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新生儿缺血缺氧性脑病(hypoxic-ischemic encephalopathy,HIE)是一类影响新生儿、婴幼儿神经生长发育的疾病，幸存者往往会遗留多种神经后遗症，给患儿及家庭带来沉重的负担。临床上尚无特效治疗HIE的药物，研究HIE的病理生理机制对于找到更有效的治疗方案具有重要意义。研究表明，氧化应激、钙的内流、自由基生成、酸中毒、离子失衡、炎症、凋亡、自噬、坏死等在HIE发病机制中都起着重要作用。在中药学领域，有报道指出，黄芪及其制剂在治疗HIE方面显示出较好的效果。现代药理学证实，黄芪提取物具有清除氧自由基、抗感染、保护血管内皮的功效，在临床上多被用于治疗心、脑血管疾病。本研究拟通过网络药理学和分子对接技术分析黄芪提取物治疗HIE的作用机制，为促进临床应用提供参考。 
HIE最主要的病理生理机制是脑组织的缺血缺氧。脑组织缺血缺氧后会引起一系列病理生理变化，主要有细胞凋亡、炎症反应、氧化应激反应，缺血缺氧神经损伤的不同阶段均由上述三种生理变化间的相互作用所致。新生儿HIE的治疗一直以来是临床的研究热点和难点。传统的“三支持”和“三对症”疗法受到胎龄、时间、医疗设施等多种因素的限制，HIE的治疗效果有限。临床上一直在迫切寻求HIE治疗的补充或替代疗法。黄芪作为我国的传统中药，近年来通过现代药理学研究对黄芪活性成分的作用取得了重大进展。研究表明，黄芪具有增强机体免疫力、抗缺氧和氧化应激及改善血管内皮功能的作用。动物实验研究显示，黄芪能够上调大鼠脑组织中B淋巴细胞瘤-2蛋白表达水平，抑制神经细胞凋亡、减轻缺血缺氧所致的脑损伤。但目前临床上关于黄芪的主要活性成分及作用机制研究尚不明确。网络药理学和分子对接是近年来兴起的一种基于大数据库进行药理学研究的技术，通过大数据获得相关药物的主要活性成分和作用靶点与疾病靶点进行分子对接进而分析药物的具体作用机制。根据TCMSP数据库，共得到黄芪提取物的70个活性成分。共获得350个相关靶点，去除重复靶点和基因注释后，最终获得“黄芪提取物”有效成分的120个靶点。通过拓扑分析得出的化合物-网络靶点图可以看出黄芪发挥治疗HIE的主要活性成分为4-羟基肉桂酸、顺式阿维酸、黄芪紫檀烷苷、常春藤皂苷元、华良姜素五个活性成分。4-羟基肉桂酸被证实具有清除氧自由基的作用。动物实验显示，4-羟基肉桂酸能够缓解大鼠神经病理性疼痛。一项西藏地区的研究结果表明，顺式阿维酸能够有效提高机体的血氧饱和度，缓解缺氧造成的不良症状；且该活性成分能够促进黄芪甲苷在体内的吸收。黄芪甲苷已经被大量研究证实具有抗炎、抗细胞凋亡、免疫调节的生物活性，是一种重要的神经保护剂。黄芪紫檀烷苷是从黄芪中分离的出来的一种化合物，可以抑制人血小板衍生生长因子bb(eukaryotic platelet derived growth factor BB,PDGF-BB)刺激诱导的细胞外调节蛋白激酶1/2(extracellular regulated protein kinases1/2,ERK1/2)的激活，抑制丝裂原活化蛋白(mitogen activating protein,MAP)激酶的磷酸化；还可通过抑制ERK1/2MAP激酶级联反应途径，抑制PDGF-BB诱导的血管平滑肌细胞增殖。网络药理学研究表明，华良姜素作为黄芪的活性成分能够通过PDK-Akt信号通路、 肿瘤坏死因子、MAPK信号通路发挥治疗膝骨关节炎的作用。将120个靶点与HIE的242个靶点相映射后得到18个潜在靶点。再通过PPI网络分析得出NOS2、PTGS2、 SOD1、MAPK4、CASP8为黄芪治疗HIE的核心靶点。炎症被认为是HIE的重要致病因素，大量炎症因子能够加速神经元细胞的凋亡和坏死。NOS2能够促进中枢神经系统和周围神经系统的神经组织内产生一氧化氮，参与炎症和氧化应激反应。动物实验显示，敲除大鼠NOS2基因能够抑制Rac1的合成，进而抑制肿瘤坏死因子-α的促炎作用。SOD1的主要作用是在体内发挥抗氧化作用。SOD1在机体氧化应激反应中发挥着重要作用，其能够促进过细胞内的过氧化氢分解，减少氧自由基的产生，从而使得机体氧化-抗氧化系统维持平衡。体外细胞实验显示，PTGS2过表达能够加剧糖氧剥夺模型下的PC12的细胞损伤。当局部缺血缺氧并释放细胞因子后可以导致MAPK4通路激活，从而进一步刺激免疫细胞释放促炎因子导致局部炎性反应加重。CASP8是细胞凋亡和坏死性凋亡的关键调节因子，也是通过其二聚化和酶活性调节炎症反应的关键因子，其含量升高预示着局部炎性反应的增强。从上述分析中我们可以看出黄芪的主要活性成分通过作用于上述靶点来发挥治疗HIE的作用，其生物过程可能涉及炎症反应、氧化应激细胞、损伤修复等。分子对接结果显示，黄芪中的4-羟基肉桂酸、顺式阿维酸、黄芪紫檀烷苷3种活性成分与关键靶点具有良好的结合活性，主要是依靠疏水键或氢键结合，发挥治疗HIE作用。就结合能看，SOD1和黄芪紫檀烷苷的结合能最低，为-8.9kcal/mol。动物实验验证结果显示治疗组大鼠海马组织中NOS2、PTGS2蛋白表达水平低于模型组，SOD1蛋白表达水平高于模型组，假手术组大鼠海马组织中NOS2、PTGS2蛋白表达水平低于治疗组和模型组，SOD1水平高于治疗组和模型组，进一步证实了黄芪提取物在治疗HIE中具有可靠作用。相关研究表明，黄芪皂苷能够通过激活Nrf2/HO信号通路，上调下游抗氧化基因HO-1的表达，抑制一氧化氮生成，增加SOD活性，提高脑组织抗氧化能力。现代药理学还证实，黄芪除了具有强大的清除自由基的作用外，其所含的黄酮类物质还能够降低脑组织缺血再灌注时的血小板活性，抑制环氧合酶-2的表达，减轻脑组织缺血再灌注损伤。
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