金蟬口服液抗呼吸道合胞病毒感染的網絡藥理學分析

★ 王雪 史敏（.蘇州大學附屬兒童醫院藥劑科 江蘇 蘇州 5003；.南京中醫藥大學附屬蘇州市中醫醫院/蘇州市吳門醫派研究院中藥臨床藥學實驗室 江蘇 蘇州 5009）

呼吸道 合 胞病毒（Respiratory Syncytial Virus，RSV）是嬰幼兒急性下呼吸道感染最常見的病原體，主要病變累及毛細支氣管，亦累及氣管和肺泡而導致RSV肺炎。臨床表現為發熱、咳嗽、呼吸困難、喘憋等。目前尚無抗RSV感染的特效藥物和疫苗，臨床上仍以對癥治療和支持治療為主?；純涸谑褂美晚f林、干擾素、支氣管擴張劑、激素類藥物時，常出現發熱、過敏等藥物不良反應［1］。金蟬口服液是由金銀花、黃芩、柴胡、蟬蛻提取物制成的中藥制劑，在體內外對流感病毒具有良好的抑制作用［2］，同時對治療小兒呼吸道合胞病毒（RSV）肺炎的有效性與安全性也得到證實，但作用機制尚不明確［3］。本文基于網絡藥理學的方法分析金蟬口服液抗RSV感染的作用機制，為進一步實驗驗證提供依據。

1 材料與方法

1.1 金蟬口服液有效成分的篩選 借助中藥系統藥理學分析數據庫 TCMSP Version: 2.3（Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform，http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php），分別以“金銀花”“黃芩”“柴胡”“蟬蛻”為關鍵詞，共得到736種藥物成分信息。以生物利用度（Oral bioavailability，OB）≥ 30% 和類藥性（Drug-likeness，DL）≥0.18以及Caco-2≥0為篩選閾值。其中蟬蛻為動物藥，將查詢得到8種化合物全部納入分析。

1.2 靶點蛋白的篩選 首先將1.1中篩選到的化合物 從 PubChem（https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/） 數據庫中確定活性成分的化學結構式，得到其結構的SMILES格式?；诮Y構相似性原則，借助Swiss Target Prediction［4］（http://www.swisstargetprediction.ch/）和 STICH［5］（http://stitch.embl.de/）數據庫，獲得對應化合物的潛在靶點。整理并刪去重復靶點，共篩選得到22種活性化合物對應的102個靶點。通過檢索疾病數據庫GAD（https://geneticassociationdb.nih.gov/）和DisGeNET （http://www.disgenet.org/）數據庫，輸入“respiratory syncytial virus”“RSV”為關鍵詞收集 RSV感染相關的靶基因。為便于分析，均將上述所有靶基因轉化為Uniprot 數據庫識別碼格式。將活性化合物預測的靶基因與疾病靶基因合并取交集，篩選得到的共同的靶基因可能是金蟬口服液抗呼吸道合胞病毒感染的直接作用靶點。

1.3 靶蛋白相互作用（PPI）網絡構建 STRING11.0（https://string-db.org/）數據庫可以通過對蛋白質之間直接或間接的相互作用進行打分，打分值越高說明蛋白質相互作用置信度越高。將1.2中收集到金蟬口服液直接作用抗呼吸道合胞病毒感染蛋白輸入到STRING11.0數據庫中，物種設為“Homo sapiens”，最低相互作用選擇 confidence ≥ 0.7（medium confidence），其余參數保持默認設置。網絡連線的粗細代表相互作用力強弱。將互作關系數據導入Cytoscape3.2.1中作進一步分析，靶點的度值（Degree）表示相互作用的靶點個數。

1.4 基因本體（GO）分析和基因組百科全書（KEGG）通路富集分析 應用Cytoscape3.2.1軟件中的ClueGo插件對收集到的共同靶基因進行GO生物過程富集分析和KEGG通路富集分析（P≤0.05），用來進一步探究金蟬口服液抗RSV感染的潛在核心通路的作用機制。

2 結果

2.1 金蟬口服液中抗RSV靶點的活性成分 將金蟬口服液中22種活性化合物對應的102個靶基因與收集到的RSV靶基因映射后，篩選得到具有抗RSV作用的直接靶點的活性成分有11種。分析發現金蟬口服液中四味藥材都有貢獻，其中有2種成分來自金銀花：木犀草素（luteolin）和山奈酚（kaempferol），其中山奈酚為金銀花和柴胡共有成分。7 種成分來自黃芩：黃芩素（Baicalein）、5，2"-二羥基-7，8-二甲氧基黃酮（Panicolin）、黃芩新素Ⅱ千層紙素 A（oroxylin a）、刺槐素（acacetin）、鄰苯二甲酸二（2-乙基）己酯（bis［（2S）-2-ethylhexyl］benzene-1,2-dicarboxylate）、表 兒 茶 素（ent-Epicatechin）、漢黃芩素（Wogonin）；其余2種成分來自蟬蛻，見表1。

表1 金蟬口服液抗RSV有效活性成分

2.2 共同靶點的篩選及構建活性成分-靶點網絡 將金蟬口服液預測靶基因與RSV感染相關疾病靶基因進行映射，得到22種共同基因確定為金蟬口服液的抗RSV感染的直接作用靶點，見表2。同時，構建活性化合物-靶點網絡圖結果見圖1。

表2 金蟬口服液抗RSV直接作用的靶點

（續表）

注：菱形節點代表活性成分，圓形節點代表靶點蛋白。

2.3 靶蛋白相互作用（PPI）網絡分析 蛋白互作網絡分析顯示金蟬口服液抗呼吸道合胞病毒直接作用的靶點有22個，共有114條相互作用連線。其中度值較大有degree=17的白介素6（IL6），degree=15的前列腺素G/H合成酶2（PTGS2）、絲裂原活化蛋白激酶1（MAPK1），degree=14的有血管內皮生長因子A （VEGFA）、信號轉導和轉錄激活因子1-α/β（STAT1）、趨化因子配體2（CCL2）、白介素10（IL10），見圖2。

圖2 靶點蛋白互作網絡圖

2.4 基因本體（GO）分析和基因組百科全書（KEGG）通路富集分析 將金蟬口服液抗RSV直接作用的靶點導入Cytoscape 3.2.1，采用ClueGo插件進行Go生物學過程分析（P≤0.05）得到互作網絡圖和餅狀圖，結果見圖3、圖4，其中不同的顏色代表不同的生物學過程。主要涉及單核細胞的分化、髓系白細胞分化的正調控、免疫分子介質產生的調節以及內皮細胞和平滑肌細胞增殖的調節等，這體現了金蟬口服液可能通過調控多個復雜的生物過程產生抗RSV感染的作用。KEGG通路富集分析（P≤0.05）結果見圖5、圖6，其中不同的顏色代表不同的信號通路并且這些通路間存在著復雜的相互作用關系。金蟬口服液可能主要通過IL17信號通路以及Th1/Th2細胞分化信號通路來調節RSV感染過程中產生的免疫反應。

圖3 ClueGO功能分析生物學過程分析互作網絡圖

圖4 ClueGO功能分析生物學過程餅狀圖

圖5 ClueGO KEGG通路富集分析互作網絡圖

圖6 ClueGO KEGG通路富集分析餅狀圖

3 討論

RSV屬副粘病毒科肺炎病毒屬的單股負鏈RNA病毒，其編碼G蛋白和F蛋白是病毒主要保護性抗原。RSV感染后，體內先天性免疫和獲得性免疫以及神經免疫機制激活，引起氣道高反應性以及炎癥因子的釋放，導致嬰幼兒毛細支氣管炎、RSV肺炎，同時與哮喘發生有一定的關聯性。

金蟬口服液具有疏風透表，解肌清熱的功效，臨床常用于流感病毒引起的呼吸道感染。本研究篩選出了復方中11種活性成分。馬雙成等人對金銀花中抗呼吸道合胞病毒感染的黃酮類成分進行分離、結構鑒定和體外抗病毒活性實驗，分離得到2種黃酮類化合物為木犀草素（MOL000006）和木犀草苷［6］。黃芩中的漢黃芩素［7］（MOL000173）、 黃芩素［8］（MOL002714）、千層紙素a［9］（MOL002928）都具有抗呼吸道合胞病毒的作用，與文獻報道中相一致。此外，本研究還發現黃芩中的刺槐素（MOL001689）、表兒茶素（MOL000073）等也具有抗RSV的靶點。柴胡注射液具有顯著的抑制RSV作用［10］。徐樹楠等人對蟬蛻進行了藥理學研究發現其具有鎮咳、祛痰、平喘的作用，并推測平喘作用機制可能與抑制過敏介質的釋放來發揮效應，但其有效成分尚不清楚［11］，本研究篩選出MOL011681和MOL011682推測可能為蟬蛻抗RSV的核心成分。因此，金蟬口服液4味藥材在物質的基礎上具有協同抗RSV病毒的作用。

本研究篩選出的金蟬口服液抗RSV的直接作用靶基因有22個。通過構建活性成分-靶點網絡發現，其中PTGS2對應4種活性成分，MOL000073 和MOL000173來自黃芩， MOL011682和MOL011681來自蟬蛻； MOL001689對應6個靶基因（IL5、IL13、VEGFA、SELE、STAT1、JUN）。通過構建網絡更直觀的發現存在單一靶點對應多種成分，也存在單一成分對應多個靶點，體現了金蟬口服液抗RSV感染的作用多成分多靶點的作用特點。

在PPI網絡中，出現頻次較高的有IL6，PTGS2，MAPK1等，是整個網絡的節點蛋白，說明金蟬口服液活性成分與其有較高的結合活性，可作為金蟬口服液抗RSV感染的潛在靶點。ClueGo生物功能分析顯示，金蟬口服液抗RSV感染的潛在靶點與單核細胞的分化、髓系白細胞分化的正調控、免疫分子介質產生的調節以及內皮細胞和平滑肌細胞增殖的調節等多種生物學過程相關。KEGG通路富集分析發現與抗RSV有關的信號通路主要有IL17信號通路以及Th1/Th2細胞分化信號通路。IL17由輔助性T細胞（Th17）及先天性免疫細胞分泌，是一種促炎癥細胞因子，在多種炎性反應及自身免疫性疾病病理過程中發揮關鍵作用。趙茜葉等人發現Th17及IL17可能參與RSV毛支急性期氣道炎癥反應過程，并與疾病的嚴重程度相關［12］，因此金蟬口服液可能通過IL7信號通路參與RSV感染的炎癥反應過程。CD4+T淋巴細胞根據其功能分為Th1和Th2細胞。Th1細胞主要分泌IL-2，IFN-γ，TNF等參與細胞免疫及遲發型超敏性炎癥的形成；Th2細胞主要分泌IL5，IL6，IL10等，主要功能為刺激B細胞增殖并產生抗體，與體液免疫相關。已有研究證實RSV感染與Th1/Th2亞群比例失衡有關，感染后Th1/Th2比值向Th2偏移［13］。因此金蟬口服液可能通過調節IL5，IL6，IL10等潛在靶點參與Th1/Th2細胞分化信號通路參與機體的免疫調節發揮抗RSV感染的作用。

本研究通過網絡藥理學的方法對金蟬口服液抗RSV感染的物質基礎及其作用機制進行探析。發現復方中4味藥材發揮協同抗RSV病毒的作用。除金銀花、黃芩、柴胡外，蟬蛻作為動物藥，篩選出2種抗RSV核心成分。本文從更深層次的分子生物學角度篩選出復方抗RSV的核心靶基因。靶基因參與多種生物學過程或通路大多與炎性細胞因子的分泌或者炎性介質信號通路有關，因此，金蟬口服液可能通過抑制病毒感染過程中產生的促炎因子以及相關信號轉導參與抗RSV感染的作用。中藥復方具有多成分、多靶點、多途徑治療疾病的特點，本研究為其他中藥復方抗RSV感染提供思路借鑒。然而，網絡藥理學無論從數據挖掘以及靶點預測均存在諸多不足，篩選出的靶點及通路尚需進一步計算分析及實驗驗證。