Цель данного исследования – систематический анализ нарушения метаболизма аргинина у крыс с моделью сердечной недостаточности, чтобы предоставить современную научную основу для объяснения патогенеза сердечной недостаточности и предложить новые идеи для профилактики и лечения с помощью традиционной китайской медицины. Методами являлась перевязка передней нисходящей ветви левой коронарной артерии у крыс через торакотомию для создания острой ишемии миокарда, что вызывало развитие сердечной недостаточности после инфаркта миокарда. Животных разделили на шрамирующую группу и модельную группу по 8 животных в каждой. Использовали технологию ультра-высокоэффективной жидкостной хроматографии с тройным квадрупольным масс-спектрометром (UPLC-TQ-S) для таргетного метаболомного анализа сыворотки, а также метод масс-спектрометрического визуализации с ионизацией атмосферным аэродинамическим вспомогательным электроспреем (AFADESI-MSI) для изучения пространственного распределения метаболитов в тканях сердца. С помощью комплексных баз данных генов человека (GeneCards), баз данных экспрессии генов (GEO) отобраны мишени, связанные с сердечной недостаточностью и метаболизмом аргинина, построена сеть белок-белковых взаимодействий (PPI), а также проведён анализ путей KEGG и обогащения онтологии генов (GO). Верификация молекулярного докинга ключевых метаболитов и целей проведена, а на основании ключевых путей и мишеней выполнено прогнозирование традиционных китайских лекарств. Результаты показали значительное снижение уровней аргинина и цитруллина в сыворотке модели по сравнению с шрамирующей группой (P<0,01), выраженное повышение уровней пролина, орнитина, креатина, креатинина и глутамата (P<0,05, P<0,01). Масс-спектрометрическое визуализация сердца показала снижение локальной концентрации аргинина в миокарде. Биоинформационный анализ выявил 24 основных мишени, включая ангиотензинпревращающий фермент (ACE), нейрональный оксид нитриказы 1 (NOS1), рецептор 5-гидрокситриптамина 2A (HTR2A), рецептор эпидермального фактора роста (EGFR) и др., при этом обогащённый анализ указывал на их значимое участие в кальциевой сигнальной пути, взаимодействии нейрональных лигандов с рецепторами и сигнализации фосфатидилинозитолом. Молекулярный докинг подтвердил сильное связывание аргинина и цитруллина с HTR2A, креатина и креатинина с EGFR. На основе путей и мишеней предсказаны потенциальные традиционные китайские препараты, такие как женьшень и хо-пу. Выводы исследования раскрывают характерные нарушения метаболизма аргинина при сердечной недостаточности, а ключевые мишени тесно связаны с фосфатидилинозитол-3-киназным сигнальным путем, что предоставляет современную биологическую интерпретацию патогенеза сердечной недостаточности на уровне метаболитов и сигнальных путей, а также служит рекомендацией для таргетной терапии и разработки традиционных китайских лекарств при сердечной недостаточности.

Сердечная недостаточность; Аргинин; Метаболомика; Биоинформатика; Масс-спектрометрическое изображение