Research Progress of Disease Developmental Process and Disease Dynamic Molecular Network Construction of "Myocardial Infarction-heart Failure"

TANG Xuan; XI Yu-jie; GUO Fei-fei; YANG Hong-jun

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20211774

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Research Progress of Disease Developmental Process and Disease Dynamic Molecular Network Construction of "Myocardial Infarction-heart Failure"

更新时间：2023-05-17

- Research Progress of Disease Developmental Process and Disease Dynamic Molecular Network Construction of "Myocardial Infarction-heart Failure"
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 28, Issue 8, Pages: 255-264(2022)
- 作者机构：
  
  1.中国中医科学院中药研究所，北京 100700
  2.天津中医药大学，天津 301617
  3.中国中医科学院医学实验中心，北京 100700
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20211774
  CLC： R22;R28;R857.3;G353.11
- Received：07 May 2021，
  
  Published Online：19 July 2021，
  
  Published：20 April 2022
- 稿件说明：
移动端阅览
唐璇,席玉婕,郭非非等.“心梗-心衰”疾病演变过程概述与疾病动态分子网络研究进展[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(08):255-264.

TANG Xuan,XI Yu-jie,GUO Fei-fei,et al.Research Progress of Disease Developmental Process and Disease Dynamic Molecular Network Construction of "Myocardial Infarction-heart Failure"[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(08):255-264.
唐璇,席玉婕,郭非非等.“心梗-心衰”疾病演变过程概述与疾病动态分子网络研究进展[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(08):255-264. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20211774.

TANG Xuan,XI Yu-jie,GUO Fei-fei,et al.Research Progress of Disease Developmental Process and Disease Dynamic Molecular Network Construction of "Myocardial Infarction-heart Failure"[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(08):255-264. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20211774.

摘要

随着组学技术的发展，利用系统生物学技术构建疾病网络进而研究复杂疾病的方法已运用十分广泛。利用构建疾病网络的方法，模拟疾病的发生过程，挖掘复杂疾病的核心发展机制，进而预测疾病标志物并探究药物作用机制，这种基于疾病分子网络的机制探究模式为复杂疾病的预防与治疗提供了新思路。如今，心肌缺血导致的心肌梗死（以下简称“心梗”）及心梗后心力衰竭（以下简称“心衰”）的演变机制研究仍被重点关注，但“心梗-心衰”疾病分子网络的研究往往局限于某几个靶点和通路，尚不能全面系统地阐释疾病进程。基于此，笔者拟从病理生理层面概述“心梗-心衰”的典型生物学过程及相关优势疾病因子，并针对目前已建立的心系疾病及其他疾病的动态网络构建方法进行总结，根据心系疾病及其他疾病的动态分子网络构建方法对“心梗-心衰”动态网络的构建展开讨论，以期更加准确地理解“心梗-心衰”疾病演变过程，探究该疾病过程的动态分子网络对于疾病机制研究的重要性。

Abstract

With the development of omics technology， the construction of disease networks has been widely used in the study of complex diseases. It has been widely used to construct disease networks using systems biology technology to study complex diseases. The mechanism exploration model of disease molecular network which uses the method of constructing disease networks， simulates the occurrence of diseases， explores the core development mechanism of complex diseases， and then predicts biomarkers and exploits the mechanism of drug action provided many new thoughts for the prevention and treatment of complex diseases. Nowadays， the research on the mechanism of myocardial infarction caused by myocardial ischemia and heart failure after myocardial infarction is still very important. However， the research of the molecular network of myocardial infarction and heart failure diseases is usually limited to a few targets and pathways， so it is not able to comprehensively and systematically explain the disease process. Furthermore， authors outlined the typical biological process of "myocardial infarction-heart failure" and related targets from the pathophysiological level， and summarized the existing methods of constructing dynamic networks for heart diseases and other diseases. Based on the dynamic molecular network construction methods of cardiac diseases and other diseases， this paper discusses the construction of the dynamic molecular network of myocardial infarction and heart failure， in order to understand the evolution of myocardial infarction and heart failure more accurately and explore the importance of the dynamic molecular network of the disease process for the study of disease mechanism.

关键词

Keywords

references

LEE Y H ， LOSCALZO J . Network medicine in pathobiology ［J］. Am J Pathol ， 2019 ， 189 （ 7 ）： 1311 - 1326 .

刘伟，谢红卫 . 动态分子网络的构建与分析［J］. 生物化学与生物物理进展， 2014 ， 41 （ 2 ）： 115 - 125 .

FRANGOGIANNIS N G . Pathophysiology of myocardial infarction ［J］. Compr Physiol ， 2015 ， 5 （ 4 ）： 1841 - 1875 .

ELLIOTT A C ， SMITH G L ， EISNER D A ， et al . Metabolic changes during ischaemia and their role in contractile failure in isolated ferret hearts ［J］. J Physiol ， 1992 ， 454 ： 467 - 490 .

KENTISH J C . The effects of inorganic phosphate and creatine phosphate on force production in skinned muscles from rat ventricle ［J］. J Physiol ， 1986 ， 370 ： 585 - 604 .

SOLARO R J ， LEE J A ， KENTISH J C ， et al . Effects of acidosis on ventricular muscle from adult and neonatal rats ［J］. Circ Res ， 1988 ， 63 （ 4 ）： 779 - 787 .

STEENBERGEN C ， DELEEUW G ， RICH T ， et al . Effects of acidosis and ischemia on contractility and intracellular pH of rat heart ［J］. Circ Res ， 1977 ， 41 （ 6 ）： 849 - 858 .

POULEUR H . Diastolic dysfunction and myocardial energetics ［J］. Eur Heart J ， 1990 ， 11 （ Suppl C ）： 30 - 34 .

JENNINGS R B ， MURRY C E ， STEENBERGEN C J ， et al . Development of cell injury in sustained acute ischemia ［J］. Circulation ， 1990 ， 82 （ 3 Suppl ）： Ⅱ2 -Ⅱ12.

CLEUTJENS J P ， KANDALA J C ， GUARDA E ， et al . Regulation of collagen degradation in the rat myocardium after infarction ［J］. J Mol Cell Cardiol ， 1995 ， 27 （ 6 ）： 1281 - 1292 .

PFEFFER M A ， BRAUNWALD E . Ventricular remodeling after myocardial infarction.Experimental observations and clinical implications ［J］. Circulation ， 1990 ， 81 （ 4 ）： 1161 - 1172 .

WARREN S E ， ROYAL H D ， MARKIS J E ， et al . Time course of left ventricular dilation after myocardial infarction：Influence of infarct-related artery and success of coronary thrombolysis ［J］. J Am Coll Cardiol ， 1988 ， 11 （ 1 ）： 12 - 19 .

ANVERSA P ， BEGHI C ， KIKKAWA Y ， et al . Myocardial response to infarction in the rat.Morphometric measurement of infarct size and myocyte cellular hypertrophy ［J］. Am J Pathol ， 1985 ， 118 （ 3 ）： 484 - 492 .

PFEFFER J M ， PFEFFER M A ， FLETCHER P J ， et al . Progressive ventricular remodeling in rat with myocardial infarction ［J］. Am J Physiol ， 1991 ， 260 （ 5 Pt 2 ）： H1406 - H1414 .

MCKAY R G ， PFEFFER M A ， PASTERNAK R C ， et al . Left ventricular remodeling after myocardial infarction：A corollary to infarct expansion ［J］. Circulation ， 1986 ， 74 （ 4 ）： 693 - 702 .

JENNINGS R B . Historical perspective on the pathology of myocardial ischemia/reperfusion injury ［J］. Circ Res ， 2013 ， 113 （ 4 ）： 428 - 438 .

SAYEN J J ， SHELDON W F ， PEIRCE G ， et al . Polarographic oxygen，the epicardial electrocardiogram and muscle contraction in experimental acute regional ischemia of the left ventricle ［J］. Circ Res ， 1958 ， 6 （ 6 ）： 779 - 798 .

ONG S B ， HERNÁNDEZ-RESÉNDIZ S ， CRESPO-AVILAN G E ， et al . Inflammation following acute myocardial infarction：Multiple players，dynamic roles，and novel therapeutic opportunities ［J］. Pharmacol Ther ， 2018 ， 186 ： 73 - 87 .

BUJAK M ， DOBACZEWSKI M ， CHATILA K ， et al . Interleukin-1 receptor type Ⅰ signaling critically regulates infarct healing and cardiac remodeling ［J］. Am J Pathol ， 2008 ， 173 （ 1 ）： 57 - 67 .

KUMAR A G ， BALLANTYNE C M ， MICHAEL L H ， et al . Induction of monocyte chemoattractant protein-1 in the small veins of the ischemic and reperfused canine myocardium ［J］. Circulation ， 1997 ， 95 （ 3 ）： 693 - 700 .

NAHRENDORF M ， SWIRSKI F K ， AIKAWA E ， et al . The healing myocardium sequentially mobilizes two monocyte subsets with divergent and complementary functions ［J］. J Exp Med ， 2007 ， 204 （ 12 ）： 3037 - 3047 .

ABBATE A ， SALLOUM F N ， VECILE E ， et al . Anakinra，a recombinant human interleukin-1 receptor antagonist，inhibits apoptosis in experimental acute myocardial infarction ［J］. Circulation ， 2008 ， 117 （ 20 ）： 2670 - 2683 .

SAXENA A ， CHEN W ， SU Y ， et al . IL-1 induces proinflammatory leukocyte infiltration and regulates fibroblast phenotype in the infarcted myocardium ［J］. J Immunol ， 2013 ， 191 （ 9 ）： 4838 - 4848 .

TIMMERS L ， SLUIJTER J P G ， VAN-KEULEN J K ， et al . Toll-like receptor 4 mediates maladaptive left ventricular remodeling and impairs cardiac function after myocardial infarction ［J］. Circ Res ， 2008 ， 102 （ 2 ）： 257 - 264 .

VAN-HOUT G P J ， ARSLAN F ， PASTERKAMP G ， et al . Targeting danger-associated molecular patterns after myocardial infarction ［J］. Expert Opin Ther Targets ， 2016 ， 20 （ 2 ）： 223 - 239 .

PRABHU S D ， FRANGOGIANNIS N G . The biological basis for cardiac repair aftermyocardial infarction：from inflammation to fibrosis ［J］. Circ Res ， 2016 ， 119 （ 1 ）： 91 - 112 .

GORDON J W ， SHAW J A ， KIRSHENBAUM L A . Multiple facets of NF- κ B in the heart：To be or not to NF- κ B ［J］. Circ Res ， 2011 ， 108 （ 9 ）： 1122 - 1132 .

HORST E N ， HAKIMZADEH N ， VAN-DER-LAAN A M ， et al . Modulators of macrophage polarization influence healing of the infarcted myocardium ［J］. Int J Mol Sci ， 2015 ， 16 （ 12 ）： 29583 - 29591 .

OUYANG W J ， RUTZ S ， CRELLIN N K ， et al . Regulation and functions of the IL-10 family of cytokines in inflammation and disease ［J］. Annu Rev Immunol ， 2011 ， 29 ： 71 - 109 .

FRANGOGIANNIS N G . Regulation of the inflammatory response in cardiac repair ［J］. Circ Res ， 2012 ， 110 （ 1 ）： 159 - 173 .

ORTEGA-GÓMEZ A ， PERRETTI M ， SOEHNLEIN O . Resolution of inflammation：An integrated view ［J］. EMBO Mol Med ， 2013 ， 5 （ 5 ）： 661 - 674 .

BOURNAZOU I ， POUND J D ， DUFFIN R ， et al . Apoptotic human cells inhibit migration of granulocytes via release of lactoferrin ［J］. J Clin Invest ， 2009 ， 119 （ 1 ）： 20 - 32 .

MANTOVANI A ， CASSATELLA M A ， COSTANTINI C ， et al . Neutrophils in the activation and regulation of innate and adaptive immunity ［J］. Nat Rev Immunol ， 2011 ， 11 （ 8 ）： 519 - 531 .

SERHAN C N ， CHIANG N ， VAN-DYKE T E . Resolving inflammation：Dual anti-inflammatory and pro-resolution lipid mediators ［J］. Nat Rev Immunol ， 2008 ， 8 （ 5 ）： 349 - 361 .

SOEHNLEIN O ， LINDBOM L . Phagocyte partnership during the onset and resolution of inflammation ［J］. Nat Rev Immunol ， 2010 ， 10 （ 6 ）： 427 - 439 .

SOBIRIN M A ， KINUGAWA S ， TAKAHASHI M ， et al . Activation of natural killer T cells ameliorates postinfarct cardiac remodeling and failure in mice ［J］. Circ Res ， 2012 ， 111 （ 8 ）： 1037 - 1047 .

DOBACZEWSKI M ， XIA Y ， BUJAK M ， et al . CCR5 signaling suppresses inflammation and reduces adverse remodeling of the infarcted heart，mediating recruitment of regulatory T cells ［J］. Am J Pathol ， 2010 ， 176 （ 5 ）： 2177 - 2187 .

WEIRATHER J ， HOFMANN U D W ， BEYERSDORF N ， et al . Foxp3 + CD4 + T cells improve healing after myocardial infarction by modulating monocyte/macrophage differentiation ［J］. Circ Res ， 2014 ， 115 （ 1 ）： 55 - 67 .

PONTA H ， SHERMAN L ， HERRLICH P A . CD44：from adhesion molecules to signalling regulators ［J］. Nat Rev Mol Cell Biol ， 2003 ， 4 （ 1 ）： 33 - 45 .

TEDER P ， V ANDIVIER R W ， JIANG D H ， et al . Resolution of lung inflammation by CD44 ［J］. Science ， 2002 ， 296 （ 5565 ）： 155 - 158 .

THODETI C K ， PARUCHURI S ， MESZAROS J G . A TRP to cardiac fibroblast differentiation ［J］. Channels （Austin）， 2013 ， 7 （ 3 ）： 211 - 214 .

DAVIS J ， BURR A R ， DAVIS G F ， et al . A TRPC6-dependent pathway for myofibroblast transdifferentiation and wound healing in vivo ［J］. Dev Cell ， 2012 ， 23 （ 4 ）： 705 - 715 .

WILLEMS I E ， HAVENITH M G ， DE-MEY J G ， et al . The alpha-smooth muscle actin-positive cells in healing human myocardial scars ［J］. Am J Pathol ， 1994 ， 145 （ 4 ）： 868 - 875 .

HERMANS K C ， DASKALOPOULOS E P ， BLANKESTEIJN W M ， et al . The Janus face of myofibroblasts in the remodeling heart ［J］. J Mol Cell Cardiol ， 2016 ， 91 ： 35 - 41 .

ANNA B ， MARCIN D ， NIKOLAOS G F . TGF-beta signaling in fibrosis ［J］. Growth Factors ， 2011 ， 29 （ 5 ）： 196 - 202 .

SERINI G ， BOCHATON-PIALLAT M L ， ROPRAZ P ， et al . The fibronectin domain ED-A is crucial for myofibroblastic phenotype induction by transforming growth factor- β 1 ［J］. J Cell Biol ， 2011 ， 142 （ 3 ）： 873 - 881 .

门素珍，马丽娟，石亚男，等 . 成纤维细胞分化为肌成纤维细胞的调控机制［J］. 新医学， 2017 ， 48 （ 2 ）： 74 - 77 .

BADER M . Role of the local renin-angiotensin system in cardiac damage：A minireview focussing on transgenic animal models ［J］. J Mol Cell Cardiol ， 2002 ， 34 （ 11 ）： 1455 - 1462 .

LEENEN F H ， SKARDA V ， YUAN B ， et al . Changes in cardiac ANG Ⅱ postmyocardial infarction in rats：Effects of nephrectomy and ACE inhibitors ［J］. Am J Physiol ， 1999 ， 276 （ 1 ）： H317 - H325 .

FU X ， KHALIL H ， KANISICAK O ， et al . Specialized fibroblast differentiated states underlie scar formation in the infarcted mouse heart ［J］. J Clin Invest ， 2018 ， 128 （ 5 ）： 2127 - 2143 .

CORDERO-REYES A M ， YOUKER K A ， TREVINO A R ， et al . Full expression of cardiomyopathy is partly dependent on B-cells：A pathway that involves cytokine activation，immunoglobulin deposition，and activation of apoptosis ［J］. J Am Heart Assoc ， 2016 ， 5 （ 1 ）： e002484 .

LUND F E . Cytokine-producing B lymphocytes-key regulators of immunity ［J］. Curr Opin Immunol ， 2008 ， 20 （ 3 ）： 332 - 338 .

FANNY L ， VICTORINE D E ， JOFFREY P ， et al . CD4 + T cells promote the transition from hypertrophy to heart failure during chronic pressure overload ［J］. Circulation ， 2014 ， 129 （ 21 ）： 2111 - 2124 .

TANIA N ， ANE M S ， ANNA G P ， et al . Left ventricular T-cell recruitment contributes to the pathogenesis of heart failure ［J］. Circ Heart Fail ， 2015 ， 8 （ 4 ）： 776 - 787 .

ONO K ， MATSUMORI A ， SHIOI T ， et al . Cytokine gene expression after myocardial infarction in rat hearts：Possible implication in left ventricular remodeling ［J］. Circulation ， 1998 ， 98 （ 2 ）： 149 - 156 .

NEUBAUER S . The failing heart-an engine out of fuel ［J］. N Engl J Med ， 2007 ， 356 （ 11 ）： 1140 - 1151 .

ARANY Z ， NOVIKOV M ， CHIN S ， et al . Transverse aortic constriction leads to accelerated heart failure in mice lacking PPAR-gamma coactivator 1alpha ［J］. Procs Natl Acad Sci USA ， 2006 ， 103 （ 26 ）： 10086 - 10091 .

AMORIM P A ， NGUYEN T D ， SHINGU Y ， et al . Myocardial infarction in rats causes partial impairment in insulin response associated with reduced fatty acid oxidation and mitochondrial gene expression ［J］. J Thorac Cardiovasc Surg ， 2010 ， 140 （ 5 ）： 1160 - 1167 .

PUIGSERVER P ， SPIEGELMAN B M . Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator 1 alpha （PGC-1 alpha）：Transcriptional coactivator and metabolic regulator ［J］. Endocr Rev ， 2003 ， 24 （ 1 ）： 78 - 90 .

钟诗龙，伍虹，杨敏，等 . 用权重基因共表达网络分析识别心脏重构关键节点基因［J］. 中国药理学通报， 2011 ， 27 （ 10 ）： 1358 - 1362 .

郭昌，傅明骏，邱龙新 . 共表达网络分析方法及其在生物医药领域中的应用［J］. 高师理科学刊， 2018 ， 38 （ 1 ）： 47 - 52 .

CHANG Y M ， LI L ， CHANG Y T ， et al . Three TF co-expression modules regulate pressure-overload cardiac hypertrophy in male mice ［J］. Sci Rep ， 2017 ， 7 （ 1 ）： 7560 .

LIN C C ， HSIANG J T ， WU C Y ， et al . Dynamic functional modules in co-expressed protein interaction networks of dilated cardiomyopathy ［J］. BMC Syst Biol ， 2010 ， 4 ： 138 .

SHIOJIMA I ， SATO K ， IZUMIYA Y ， et al . Disruption of coordinated cardiac hypertrophy and angiogenesis contributes to the transition to heart failure ［J］. J Clin Invest ， 2005 ， 115 （ 8 ）： 2108 - 2118 .

BAUMGARTNER C ， SPATH-BLASS V ， NIEDERKOFLER V ， et al . A novel network-based approach for discovering dynamic metabolic biomarkers in cardiovascular disease ［J］. PLoS One ， 2018 ， 13 （ 12 ）： e0208953 .

祝姗姗 . 基于DNB的复杂疾病早期识别方法研究［D］. 无锡：江南大学， 2019 .

KIM M S ， KIM J R ， CHO K H . Dynamic network rewiring determines temporal regulatory functions in Drosophila melanogaster development processes ［J］. Bioessays ， 2010 ， 32 （ 6 ）： 505 - 513 .

潘宗富，胡晓平，张轶雯，等 . 缺血性脑损伤大鼠外周血动态共表达网络分析［J］. 浙江大学学报：医学版， 2019 ， 48 （ 6 ）： 587 - 593 .

LI Y S ， SHAO T T ， JIANG C J ， et al . Construction and analysis of dynamic transcription factor regulatory networks in the progression of glioma ［J］. Sci Rep ， 2015 ， 5 ： 15953 .

徐俊花 . 基于DNB理论识别CML发展及疗效的生物标志物［D］. 无锡：江南大学， 2020 .

LU Y Y ， FANG Z Y ， ZENG T ， et al . Chronic hepatitis B：Dynamic change in traditional Chinese medicine syndrome by dynamic network biomarkers ［J］. Chin Med ， 2019 ， 14 ： 52 .

GUO Y C ， NIE Q ， MACLEAN A L ， et al . Multiscale modeling of inflammation-induced tumorigenesis reveals competing oncogenic and oncoprotective roles for inflammation ［J］. Cancer Res ， 2017 ， 77 （ 22 ）： 6429 - 6441 .

PALMER J N ， HARTOGENSIS W E ， PATTEN M ， et al . Interleukin-1 β induces cardiac myocyte growth but inhibits cardiac fibroblast proliferation in culture ［J］. J Clin Invest ， 1995 ， 95 （ 6 ）： 2555 - 2564 .

PENG J F ， GURANTZ D ， TRAN V ， et al . Tumor necrosis factor-alpha-induced AT1 receptor upregulation enhances angiotensin Ⅱ-mediated cardiac fibroblast responses that favor fibrosis ［J］. Circ Res ， 2002 ， 91 （ 12 ）： 1119 - 1126 .

WORLD HEALTH ORGANIZATION . World health statistics overview 2019：Monitoring health for the SDGs，sustainable development goals ［EB/OL］.（ 2019-01-01 ）［ 2021-05-01 ］. http：//apps.who.int/iris/handle/10665/311696 http://apps.who.int/iris/handle/10665/311696 .

FU S F ， ZHANG J H ， GAO X M ， et al . Clinical practice of traditional Chinese medicines for chronic heart failure ［J］. Herat Asia ， 2010 ， 2 （ 1 ）： 24 - 27 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Effect of Qingxin Jieyu Granules Regulating Mitophagy on Ventricular Remodeling After Myocardial Infarction of C57B/L6 Mice

Effect of Shenfu Yixin Granules on Mitochondrial Dynamics in Rats with Heart Failure After Myocardial Infarction

Effect of Gualou Xiebai Banxiatang on Expression of Gal-3 in Rats After Myocardial Infarction

Related Author

CHEN Yifan

CHU Jianfeng

JIANG Zhonghui

GAO Zhuye

SONG Yuying

CUI Lin

HE Yufeng

ZHU Huiying

Related Institution

Xiyuan Hospital， China Academy of Chinese Medical Sciences

Research Institute of Integrated Chinese and Western Medicine， Fujian University of Traditional Chinese Medicine

Henan Province Engineering Research Center of Safety Evaluation and Risk Management of Traditional Chinese Medicine，The First Affiliated Hospital of Henan University of Chinese Medicine

Henan University of Chinese Medicine

Shandong University of Traditional Chinese Medicine，Ji'nan

AI问答

Postal code：100700
Tel：010-84076882 Email：syfjx_2010@188.com
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 京ICP备11006657号-10 京公网安备11010802024621
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.

⁰