死,是远期发生心源性死亡的最重要的危险因素之一。补阳还五汤出自清代王清任的《医林改错》,是益气活血法的代表方,但其抗心肌纤维化的作用机制尚未明确。方法:采用结扎大鼠冠状动脉制作心肌梗死后心肌纤维化模型,探索补阳还五汤及其拆方抗大鼠心梗后心肌纤维化模型的作用。进一步探讨补阳还五汤及其拆方对纤维化关系最为密切的转化生长因子TGF-β信号通路的影响,阐明补阳还五汤抗心肌纤维化的作用靶点,从信号转导方面阐述补阳还五汤防治心肌纤维化的机制。在课题组前期研究中采用差异基因表达分析发掘TGFBR1作为补阳还五汤抗心肌纤维化靶点后,采用虚拟筛选技术从补阳还五汤有效成分中筛选出20个能与TGFBR1结合的候选化合物,再使用机器学习对筛选结果进行优化,应用同位素标记法检测筛选成分对心肌成纤维细胞胶原合成的作用,应用免疫共沉淀WB法检测检测筛选成分对靶点蛋白水平影响,应用实时定量PCR法检测筛选成分对关键基因表达的影响。结果:补阳还五汤可明显改善心肌梗死后大鼠远期生存率、心脏形态和功能,抑制心肌组织间质胶原沉积,该作用可能通过拮抗TGF-β1/Samd信号通路从而抑制心肌纤维化的作用。补气组对心梗后心肌纤维化改善作用与补阳还五汤作用相似,而活血组作用较差,提示补阳还五汤中补气药和活血药之间通过协同作用而发挥功效。通过虚拟筛选技术和机器学习最终确定补阳还五汤组分中的黄芪皂苷Ⅳ为TGFBR1有效作用成分。与TGF-β1刺激模型组相比,同位素标记脯氨酸渗入实验结果显示黄芪皂苷Ⅳ能呈剂量依赖性抑制TGF-β1诱导的乳鼠心肌成纤维细胞的胶原合成(P<0.0001),WB结果显示黄芪皂苷Ⅳ能显著抑制TGFBR1的表达,以及下游信号分子Smad2、Smad3的磷酸化(P<0.0001),实时定量PCR结果显示黄芪皂苷Ⅳ能显著抑制TGFBR1下游心肌纤维化相关基因CTGF、TIMP1和MMP9的表达水平。结论:补阳还五汤在补气药和活血药的协同作用下,通过抑制TGF-β1/Samd信号通路,有效缓解甚至逆转心肌梗死后心肌纤维化的进程,且在组方中君药黄芪之补气组抗心肌纤维化作用明显。基于TGFBR1这一靶点,通过计算机辅助虚拟筛选和机器学习筛选,并在心肌成纤维细胞中体外验证了黄芪皂苷Ⅳ作为补阳还五汤抗心梗后心肌纤维化的有效成分,是潜在的TGFBR1抑制剂。