基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的疏風(fēng)解毒膠囊抗病毒的活性化合物研究

周瑋欣 張喚喚 莊振杰 鄧文慧 洪志明

摘 要： 目的：利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究疏風(fēng)解毒膠囊防治病毒的活性化合物。方法：通過TCMSP檢索疏風(fēng)解毒膠囊中8味中藥敗醬草、板藍根、柴胡、甘草、虎杖、連翹、蘆根、馬鞭草的化學(xué)成分與作用靶點。借助UniProt數(shù)據(jù)庫查找靶點對應(yīng)基因，應(yīng)用Cytoscape37.2軟件構(gòu)造出藥材-化合物-靶點網(wǎng)絡(luò)，進而使用clusterProfiler R包對靶點進行GO功能分析和KEGG通路分析。結(jié)果：研究篩選得到151個化合物和相應(yīng)靶點144個。GO功能分析得出1385個GO條目（P<0.01），包括1194個BP條目，66個CC條目，125個MF條目，分別占86%、5%、9%。KEGG通路分析獲得111條信號通路。結(jié)論：疏風(fēng)解毒膠囊中的活性化合物對病毒有防治效果。

關(guān)鍵詞： 疏風(fēng)解毒膠囊;病毒;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)

中圖分類號：R285.5? 文獻標識碼：A

病毒感染歸于中醫(yī)“疫”病的范疇，認為“疫戾”之氣的侵襲為其致病因素。疏風(fēng)解毒膠囊包括連翹、柴胡、板藍根、虎杖、馬鞭草、蘆根、敗醬草、甘草8味中藥，具有疏風(fēng)解表、清熱解毒的作用，一項回顧性臨床研究表明疏風(fēng)解毒膠囊對于治療COVID-19有著確切的療效，可促進COVID-19患者臨床癥狀的改善[1]，但其作用機制研究仍處于較淺層面。

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)是生物信息學(xué)和多向藥理學(xué)等多學(xué)科交融而成，可反映中藥復(fù)方多成分-多靶點間相互協(xié)同作用關(guān)系的一種綜合性研究方法，這與中醫(yī)藥的整體觀念、辨證論治等基本理論趨于一致[2]。本研究擬對疏風(fēng)解毒膠囊中敗醬草、板藍根、柴胡、甘草、虎杖、連翹、蘆根、馬鞭草進行網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析，從而推測疏風(fēng)解毒膠囊治療抗病毒的作用機制，為進一步探討疏風(fēng)解毒膠囊抗病毒作用的物質(zhì)基礎(chǔ)提供理論依據(jù)。

1 方法

1.1 疏風(fēng)解毒膠囊中化合物及靶點的篩選

將各個中藥名稱敗醬草、板藍根、柴胡、甘草、虎杖、連翹、蘆根、馬鞭草作為關(guān)鍵詞輸入中藥系統(tǒng)藥理分析平臺（TCMSP，http：//tcmspw.com）[3]，從而獲得對應(yīng)化學(xué)成分。以口服利用度（oral bioavailability，OB）與類藥性（drug-like，DL）作為篩選指標，其中OB≥30%，DL≥0.18為閾值，篩選出每味藥材的活性化合物及對應(yīng)靶點。疏風(fēng)解毒膠囊中敗醬草、板藍根、柴胡、甘草、虎杖、連翹、蘆根、馬鞭草等部分活性化合物基本內(nèi)容見表1。

1.2 化合物-靶點網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建及分析

運用Uniprot（https：//www.uniprot.org/）數(shù)據(jù)庫[4]，導(dǎo)入蛋白名稱并限定物種為人，并且將檢索得到的所有靶點改為UniprotID，從而得到靶點對應(yīng)的基因名稱。通過Cytoscape3.7.2軟件構(gòu)建出敗醬草、板藍根、柴胡、甘草、虎杖、連翹、蘆根、馬鞭草“藥材-化合物-靶點”網(wǎng)絡(luò)，進一步對化合物和靶點的網(wǎng)絡(luò)進行分析探究。

1.3 靶點通路分析

為進一步探析篩選出的基因靶點的分子功能及涉及的相關(guān)通路信息，使用R軟件包clusterProfiler[10]進行GO（Gene ontology）功能分析及KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）通路分析。在clusterProfiler中將研究物種設(shè)定為“homo sapiens”（人類），通過GO中進行GO富集分析，包括生物過程（BP）、細胞組成（CC）、分子功能（MF）3個部分;選擇Pathway分析中KEGG Pathway進行通路富集分析。以P<0.01為閾值篩選基因靶點所涉及的主要富集的基因本體功能和通路信息，并對富集分析結(jié)果進行繪圖可視化。

2 結(jié)果

2.1 疏風(fēng)解毒膠囊活性化合物篩選結(jié)果

疏風(fēng)解毒膠囊活性化合物篩選結(jié)果 通過TCMSP檢索到符合條件OB≥30%，DL≥0.18的敗醬草、板藍根、柴胡、甘草、虎杖、連翹、蘆根、馬鞭草活性化合物共有179個，其中11個來源于敗醬草，31個來源于板藍根，11個來源于柴胡，88個來源于甘草，8個來源于虎杖，18個來源于連翹，1個來源于蘆根，11個來源于馬鞭草。去掉重復(fù)值后，疏風(fēng)解毒膠囊活性化合物共有151個，靶點共有144個。

2.2 藥材-化合物-靶點相互作用網(wǎng)絡(luò)

藥材-化合物-靶點網(wǎng)絡(luò)合計303個節(jié)點（8個藥材節(jié)點、151個化合物節(jié)點、144個靶點節(jié)點）與1200條邊，其中藥材用藍色六邊形表示，化合物用青綠色正方形表示，靶點用粉紅色圓形表示，每條邊則體現(xiàn)著藥材中所含化合物及化合物與靶點的相互作用關(guān)系，節(jié)點的大小與節(jié)點的度值呈正比（圖1）。其中MOL000098-槲皮素、MOL000422-山柰酚、MOL000006-木犀草素、MOL000173-漢黃芩素、MOL002773-β-胡蘿卜素、MOL004328-柚皮素、MOL000358-β-谷甾醇、MOL013287-毒扁豆次堿、MOL000354-異鼠李素、MOL000449-豆甾醇為關(guān)鍵化合物，能分別與90、38、35、23、22、22、21、20、18、18個靶點相互作用。靶點的度值由高到低排序為ESR1、AR、PTGS1、NCOA2、PRSS1、GSK3B、ESR2、CHEK1、ACHE、NCOA1，能分別與92、86、76、74、72、66、63、55、29、28個化合物相互作用。

2.3 GO生物過程分析

對疏風(fēng)解毒膠囊敗醬草、板藍根、柴胡、甘草、虎杖、連翹、蘆根、馬鞭草144個作用靶點通過GO功能富集分析結(jié)果共有GO條目1385個（P<0.01），其中生物過程（BP）條目有1194個，細胞組成（CC）條目有66個，分子功能（MF）條目有125個，占比例分別為86%、5%、9%。見圖2。

2.4 KEGG信號通路富集分析

對疏風(fēng)解毒膠囊敗醬草、板藍根、柴胡、甘草、虎杖、連翹、蘆根、馬鞭草144個作用靶點進行KEGG通路富集篩選得到了111條信號通路（P<0.01）。這包含PI3K-Akt信號通路（PI3K-Akt signaling pathway）、MAPK信號通路（MAPK signaling pathway）、前列腺癌（Prostate cancer）、乙型肝炎（Hepatitis B）、細胞凋亡（Apoptosis）等信號通路。前15條通路的可視化處理結(jié)果見圖3。

3 討論

中醫(yī)藥在辨證論治、未病先防方面具有其獨特的優(yōu)勢，并可在患者康復(fù)階段進行整體調(diào)節(jié)[5]。疏風(fēng)解毒膠囊在臨床上常應(yīng)用于急性上呼吸道感染的治療，現(xiàn)代研究表明其可有效降低血清IgM、IgG、BK、MCP-1水平以及B淋巴細胞比例，并且升高NK細胞比例，有效調(diào)節(jié)免疫功能[6]。

由網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析結(jié)果可知，疏風(fēng)解毒膠囊的關(guān)鍵化合物為漢黃芩素、槲皮素、豆甾醇、β-谷甾醇等10種，其中β-谷甾醇可有效降低炎性細胞因子的過表達、TNF-α和IL-6的含量、肺組織濕/干重比值和肺含水量，保護肺組織及其生理功能[7]。

KEGG信號通路富集涉及PI3K-Akt信號通路、MAPK信號通路、前列腺癌、乙型肝炎、細胞凋亡等信號通路。其中PI3K-Akt信號通路對細胞的增殖、凋亡、遷移等發(fā)揮重要作用，通過影響RACK1和rac1的表達，調(diào)控炎癥細胞活化和炎癥介質(zhì)釋放，參與脂多糖介導(dǎo)的細胞損傷過程，從而損傷肺微血管[8，9]。MAPK信號通路可誘導(dǎo)P-選擇素、TGF-β、KC、C-Jun/AP-1等炎性和凋亡因子的表達，引起持續(xù)的炎癥刺激及氣道狹窄和重塑，影響急性肺損傷的炎癥反應(yīng)[10]。PI3K-Akt信號通路和MAPK信號通路均涉及RRELA、IKBKB、EGFR、VEGFA基因，是山奈酚、木犀草素、槲皮素等疏風(fēng)解毒膠囊關(guān)鍵化合物的作用靶點。因此，疏風(fēng)解毒膠囊可通過多成分-多靶點-多途徑協(xié)同調(diào)節(jié)炎癥、免疫、細胞凋亡等相關(guān)通路，調(diào)節(jié)上呼吸道感染中的炎癥反應(yīng)和免疫應(yīng)答過程，以達到抗病毒的效果。

綜上所述，本研究利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對疏風(fēng)解毒膠囊抗病毒的活性成分、靶點和通路進行了研究分析，得出疏風(fēng)解毒膠囊可有效抗病毒，但目前網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)具有一定局限性，本研究預(yù)測的結(jié)果還有待動物體內(nèi)外實驗進行驗證，為后期藥物開發(fā)提供實驗依據(jù)。

參考文獻：

[1]瞿香坤，郝樹立，馬景賀，等.疏風(fēng)解毒膠囊聯(lián)合阿比多爾治療新型冠狀病毒肺炎的回顧性研究[J].中草藥，2020，51（5）：1167-1170.

[2]段賢春，黃石，彭代銀，等.網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在中藥復(fù)方研究中的應(yīng)用[J].中國藥理學(xué)通報，2020，（3）：303-308.

[3]RU J，LI P，WANG J，et al.TCMSP：a database of systems pharmacology for drug discovery from herbal medicines[J].Journal of cheminformatics，2014，6（1）：13.

[4]CONSORTIUM U.UniProt：the universal protein knowledgebase[J].Nucleic acids research，2018，46（5）：2699.

[5]楊羽君，鄂秀輝，任紅微，等.中醫(yī)藥治療人類高致病性冠狀病毒SARS-CoV-2與SARS-CoV感染的思考.中草藥.

[6]馬莉，侯衍豹，黃妍，等.疏風(fēng)解毒膠囊各組分對肺炎模型大鼠免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用[J].中草藥，2019，50（15）：3563-3568.

[7]姚鳳，周清燕，熊瑛，等.β-谷甾醇對脂多糖誘導(dǎo)的小鼠急性肺損傷的保護作用研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2015，31（2）：55-61.

[8]尤青海，王巾枚，孫耕耘，等.PI3K/Akt信號通路參與LPS誘導(dǎo)大鼠肺微血管內(nèi)皮細胞表達RACK1及rac1[J].安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2020，55（1）：41-45.

[9]FOLLO M Y，MANZOLI L，POLI A，et al.PLC and PI3K/Akt/mTOR signalling in disease and cancer[J].Advances in biological regulation，2015，57，10-16.

[10]HU K，YANG Y，TU Q，et al.Alpinetin inhibits LPS-induced inflammatory mediator response by activating PPAR-γ in THP-1-derived macrophages[J].European journal of pharmacology，2013，721（1-3）：96-102.

基金項目： 深圳市中醫(yī)重點專科建設(shè)項目（2019-2023年）;廣東省中醫(yī)藥局“十三五”中醫(yī)重點專科建設(shè)項目

作者簡介： 周瑋欣（1998—），女，漢族，廣東東莞人，本科，研究方向：中醫(yī)學(xué);洪志明（1982—），男，漢族，湖南株洲人，博士，副主任醫(yī)師，研究方向：中醫(yī)學(xué)。