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黃芩-金銀花藥對(duì)治療新型冠狀病毒肺炎潛在作用機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究

2020-07-09 21:31劉嘉嚴(yán)寶飛曾明月曾慶琪楊海軍張景正
世界中醫(yī)藥 2020年4期
關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)黃芩新型冠狀病毒肺炎

劉嘉 嚴(yán)寶飛 曾明月 曾慶琪 楊海軍 張景正

摘要? 目的:基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探討黃芩-金銀花藥對(duì)與新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)關(guān)聯(lián)關(guān)系及潛在作用機(jī)制。方法:利用TCMSP和STRING數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)過(guò)濾黃芩-金銀花的有效化合物及對(duì)應(yīng)作用靶點(diǎn);運(yùn)用Cytoscape 3.7.0統(tǒng)計(jì)軟件建立并分析黃芩-金銀花有效化合物-作用靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò);利用STRING數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)和Cytoscape 3.7.0統(tǒng)計(jì)軟件建立并分析黃芩-金銀花有效化合物作用靶點(diǎn)PPI網(wǎng)絡(luò);利用Bioconductor對(duì)作用靶點(diǎn)進(jìn)行GO功能和KEGG通路富集分析。結(jié)果:黃芩-金銀花59個(gè)有效化合物通過(guò)171條通路作用于202個(gè)靶點(diǎn)發(fā)揮其中醫(yī)臨床功效及潛在的COVID-19治療作用。結(jié)論:黃芩-金銀花所含的活性化合物可能通過(guò)抗病毒、抗炎等和肺、肝及心血管保護(hù)等作用,對(duì)COVID-19引發(fā)的肺損傷、肝損傷、心血管疾病和炎性反應(yīng)具有潛在的預(yù)防與治療作用,研究結(jié)果可為中醫(yī)藥治療新冠肺炎提供一定的理論基礎(chǔ)與科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞? 黃芩-金銀花;藥對(duì);新型冠狀病毒肺炎;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);潛在作用機(jī)制

Potential Mechanism of Couplet Medicines Baical Skullcap Root-Honeysuckle for Coronavirus Disease 2019 Based on Network Pharmacology

LIU Jia1,YAN Baofei1,ZENG Mingyue2,ZENG Qingqi1,3,YANG Haijun1,ZHANG Jingzheng1

(1 College of Pharmacy, Jiangsu Health Vocational College, Nanjing 211800, China; 2 Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029,China; 3 The First Affiliated Hospital of Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210029, China)

Abstract Objective: To investigate the relationship and potential mechanism of couplet medicines baical skullcap root-honeysuckle for Coronavirus Disease 2019(COVID-19) based on network pharmacology. ?Methods: TCMSP and STRING database were used to filter the effective components and corresponding targets of baical skullcap root-honeysuckle; Cytoscape 3.7.0 software was used to establish and analyze the effective component-target network of baical skullcap root-honeysuckle; STRING database and Cytoscape 3.7.0 software were used to establish and analyze the effective component-target PPI network; Bioconductor was used to analyze the GO function and KEGG pathway enrichment of the targets. ?Results: In order to produce the TCM efficacy and play a potential role for the treatment of COVID-19, 59 effective functional compounds of baical skullcap root-honeysuckle exerted its effect on 202 targets through 171 pathways. ?Conclusion: The effective compounds of baical skullcap root-honeysuckle could be antiviral and anti-inflammatory, and have lung, liver and cardiovascular protective effects that could have potential correlation,prevention and treatment effect on lung injury, liver injury, cardiovascular disease and inflammation caused by COVID-19. The research results can provide certain theoretical basis and scientific evidence for the treatment of NCP by TCM.

Keywords? Baical Skullcap Root-Honeysuckle;Couplet Medicines;Coronavirus Disease 2019; Networkpharmacology; Potential Mechanism

中圖分類(lèi)號(hào):R285.6;R254.3;R256.19;R512.99 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? doi: 10.3969/j.issn.1673-7202.2020.04.006

2019年末自湖北武漢流行并影響全國(guó)的新型冠狀病毒肺炎(Coronavirus Disease 2019,COVID-19)是由新型冠狀病毒通過(guò)S-蛋白與細(xì)胞表面的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(ACE2)結(jié)合進(jìn)入細(xì)胞引起的肺炎[1]。COVID-19感染初期多伴有發(fā)熱、乏力、干咳等臨床表現(xiàn),重癥患者可出現(xiàn)呼吸困難與低氧血癥,甚至急性呼吸窘迫綜合征等[2]。因其傳染性強(qiáng)、傳播速度快等特點(diǎn),中醫(yī)臨床將其歸為“疫病”范疇[3]。截止到目前,在國(guó)家及各地區(qū)發(fā)布的COVID-19診療方案及具體的臨床施治中,中醫(yī)藥發(fā)揮著重要的作用,對(duì)COVID-19的預(yù)防以及輕型、普通型、重型、危重型患者均有一定的效果。

黃芩、金銀花為常用中藥材,配伍使用為中醫(yī)臨床常用清熱藥對(duì),該藥對(duì)作為重要組成部分出現(xiàn)在國(guó)家及地方發(fā)布的COVID-19預(yù)防和治療方案中。黃芩為唇形科植物黃芩 Scutellaria baicalensis Georgi的干燥根,其性苦,寒,歸肺、膽、脾、大腸、小腸經(jīng),具有清熱燥濕,瀉火解毒之功效,用于胸悶嘔惡,濕熱痞滿(mǎn),肺熱咳嗽,高熱煩渴等癥。金銀花為忍冬科植物忍冬Lonicera japonica Thunb. 的干燥花蕾或帶初開(kāi)的花,其性甘,寒,歸肺、心、胃經(jīng),具有清熱解毒,疏散風(fēng)熱之功效,用于風(fēng)熱感冒,溫病發(fā)熱等癥。黃芩善清心肺之濕熱、氣分之實(shí)熱,尤以清肺經(jīng)氣分之熱為最。金銀花善清風(fēng)溫之熱,又可解血中之毒,性平穩(wěn)而功顯著,偏于透上半身之熱。二者合用,瀉肺熱而解毒,向外宣透而達(dá)邪,對(duì)于外感風(fēng)熱、肺胃熱盛所致的急性上呼吸道感染、急性支氣管炎、急性扁桃體炎、肺炎等癥候具有較好的治療效果[4]。中藥及其組方中含有豐富的資源性化學(xué)成分,且化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,作用途徑多樣,靶點(diǎn)各異,共同作用形成其獨(dú)特的臨床功效。新興學(xué)科網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的出現(xiàn),通過(guò)建立具有整體觀的“藥物-化學(xué)成分-作用靶點(diǎn)-疾病”相互作用網(wǎng)絡(luò),打破了常規(guī)中藥及其組方的單一成分、通路研究思路,能較為全面的反映中藥及其組方發(fā)揮臨床功效的科學(xué)內(nèi)涵[5]。本研究基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法探討黃芩-金銀花藥對(duì)有效成分、作用靶點(diǎn)及通路與COVID-19的關(guān)聯(lián)關(guān)系及潛在的作用機(jī)制,為中醫(yī)藥治療COVID-19提供一定的理論基礎(chǔ)與科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 黃芩-金銀花有效化合物及作用靶點(diǎn)的獲取?? 本研究利用TCMSP平臺(tái)(http://tcmspw.com/tcmsp.php中藥系統(tǒng)藥理學(xué)技術(shù)平臺(tái)),以“黃芩”“金銀花”為關(guān)鍵詞檢索化合物,本研究設(shè)置口服生物利用度OB≥30%、類(lèi)藥性DL≥0.18為條件進(jìn)行過(guò)濾(化合物的OB、DL值越高,臨床應(yīng)用價(jià)值越高),最終獲取黃芩-金銀花的有效化合物及其對(duì)應(yīng)的作用靶點(diǎn)。將獲取的黃芩-金銀花的有效化合物對(duì)應(yīng)的作用靶點(diǎn)信息輸入U(xiǎn)niProt數(shù)據(jù)庫(kù)(https://uniprot.org/蛋白質(zhì)相互作用平臺(tái))獲取作用靶點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)。

1.2 有效化合物-作用靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的建立 利用Cytoscape3.7.0統(tǒng)計(jì)軟件處理獲取的黃芩-金銀花有效化合物和作用靶點(diǎn)信息(可視化處理),建立黃芩-金銀花有效化合物-作用靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。黃芩-金銀花有效化合物和作用靶點(diǎn)用“節(jié)點(diǎn)”表示,二者之間的作用關(guān)系用“邊”表示。再對(duì)得到的作用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵W(xué)分析,以Degree和Betweenness centrality(節(jié)點(diǎn)度值、中介中心度)來(lái)反應(yīng)“節(jié)點(diǎn)”的重要程度,Degree和Betweenness centrality的值越大,說(shuō)明該“節(jié)點(diǎn)”在作用網(wǎng)絡(luò)中越重要。

1.3 PPI(蛋白質(zhì)相互作用)網(wǎng)絡(luò)的建立 PPI是組成生物分子網(wǎng)絡(luò)的基本單位,同時(shí)也是疾病產(chǎn)生的關(guān)鍵步驟。本研究采用STRING數(shù)據(jù)庫(kù)獲取作用靶點(diǎn)之間的相互作用關(guān)系,從蛋白質(zhì)相互作用的層面討論黃芩-金銀花與COVID-19潛在的關(guān)聯(lián)關(guān)系與作用機(jī)制?!癘rganism”設(shè)為“Homo sapiens”,設(shè)置“Hide disconnected nodes in the network”,“minimum required interaction score”設(shè)為“Highest confidence”,其余為系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù),以此建立PPI網(wǎng)絡(luò)。將上述PPI關(guān)系導(dǎo)入Cytoscape 3.7.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行可視化處理,以獲取PPI網(wǎng)絡(luò);以度值大于2倍平均度值為標(biāo)準(zhǔn)篩選核心靶標(biāo)蛋白,并采用Excel 2010統(tǒng)計(jì)軟件繪制相應(yīng)蛋白的信息條形圖。

1.4 GO功能及KEGG通路富集分析? 將黃芩-金銀花作用靶點(diǎn)的編碼基因?qū)隑ioconductor生物信息軟件包(http://www.bioconductor.org/),以 P <0.05進(jìn)行GO功能及KEGG通路富集分析,得到黃芩-金銀花有效化合物作用靶點(diǎn)的主要生物功能和過(guò)程,以及其與COVID-19潛在的關(guān)聯(lián)關(guān)系與作用機(jī)制中可能性較大的通路,根據(jù)排序繪制條形圖。

2 結(jié)果

2.1 黃芩-金銀花有效化合物和作用靶點(diǎn)獲取結(jié)果? 黃芩-金銀花在TCMSP平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中共有379個(gè)化合物,其中黃芩有143個(gè),金銀花有236個(gè),按照條件共篩處化合物59個(gè),對(duì)應(yīng)的作用靶點(diǎn)202個(gè),結(jié)果見(jiàn)表1、2。

2.2 黃芩-金銀花有效化合物-作用靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果? 利用Cytoscape3.7.0統(tǒng)計(jì)軟件處理獲取的黃芩-金銀花有效化合物和作用靶點(diǎn)信息,建立有效化合物-作用靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn),黃芩-金銀花有效化合物-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)共有250個(gè)節(jié)點(diǎn),697條邊。其中,左邊第1圈為度值為1的作用靶點(diǎn),第2圈為度值為2、3的作用靶點(diǎn),第3圈為度值大于3的作用靶點(diǎn),右邊第1圈為黃芩-金銀花有效化合物。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵W(xué)分析結(jié)果顯示,該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的平均度值為5.576,大于平均度值的節(jié)點(diǎn)有56個(gè);平均中介中心度為0.007,大于平均中介中心度平均值的節(jié)點(diǎn)有34個(gè)。根據(jù)節(jié)點(diǎn)度值、中介中心度等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵W(xué)特征進(jìn)行核心節(jié)點(diǎn)的篩選,結(jié)果顯示,槲皮素、木犀草素、山柰酚、黃芩素、豆甾醇、漢黃芩素、β-谷甾醇、β-胡蘿卜素、金合歡素、千層紙素A、山姜素、Corymbosin、Epiberberine、黃芩新素、蘇薺苧黃酮等有效化合物以及PTGS2、PTGS1、NCOA2、AR、PRSS1、SCN5A、ADRB2、CASP3、GABRA1、BCL2、RXRA、PPARG、AKT1、BAX、RELA、JUN、NOS2等作用靶點(diǎn)在黃芩-金銀花有效化合物-作用靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中具有重要作用,可能是黃芩-金銀花發(fā)揮中醫(yī)臨床功效以及與COVID-19產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的核心化合物及作用靶點(diǎn)。

2.3 黃芩-金銀花有效化合物對(duì)應(yīng)的作用靶點(diǎn)PPI網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果 黃芩-金銀花有效化合物對(duì)應(yīng)的作用靶點(diǎn)PPI網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖2,由圖2可知,該網(wǎng)絡(luò)共有172個(gè)節(jié)點(diǎn)、745條邊,平均度值為8.663。其中,各節(jié)點(diǎn)表示作用靶點(diǎn),每條邊表示各作用靶點(diǎn)之間的相互作用關(guān)系,邊數(shù)越多表示該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的作用靶點(diǎn)越重要。根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的度值制作大于平均度值的關(guān)鍵作用靶點(diǎn)的信息條形圖(取前30),結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可知,JUN、AKT1、MAPK1、RELA度值顯著高于其余靶點(diǎn),在PPI網(wǎng)絡(luò)中起著重要的聯(lián)系作用,可能是黃芩-金銀花發(fā)揮中醫(yī)臨床功效以及與COVID-19產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的的關(guān)鍵作用靶點(diǎn)。

2.4 關(guān)鍵作用靶點(diǎn)生物功能及通路分析結(jié)果 本研究從GO功能分析從而確定黃芩-金銀花有效化合物作用靶點(diǎn)最主要的生物學(xué)功能。GO功能分析獲得171個(gè)條目,具有顯著意義的有134個(gè)條目( P <0.01),采用P值和基因富集數(shù)量綜合過(guò)濾,對(duì)其進(jìn)行排序,取排名前20的條目,結(jié)果見(jiàn)圖4。圖4結(jié)果表明,黃芩-金銀花有效化合物的關(guān)鍵作用靶點(diǎn)富集顯著的10個(gè)生物學(xué)功能主要為核受體活性、轉(zhuǎn)錄因子活性、類(lèi)固醇激素受體活性、血紅素結(jié)合、細(xì)胞因子活性、細(xì)胞因子受體結(jié)合、四吡咯結(jié)合、RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、氧合還原酶活性、DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄激活活性,RNA聚合酶II特異性,提示黃芩-金銀花有效化合物可通過(guò)調(diào)控多種生物學(xué)途徑發(fā)揮其中醫(yī)臨床功效進(jìn)而對(duì)COVID-19產(chǎn)生影響。

KEGG通路富集分析共獲得171條通路,具有顯著意義的有153條通路( P <0.01),采用P值和基因富集數(shù)量綜合過(guò)濾,對(duì)其進(jìn)行排序,取排名前20的條目,結(jié)果見(jiàn)圖5。通路的富集結(jié)果排序越靠前,即黃芩-金銀花越有可能通過(guò)這些通路發(fā)揮其中醫(yī)臨床功效和對(duì)COVID-19產(chǎn)生影響。由圖5可知,5條通路與病毒感染有關(guān),包括人巨細(xì)胞病毒、乙肝病毒、皰疹病毒、丙肝病毒、小細(xì)胞肺癌,基因顯著富集在信號(hào)通路為糖尿病并發(fā)癥AGE-RAGE信號(hào)通路、IL-17信號(hào)通路、TNF信號(hào)通路和C型凝集素受體信號(hào)通路等。

3 討論

COVID-19臨床表現(xiàn)多樣,但多以呼吸道癥狀為主,但隨著病程的發(fā)展,表現(xiàn)為輕、重癥肺炎,造成肺部損傷、肺功能障礙,部分患者病情加重,甚至出現(xiàn)全身炎性反應(yīng)引起多臟器如腎臟、肝臟、心肌損傷衰竭[2]。藥對(duì)是方劑配伍的最小組方單元,是古今中醫(yī)藥學(xué)家長(zhǎng)期臨床實(shí)踐及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的精華所在,黃芩和金銀花配伍為古今中醫(yī)臨床常用藥對(duì)[4]?,F(xiàn)代成藥中,黃芩-金銀花見(jiàn)于銀黃、金花清感、清開(kāi)靈、雙黃連等成藥制劑中。現(xiàn)代研究證明,黃芩-金銀花具有解熱、抗病毒、抗炎等藥理作用,對(duì)于外感風(fēng)熱、肺胃熱盛所致的急性上呼吸道感染、急性支氣管炎、急性扁桃體炎、肺炎等癥候具有較好的治療效果,黃芩-金銀花及其制劑已被用于COVID-19的預(yù)防及治療過(guò)程中。中藥及其組方中含有豐富的資源性化學(xué)成分,且化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,作用途徑多樣,作用靶點(diǎn)各異,共同作用形成其獨(dú)特的臨床功效。本研究采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究方法探究黃芩-金銀花發(fā)揮其中醫(yī)臨床功效的有效成分、作用靶點(diǎn)及對(duì)應(yīng)通路以及與COVID-19的關(guān)聯(lián)關(guān)系及潛在的作用機(jī)制。

有效化合物研究表明,木犀草素能抑制流感病毒的增殖和炎性細(xì)胞因子表達(dá),影響TLR通路和凋亡相關(guān)因子的表達(dá),減輕病毒對(duì)宿主細(xì)胞的免疫損傷,發(fā)揮抗病毒作用[6]。此外,黃芩素、漢黃芩素也具有抗病毒作用,千層紙素A具有抑制病毒復(fù)制功能[7-9]。黃芩素可減弱SAP大鼠炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激及肺組織細(xì)胞凋亡,可能通過(guò)抑制p38MAPK通路發(fā)揮對(duì)肺組織保護(hù)作用[7]。山姜素通過(guò)抑制ICAM-1、TNF-α表達(dá),促進(jìn)APQ-1蛋白及mRNA表達(dá),從而對(duì)急性人肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷起保護(hù)作用[10]。槲皮素可通過(guò)抑制NF-κB信號(hào)通路降低促炎因子分泌和激活Nrf2信號(hào)通路提高機(jī)體抗氧化能力發(fā)揮宣肺平喘和保肝作用[11]。β-谷甾醇對(duì)脂多糖致急性肺損傷有一定的保護(hù)作用,亦可改善非酒精性脂肪肝肝細(xì)胞脂肪變性程度,減輕氧化應(yīng)激反應(yīng),從而對(duì)肝臟起到保護(hù)作用[12]。黃芩素可抑制新生血管形成,通過(guò)降低血壓、擴(kuò)張血管等方式發(fā)揮保護(hù)心腦血管的作用,亦可直接清除活性氧,減輕缺血再灌注心肌細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng),提高心肌細(xì)胞的生物功能和存活率[13-14],千層紙素A可抑制AKT1-RPS6KB1信號(hào)通路促進(jìn)心肌細(xì)胞自噬,從而對(duì)心力衰竭產(chǎn)生保護(hù)作用[15],此外,千層紙素A亦有舒張血管功能[9]。山柰酚常用于心血管疾病的治療,其可通過(guò)抑制細(xì)胞內(nèi)CK、LDH活性,降低MDA含量和升高SOD活性從而保護(hù)缺氧損傷心肌細(xì)胞[16]。此外,金合歡素也有心臟保護(hù)功能[17]。β-谷甾醇可抑制TNF-α炎性因子的聚集與釋放[18]。豆甾醇能顯著抑制由DSS誘導(dǎo)結(jié)腸炎小鼠的結(jié)腸縮短,降低其糞便中血紅素含量,及顯著降低IL-1β、IL-6、MCP-1和COX-2的表達(dá),顯示良好的抗急性結(jié)腸炎活性[19]。漢黃芩素可通過(guò)減少巨噬細(xì)胞ROS的產(chǎn)生,抑制NF-κB調(diào)控的炎性反應(yīng)因子從而抑制巨噬細(xì)胞炎性反應(yīng)[20],亦能抑制流感病毒感染后巨噬細(xì)胞內(nèi)各種炎性反應(yīng)相關(guān)因子的產(chǎn)生[8]。山姜素可能通過(guò)影響PPARγ/NF-κB信號(hào)通路對(duì)急性炎性反應(yīng)產(chǎn)生抗炎作用[21]。槲皮素、木犀草素、山柰酚、黃芩素和金合歡素亦具有顯著的抗炎活性[6-7,11,16-17]。由上可見(jiàn),黃芩-金銀花中諸多有效化合物具有明確的抗病毒、抗炎等和肺、肝及心血管保護(hù)等作用,提示黃芩-金銀花對(duì)COVID-19引發(fā)的肺損傷、肝損傷、心血管疾病和炎性反應(yīng)具有潛在的治療作用。

作用靶點(diǎn)PTGS2(前列腺素內(nèi)過(guò)氧化物合酶2)又稱(chēng)環(huán)氧合酶2(COX-2),該靶點(diǎn)在調(diào)節(jié)細(xì)胞活力、增殖和抵抗細(xì)胞凋亡方面發(fā)揮重要作用,也是能因其機(jī)體出現(xiàn)紅腫熱痛誘發(fā)炎性反應(yīng)的炎性因子[22]。PTGS1(前列腺素內(nèi)過(guò)氧化物合酶1)又稱(chēng)環(huán)氧合酶1(COX-1),在血小板中,它參與血栓素A2(TXA2)的生成,從而促進(jìn)血小板的活化和聚集、血管收縮和血管平滑肌細(xì)胞的增殖。AR(雄激素受體)調(diào)節(jié)真核基因表達(dá),影響靶組織的細(xì)胞增殖和分化,與血管疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),當(dāng)其與受體結(jié)合后,內(nèi)皮細(xì)胞形成速度加快,從而維持血管內(nèi)皮的完整性和正常的結(jié)構(gòu)功能[23]。SCN5A(編碼Nav1.5基因)在控制心肌細(xì)胞興奮傳導(dǎo)和興奮維持方面起著重要作用,與心臟疾病密切相關(guān)[24]。ADRB2(β2-腎上腺素受體)在肺部不同組織細(xì)胞中廣泛表達(dá),該基因編碼氨基酸的變化可影響慢性阻塞性肺疾病等呼吸道疾病的發(fā)生發(fā)展[25]。BCL2(B淋巴細(xì)胞瘤-2)通過(guò)控制線粒體膜的通透性來(lái)調(diào)節(jié)造血細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)胞凋亡,BCL2的過(guò)度表達(dá)可減少氧自由基的產(chǎn)生和脂質(zhì)氧化物的形成[26]。BAX(BCL2相關(guān)X蛋白)是促細(xì)胞死亡的蛋白,研究表明,BCL2與BAX參與慢性心力衰竭的發(fā)展過(guò)程[27]。RAXA(類(lèi)視黃醇X受體)可參與心臟能量代謝過(guò)程,心臟能量代謝紊亂在心力衰竭發(fā)生發(fā)展過(guò)程中至關(guān)重要[28]。PPARG(過(guò)氧化物酶體增生激活受體γ)參與調(diào)節(jié)血管緊張性和血液水平,并通過(guò)基因轉(zhuǎn)錄抑制發(fā)揮抗炎、抗氧化等作用,PPARG功能缺失突變可能增加心血管疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[29]。NOS2(誘導(dǎo)型一氧化氮合酶)細(xì)胞因子的產(chǎn)生受免疫應(yīng)答影響。在炎性反應(yīng)中,NOS2也受心室肌細(xì)胞誘導(dǎo)表達(dá)。NOS2參與多種病理?xiàng)l件下的心肌梗死、心力衰竭等心肌損傷[30]。以上表明,黃芩-金銀花通過(guò)作用于PTGS2、PTGS1、AR、SCN5A、ADRB2、BCL2、RXRA、PPARG、BAX、NOS2等作用靶點(diǎn)在機(jī)體炎性反應(yīng)、心血管、肺功能等方面產(chǎn)生作用,提示黃芩-金銀花對(duì)COVID-19引發(fā)的肺損傷、心血管疾病和炎性反應(yīng)具有潛在的聯(lián)系。

靶點(diǎn)的相互作用JUN是核內(nèi)原癌基因c-jun的編碼產(chǎn)物,當(dāng)c-jun被激活后,表達(dá)迅速,可提升腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移能力,COVID-19病理過(guò)程中產(chǎn)生的各種細(xì)胞、炎性反應(yīng)因子均可促進(jìn)JUN的表達(dá)[31]。AKT1(蛋白激酶B)參與包括細(xì)胞凋亡和葡萄糖代謝在內(nèi)的細(xì)胞過(guò)程,同時(shí)還具有抗細(xì)胞凋亡作用,據(jù)報(bào)道,p-AKT1可能參與高氧肺損傷的發(fā)生發(fā)展過(guò)程[32]。PI3K/AKT信號(hào)通路可調(diào)控炎性反應(yīng)細(xì)胞活化、炎性遞質(zhì)釋放等途徑對(duì)肺部和氣道慢性炎性反應(yīng)發(fā)揮作用[33]。MAPK1(絲裂原活化蛋白激酶1)也稱(chēng)ERK或ERK2,對(duì)細(xì)胞炎性反應(yīng)性反應(yīng)和腫瘤細(xì)胞的增殖、分化、轉(zhuǎn)化和凋亡的調(diào)控均有顯著影響,有研究報(bào)道ERK1/2信號(hào)通路參與介導(dǎo)后適應(yīng)對(duì)離體心臟缺血再灌注后心肌的保護(hù)作用[34]。大多數(shù)體細(xì)胞中都有MAPK1通路,其通過(guò)多樣的細(xì)胞調(diào)節(jié),對(duì)外界的生理性及病理性刺激做出不同反應(yīng)[35]。RELA是炎性反應(yīng)通路NF-κB家族重要成員,在中性粒細(xì)胞的凋亡中有重要地位?;罨闹行粤<?xì)胞能夠分泌INF-γ、IL-6等炎性因子,升高TNF-α等趨化因子,亦能促進(jìn)進(jìn)中性粒細(xì)胞由循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入肺組織中,加重炎性反應(yīng)[36]。綜上所述,PPI網(wǎng)絡(luò)中有著橋梁作用的JUN、AKT1、MAPK1、RELA與黃芩-金銀花發(fā)揮其中醫(yī)功效密切相關(guān),提示黃芩-金銀花對(duì)COVID-19引發(fā)的炎性反應(yīng)具有潛在的調(diào)控作用。

關(guān)鍵作用靶點(diǎn)生物功能及通路核受體是機(jī)體中含量最豐富的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子之一,參與調(diào)控機(jī)體發(fā)育、代謝、炎性反應(yīng)和免疫等多種生物作用,在代謝性疾病領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注,已有研究證明,它們與糖尿病、脂肪肝等疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),也被稱(chēng)為代謝性核受體[37]。細(xì)胞因子通過(guò)結(jié)合細(xì)胞表面相應(yīng)的細(xì)胞因子受體而發(fā)揮生物學(xué)作用,其與受體的結(jié)合是細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的啟動(dòng)刺激的過(guò)程,根據(jù)其結(jié)構(gòu)與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑可分為腫瘤壞死因子受體和趨化性細(xì)胞因子受體等類(lèi)型。腫瘤壞死因子在心血管疾病、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和炎性反應(yīng)性腸病等病理生理過(guò)程起著重要的遞質(zhì)作用[38]。趨化因子及其受體的表達(dá)和功能的異常將嚴(yán)重影響免疫細(xì)胞正常功能的發(fā)揮,進(jìn)而產(chǎn)生慢性炎性反應(yīng)或自身免疫性疾病,亦可作用于腫瘤細(xì)胞,對(duì)腫瘤的形成產(chǎn)生發(fā)展影響[39]。AGE(晚期糖基化終產(chǎn)物)與RAGE(其受體)可激活NF-κB,可引起大量促炎細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子的表達(dá)與釋放,造成慢性細(xì)胞活化與組織損傷[40]。IL-17(白細(xì)胞介素-17)是有效的活性炎性反應(yīng)因子,參與了腫瘤的生長(zhǎng)、血管形成和腫瘤免疫調(diào)節(jié)[41]。TNF(腫瘤壞死因子)能直接殺傷腫瘤細(xì)胞,且對(duì)正常細(xì)胞沒(méi)有明顯的細(xì)胞毒性,主要有TNF-α,TNF-β2種類(lèi)型,參與全身炎性反應(yīng),促進(jìn)促炎因子的表達(dá),通過(guò)中樞敏化和調(diào)節(jié)疼痛遞質(zhì)分泌多種機(jī)制參與神經(jīng)病理性疼痛的發(fā)展[42]。C型凝集素是一類(lèi)可與糖類(lèi)結(jié)合的含有鈣離子的蛋白質(zhì),是固有免疫系統(tǒng)中的重要模式識(shí)別受體。其可通過(guò)保守的糖識(shí)別結(jié)構(gòu)域與糖蛋白上的糖基相互作用,獲得細(xì)胞黏附和抗原捕捉的功能,從而發(fā)揮抗原免疫清除的作用[43]。因此,黃芩-金銀花可能通過(guò)其核受體活性、細(xì)胞因子受體結(jié)合和細(xì)胞因子活性等多種類(lèi)型生物學(xué)功能及過(guò)程影響機(jī)體免疫和代謝、炎性反應(yīng)等生理病理過(guò)程。同時(shí),黃芩-金銀花可能通過(guò)AGE-RAGE信號(hào)通路、IL-17信號(hào)通路、TNF信號(hào)通路、C型凝集素受體信號(hào)通路等通路發(fā)揮抗炎、免疫調(diào)節(jié)等作用,體現(xiàn)了其作用靶點(diǎn)、作用通路和作用效應(yīng)多樣的特點(diǎn),對(duì)COVID-19的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生多方位的干預(yù)。

本研究采用基于采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的研究方法,對(duì)黃芩-金銀花藥對(duì)有效成分、作用靶點(diǎn)及通路與COVID-19的關(guān)聯(lián)關(guān)系及潛在的作用機(jī)制做初步的探討。結(jié)果顯示,黃芩-金銀花中的槲皮素、木犀草素、山柰酚、黃芩素、豆甾醇、漢黃芩素、β-谷甾醇、金合歡素、千層紙素A、山姜素等有效化合物可能通過(guò)AGE-RAGE信號(hào)通路、IL-17信號(hào)通路、TNF信號(hào)通路、C型凝集素受體信號(hào)通路等通路作用于PTGS2、PTGS1、AR、SCN5A、ADRB2、BCL2、RXRA、PPARG、BAX、NOS2等作用靶點(diǎn)發(fā)揮抗病毒、抗炎等和肺、肝及心血管保護(hù)等作用,提示黃芩-金銀花對(duì)COVID-19引發(fā)的肺損傷、肝損傷、心血管疾病和炎性反應(yīng)具有潛在的關(guān)聯(lián)、預(yù)防與治療作用,研究結(jié)果可為中醫(yī)藥治療COVID-19提供一定的理論基礎(chǔ)與科學(xué)依據(jù)。

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(2020-02-21收稿 責(zé)任編輯:王明)

基金項(xiàng)目:江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK20191498);江蘇省高校青藍(lán)工程項(xiàng)目(蘇教師[2017]15號(hào));2019年江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目計(jì)劃項(xiàng)目(蘇市監(jiān)標(biāo)[2019]89號(hào));江蘇衛(wèi)生健康職業(yè)學(xué)院校級(jí)課題重大項(xiàng)目(JKA201903)作者簡(jiǎn)介:劉嘉(1983.07—),男,碩士,副教授,研究方向:中藥物質(zhì)基礎(chǔ)及藥理研究,E-mail:liujia402@163.com通信作者:曾慶琪(1964.07—),男,博士后,教授,博士研究生導(dǎo)師,研究方向:中醫(yī)疑難雜癥臨床與基礎(chǔ)研究,E-mail:zengqq111@126.com

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