본 연구의 목적은 심부전 쥐 모델에서 아르기닌 대사 이상을 체계적으로 분석하여 심부전 발병 기전을 현대 과학적으로 규명하고, 중의약 예방 및 치료에 새로운 방안을 제시하는 것이다. 방법: 개흉 수술을 통해 쥐의 좌관상동맥 전하행지를 결찰하여 급성 심근 허혈을 유도하고, 이로 인해 심근경색 후 심부전이 형성되도록 하였다. 가짜 수술군과 모델군으로 나누어 각 군당 8마리를 사용하였다. 초고성능 액체 크로마토그래피-삼중 사중극 질량 분석법(UPLC-TQ-S)을 활용하여 혈청 표적 대사체학 분석을 진행하였고, 공기역학 보조 탈착 전기분무 이온화 질량분석 영상법(AFAESI-MSI)을 통해 심장 조직 내 대사물질의 공간 분포를 관찰하였다. 인간 유전자 통합 데이터베이스(GeneCards), 유전자 발현 통합 데이터베이스(GEO) 등을 이용해 심부전 및 아르기닌 대사 관련 표적을 선별하고, 단백질-단백질 상호작용(PPI) 네트워크를 구축하였으며, 교토 유전자 및 게놈 백과사전(KEGG) 경로와 유전자 온톨로지(GO) 풍부도 분석을 수행하였다. 핵심 대사 성분과 주요 표적 간의 분자 도킹 검증을 실시하였고, 핵심 경로 및 표적을 기반으로 중약을 예측하였다. 결과: 가짜 수술군과 비교하여 모델군 쥐 혈청에서 아르기닌과 시트룰린 수치가 유의하게 감소하였다(P<0.01). 프롤린, 오르니틴, 크레아틴, 크레아티닌 및 글루탐산 수치는 유의하게 증가하였다(P<0.05, P<0.01). 심장 질량분석 영상에서 심근 국소 아르기닌 풍도가 감소하였다. 생물정보학 분석을 통해 혈관수축효소(ACE), 신경형 산화질소합성효소1(NOS1), 5-히드록시트립타민2A 수용체(HTR2A), 표피 성장 인자 수용체(EGFR) 등 24개의 핵심 작용 표적이 선별되었으며, 풍부도 분석 결과 이들이 칼슘 신호 경로, 신경활성 리간드-수용체 상호작용, 인지질 신호 경로에 유의하게 관여함을 시사하였다. 분자 도킹은 아르기닌과 시트룰린이 HTR2A와, 크레아틴과 크레아티닌이 EGFR 등과 강한 결합 활성을 가짐을 확인하였다. 경로 표적을 기반으로 인삼, 후박 등 잠재적 중약 개입이 예측되었다. 결론: 본 연구는 심부전 상태에서 특징적인 아르기닌 대사 이상이 존재하며, 핵심 표적이 인지질 신호 경로와 밀접히 연관되어 있음을 밝히고, 대사물 및 신호 경로 차원에서 심부전 중의병기(中医病机)를 현대 생물학적으로 해석하여 심부전 타깃 치료 및 중의약 개발에 참고자료를 제공한다.

심부전; 아르기닌; 대사체학; 생물정보학; 질량분석 영상