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基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對接的感冒清熱顆粒防治新型冠狀病毒肺炎的作用機制

2021-12-16 05:43吳倩文趙書武高豐張煜戴子琦崔鶴蓉陳可點劉小靖霍蘇王鵬龍徐意徐冰雷海民
世界中醫(yī)藥 2021年19期
關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)新型冠狀病毒肺炎

吳倩文 趙書武 高豐 張煜 戴子琦 崔鶴蓉 陳可點 劉小靖 霍蘇 王鵬龍 徐意 徐冰 雷海民

摘要 目的:基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探索感冒清熱顆粒防治新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及其作用機制。方法:采用中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫與分析平臺(TCMSP)檢索感冒清熱顆粒中各味中藥的化學(xué)成分及其作用靶點;在GeneCards數(shù)據(jù)庫檢索得到新型冠狀病毒肺炎相關(guān)靶點;上述二者取交集,導(dǎo)入Cytoscape 3.7.2軟件中進行處理,得到關(guān)鍵成分及關(guān)鍵靶標(biāo);再將交集靶點導(dǎo)入STRING數(shù)據(jù)庫進行蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)分析;利用DAVID數(shù)據(jù)庫及R語言對交集靶點進行基因本體(GO)功能富集分析和京都基因和基因組百科全書(KEGG)通路富集分析;最后以感冒清熱顆?!坝行С煞?靶點”網(wǎng)絡(luò)中篩選出的12個關(guān)鍵化合物為配體,以血管緊張轉(zhuǎn)化酶2(ACE2)和SARS-CoV-2 3CL pro水解酶為目的受體,進行分子對接。結(jié)果:篩選出復(fù)方中化學(xué)成分共152個,相關(guān)靶點293個,其中與COVID-19共同作用的靶標(biāo)有59個,與之對應(yīng)有效成分共86個。核心靶點包括PTGS2、PTGS1、DPP4、F10、NOS2、TP53、TNF,關(guān)鍵成分包括β-胡蘿卜素、槲皮素、蘆丁、山柰酚、柚皮素、金合歡素、蘆薈大黃素、葛根素、異鼠李素、芒柄花黃素、二氫血根堿和β-谷甾醇。應(yīng)用GO富集分析得到42個GO條目,應(yīng)用KEGG富集分析得到48條相關(guān)通路,其中包含細胞凋亡通路、癌癥通路等。分子對接研究顯示感冒清熱顆粒中關(guān)鍵化學(xué)成分與3CL pro和ACE2的結(jié)合作用良好,甚至優(yōu)于部分臨床使用的藥物。結(jié)論:感冒清熱顆粒能通過槲皮素、蘆丁、山柰酚、金合歡素和柚皮素等成分,調(diào)控細胞凋亡通路、癌癥通路等,調(diào)節(jié)PTGS2、PTGS1、DPP4等蛋白的表達,來調(diào)控機體細胞生長凋亡、免疫炎癥反應(yīng)治療COVID-19;同時感冒清熱顆粒中的關(guān)鍵成分可能會通過作用于3CL pro及ACE2,來阻斷新冠病毒入侵和增殖。

關(guān)鍵詞 感冒清熱顆粒;新型冠狀病毒肺炎;網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué);分子對接

Abstract Objective:To explore the material basis of pharmacodynamics and mechanism of Ganmao Qingre Granules in the prevention and treatment of corona virus disease 2019(COVID-19) based on network pharmacology.Methods:The chemical ingredients and drug targets of various Chinese medicines in Ganmao Qingre Granules were retrieved by Traditional Chinese Medicine System Pharmacology Database and Analysis Platform(TCMSP),and the related targets of COVID-19 were retrieved in GeneCards database by using “Novel Corona Virus Pneumonia” as the key words.The common targets from the both screenings were imported into Cytoscape3.7.2 software for visualization,then the key components and key targets were obtained.Then the common targets were imported into the STRING database for protein interaction analysis.DAVID database and R language were used to perform the GO function enrichment analysis and KEGG pathway enrichment analysis of common targets.Finally,12 key compounds screened from the “herb-ingredient-target” network of Ganmao Qingre granule were selected as ligands,and angiotensin converting enzyme-related carboxypeptidase(ACE2) and SARS-CoV-2 3CL pro hydrolase were used as receptors for molecular docking.Results:A total of 152 chemical components and 293 related targets in the compound were screened out,among which 59 were common targets with COVID-19 and 86 corresponding active components.Core targets included PTGS2,PTGS1,DPP4,F(xiàn)10,NOS2,TP53,TNF,key components included β-carotene,quercetin,luteolin,kaempferol,naringenin,acacetin,aloe-emodin,puerarin,isorhamnetin,formononetin,dihydrosanguinarine and β-sitosterol.42 GO entries were obtained by GO enrichment analysis,and 48 related pathways were obtained by KEGG enrichment analysis,including apoptosis pathway,cancer pathway and so on.Molecular docking studies showed that the key chemical components of Ganmao Qingre granule combined well with SARS-CoV-2 3CL pro hydrolase and ACE2,even better than some clinical drugs.Conclusion:Ganmao Qingre granule can regulate the apoptosis pathway,cancer pathway as well as the expression of PTGS2,PTGS1,DPP4 and other proteins through active ingredients such as quercetin,luteolin,kaempferol,acacetin,naringenin to control the cell growth,apoptosis and immuno-inflammatory reaction to treat COVID-19.Meanwhile,the key components of Ganmao Qingre granule may block the invasion and proliferation of novel coronavirus by acting on SARS-CoV-2 3CL pro hydrolase and ACE2.

Keywords Ganmao Qingre Granules; Corona Virus Disease 2019; Network Pharmacology; Molecular docking

中圖分類號:R285文獻標(biāo)識碼:Adoi:10.3969/j.issn.1673-7202.2021.19.009

新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)具有潛伏期長、傳染性強和各類人員普遍易感的特點,對全球人民的健康、經(jīng)濟的發(fā)展和社會的穩(wěn)定帶來了巨大的影響[1]。截至2020年7月19日,全球累計確診病例已超過1 400萬例,累計死亡患者達59萬例。臨床尚未出現(xiàn)針對新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)的有效特異性藥物,而中醫(yī)藥多成分、多靶點和多層次發(fā)揮作用的方式以及獨特的理論與治療視角在此次疫情防治中發(fā)揮了重要的作用。

中醫(yī)認為疫病乃外感疫癘之氣所致,患者外感疫癘之氣,“濕、熱、毒、瘀”之邪侵犯機體,氣機升降失司故而患病?!稖匾哒摗酚性疲骸皽匾咧疄椴。秋L(fēng)非寒,非暑非濕,乃天地間別有一種異氣所感?!盵2]因此,疫病初起時屬外感范圍。多種具有疏風(fēng)清熱,宣肺解毒功效的中成藥如藿香正氣膠囊、金花清感顆粒、連花清瘟膠囊(顆粒)和疏風(fēng)解毒膠囊(顆粒)等被第七版診療方案推薦用于醫(yī)學(xué)觀察期的患者[3];清肺排毒湯、化濕敗毒方等則被用于確診及重癥患者的治療,收效甚好。感冒清熱顆粒記載于《中華人民共和國藥典》[4],有疏風(fēng)清熱解表之功效,常用于流感的預(yù)防和治療。方中荊芥穗辛香,長于發(fā)表散風(fēng),為君藥;防風(fēng)、蘇葉疏風(fēng)散寒,薄荷、柴胡疏風(fēng)散熱,葛根解肌退熱,生津止渴,為臣藥;桔梗、苦杏仁宣肅肺氣,化痰止咳,白芷解表散風(fēng),通竅止痛,苦地丁清熱解毒,蘆根清熱生津止渴,為佐使藥。諸藥合用,共奏疏風(fēng)清熱解表的作用。然而感冒清熱顆粒對抗疫病作用機制尚不清楚,故對其進行網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析,探究其治療COVID-19的物質(zhì)基礎(chǔ)及作用機制。

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)強調(diào)網(wǎng)絡(luò)靶標(biāo)的研究模式,從整體上探索藥物與疾病的相關(guān)性,這與復(fù)方中藥的整體性和系統(tǒng)性不謀而合[5]。本研究首先對感冒清熱顆粒中的化合物和相關(guān)作用靶蛋白進行檢索,隨后與COVID-19相關(guān)靶點形成交集,構(gòu)建化合物-靶點網(wǎng)絡(luò),分析確定復(fù)方中的關(guān)鍵活性成分及關(guān)鍵靶標(biāo),并對其靶標(biāo)蛋白進行功能富集,以期闡釋感冒清熱顆粒多成分、多靶點和多途徑發(fā)揮疏風(fēng)清熱解表功效的科學(xué)內(nèi)涵,為其治療COVID-19的臨床應(yīng)用提供參考,同時為其進一步的臨床研究奠定基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 感冒清熱顆粒復(fù)方中活性成分和靶標(biāo)蛋白篩選 采用中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫與分析平臺(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology,TCMSP)檢索感冒清熱顆粒中各味中藥的化學(xué)成分,設(shè)定口服生物利用度(Oral Bioavailability,OB)≥30%且類藥性(Drug Likeness,DL)≥0.18為篩選條件建立各復(fù)方的有效成分?jǐn)?shù)據(jù)庫并得到相關(guān)靶標(biāo)蛋白。為避免個別認可度較高的有效成分被篩選掉,同時查閱《中華人民共和國藥典(2020版)》與國家知識基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫(CNKI)中相關(guān)文獻,得到此類成分并合并至TCMSP篩選結(jié)果中。從TCMSP下載化合物的靶點信息。

1.2 構(gòu)建感冒清熱顆粒“藥材-有效成分-靶點”藥理網(wǎng)絡(luò) 在GeneCards數(shù)據(jù)庫中以“Novel Corona Virus Peumonia”作為關(guān)鍵詞進行檢索,得到肺炎相關(guān)靶點,與感冒清熱顆粒中所得有效化合物靶點進行交集,以得到感冒清熱顆粒治療肺炎的潛在作用靶點。將這些潛在作用靶點及其對應(yīng)成分導(dǎo)入Cytoscape3.7.2軟件中進行可視化處理,然后對其進行拓撲分析,以得到各個節(jié)點的中心度值(Betweenness Centrality)、親中心度值(Closeness Centrality)和等級值(Degree)。以Degree值及Betweenness Centrality值≥2倍中位數(shù)且Closeness Centrality值≥1倍中位數(shù)為條件,篩選出感冒清熱顆粒作用于新冠病毒肺炎相關(guān)靶點的關(guān)鍵化學(xué)成分和主要作用靶點。

1.3 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 將1.2得到的交集靶點錄入STRING網(wǎng)站,限定物種為“Homo Sapiens”,得到蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)的相關(guān)數(shù)據(jù)再導(dǎo)入Cytoscape對其進行可視化。使用Cytoscape的MCODE功能對PPI網(wǎng)絡(luò)進行模塊分析,設(shè)定K-core值>4。

1.4 基因本體(GO)富集分析和京都基因和基因組百科全書(KEGG)通路分析 通過DAVID網(wǎng)站對得到的交集靶點進行GO富集分析和KEGG信號通路富集分析,輸入潛在作用靶點并限制物種為人,得到的分析結(jié)果以P<0.05為指標(biāo)進行篩選。使用R語言對的結(jié)果進行可視化處理,分析得到復(fù)方治療COVID-19的作用機制。

1.5 關(guān)鍵化合物分子對接研究 以感冒清熱顆粒“復(fù)方-有效成分-靶點”網(wǎng)絡(luò)中篩選出的12個關(guān)鍵化合物為配體,以血管緊張轉(zhuǎn)化酶2(ACE2)[23]和SARS-CoV-2 3CL水解酶(Mpro)[24]為目的受體,進行分子對接。從PDB數(shù)據(jù)庫中下載獲得ACE2(PDB ID:1r42)和Mpro(PDB ID:6LU7)三維結(jié)構(gòu)的PDB文件后,使用AutoDock軟件進行加氫、加電子等操作,保存為PDBQT格式。從PubChem數(shù)據(jù)庫中下載化合物結(jié)構(gòu)sdf文件,采用Chem3D軟件將其轉(zhuǎn)化為mol2文件,再將其導(dǎo)入AutoDock 4.2.6中進行配體前處理。將經(jīng)過前處理的配體和目的靶點導(dǎo)入AutoDock 4.2.6軟件進行格點能計算后,進行分子對接,取結(jié)合能最小的分子用PyMOL繪制分子對接圖。

2 結(jié)果

2.1 感冒清熱顆粒復(fù)方中活性成分和靶標(biāo)蛋白篩選 符合條件OB≥30%,DL≥0.18的化合物共有143個,另從藥典及相關(guān)文獻中得到每味藥物的指標(biāo)性成分9個,共計152個。其中荊芥穗含有9個,防風(fēng)含有20個,薄荷含有11個,桔梗含有7個,柴胡含有19個,紫蘇葉含有15個,葛根含有5個,苦杏仁含有20個,白芷含有22個,苦地丁含有22個,蘆丁含有1個,共得到靶標(biāo)蛋白293個。

2.2 感冒清熱顆粒“藥材-有效成分-靶點”藥理網(wǎng)絡(luò) 在GeneCards數(shù)據(jù)庫中檢索得到259個COVID-19相關(guān)靶點,與感冒清熱顆粒中化合物的作用靶點(293個)取交集,共得到59個潛在作用靶點,與之對應(yīng)有效成分共86個。見圖1。

將這些潛在作用靶點導(dǎo)入Cytoscape中構(gòu)建出“復(fù)方-成分-靶點”的藥理網(wǎng)絡(luò)。見圖2。其中藍綠色橢圓形節(jié)點代表化學(xué)成分,粉色菱形節(jié)點代表潛在作用靶點,邊代表化學(xué)成分與作用靶點之間的關(guān)聯(lián)。結(jié)果顯示同一化學(xué)成分對應(yīng)多個靶點,同一靶點也對應(yīng)多個化學(xué)成分,充分體現(xiàn)了感冒清熱顆粒在防治臨床疾病方面多成分多靶點的作用特點。槲皮素(Quercetin)、蘆?。↙uteolin)等連接相對較多的COVID-19相關(guān)靶點,可能為治療COVID-19的關(guān)鍵成分;PTGS2、PTGS1、DPP4、F10和NOS2等連接了相對較多的復(fù)方中化學(xué)成分,可能是復(fù)方治療COVID-19的主要作用靶點。在拓撲分析中也對此進行了驗證。對節(jié)點的拓撲參數(shù)分析按照Degree值及Betweenness Centrality值≥2倍中位數(shù)且Closeness Centrality值≥1倍中位數(shù),篩選出了感冒清熱顆粒作用于新冠病毒肺炎相關(guān)靶點的關(guān)鍵化學(xué)成分以及主要作用靶點。篩選后按Degree值排序,排名前5的化學(xué)成分分別是Quercetin(槲皮素)、Luteolin(蘆?。?、Kaempferol(山柰酚)、Naringenin(柚皮素)、Acacetin(金合歡素),其中槲皮素與蘆丁擁有超過20個作用靶點。從化合物-靶點作用的角度分析,這5個化合物可能代表這個組方的大部分療效。排名前5的作用靶點分別是PTGS2(Prostaglandin G/H synthase 2)、PTGS1(Prostaglandin G/H Synthase 1)、DPP4(Dipeptidyl Peptidase Ⅳ)、F10(Coagulation Factor X)、NOS2(Nitric Oxide Synthase,Inducible),這5個靶點全部連接著超過20個化合物,其中,PTGS2和PTGS1連接超過50個化合物。說明感冒清熱顆粒對這些COVID-19相關(guān)靶點的調(diào)控性是最高的。見表1~2。

2.3 PPI網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 使用STRING網(wǎng)站對關(guān)鍵作用靶點進行分析,限定物種為“Homo Sapiens”,得到PPI的相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Cytoscape對其進行可視化后。見圖3。

其中每個節(jié)點的大小代表了其等級值(Degree)高低,顏色由冷到暖代表了中心度值(Betweenness Centrality)由小到大,連線的粗細代表Edge Betweenness,連線的顏色由冷到暖代表Combine-score值由小到大。對PPI網(wǎng)絡(luò)進行拓撲分析(各拓撲參數(shù)≥一倍中位數(shù)值)篩選得到的樞紐蛋白分別是TNF(Tumor Necrosis Factor)、TP53(Cellular Tumor Antigen p53)、CASP3(Caspase-3)、PPARG(Peroxisome Proliferator Activated Receptor Gamma)、PTGS2(Prostaglandin G/H Synthase 2)、CASP8(Caspase-8)、NOS2(Nitric Oxide Synthase,Inducible)。使用Cytoscape的MCODE功能對PPI網(wǎng)絡(luò)進行模塊分析,K-score值>4的模塊。見圖4。涉及9個蛋白共有31條連線(score值7.750)。可以看出TNF、TP53、CASP3、PTGS2、PPARG等靶點與其他靶點之間的相互作用較多,說明其影響范圍較廣,所以當(dāng)有效成分作用于這些靶點時,其作用效果影響力也將更加廣泛。

2.4 GO富集分析與KEGG通路分析 通過DAVID網(wǎng)站對得到的關(guān)鍵作用靶點進行GO富集分析,得到P<0.05的GO條目共計42個,其中包含生物過程(Biological Process,BP)條目33個,細胞組分(Cellular Component,CC)3個,分子功能(Molecular Function,MF)條目6個。KEGG信號通路富集分析得到P<0.05的通路共48條,其中P值排前的包括Apoptosis(細胞凋亡通路)、Pathways in cancer(腫瘤相關(guān)通路)、Hepatitis B(乙型肝炎通路)、Small cell lung cancer(小細胞肺癌通路)、Tuberculosis(肺結(jié)核通路)、TNF signaling pathway(TNF信號通路)、Toxoplasmosis(弓形體病通路)等。見圖5。

2.5 感冒清熱顆粒關(guān)鍵成分與2種蛋白的分子對接結(jié)果 選取了感冒清熱顆粒中綜合排名前12的活性化合物及5種臨床治療藥物與3CL pro水解酶(PDB ID:6LU7)和ACE2(PDB ID:1r42)分別進行分子對接。見表3。其中每個蛋白對接最好的前2位化合物的對接結(jié)果見圖6。除此之外,對接結(jié)果還顯示苦地丁中的二氫血根堿可以跟3CL水解酶形成一個氫鍵,其他3種最佳對接方法結(jié)果均未形成氫鍵。

3 討論

通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué),本研究檢索得到感冒清熱顆粒中152個化學(xué)成分,這些成分可靶向共計293個靶標(biāo)蛋白,其中與COVID-19相關(guān)的靶點有59個,說明感冒清熱顆??梢酝ㄟ^多成分、多靶點的方式治療COVID-19。通過對化學(xué)成分-靶點網(wǎng)絡(luò)的拓撲分析,篩選得出主要發(fā)揮藥效作用的化學(xué)成分有槲皮素、蘆丁、山柰酚、柚皮素、金合歡素、蘆薈大黃素、β-谷甾醇、異鼠李素、芒柄花黃素、β-胡蘿卜素、二氫血根堿和葛根素等,說明這些化合物可能代表這個組方的大部分療效,這與部分文獻采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)篩選中成藥如藿香正氣膠囊,疏風(fēng)解毒膠囊及清肺排毒湯等臨床確有療效的中藥復(fù)方得出的核心化合物較為一致[6-8]。感冒清熱顆粒方中含11味中藥。荊芥穗辛香,長于發(fā)表散風(fēng),為君藥;防風(fēng)、蘇葉疏風(fēng)散寒,薄荷、柴胡疏風(fēng)散熱,葛根解肌退熱,生津止渴,為臣藥;桔梗、苦杏仁宣肅肺氣,化痰止咳,白芷解表散風(fēng),通竅止痛,苦地丁清熱解毒,蘆根清熱生津止渴,為佐使藥。諸藥合用,共奏疏風(fēng)清熱解表的作用。蘆丁、金合歡素等來源于君藥荊芥穗和臣藥薄荷、佐藥桔梗,印證了中醫(yī)臨床用藥相須為用的配伍策略增效原理。研究表明,蘆丁有抗病毒和抑制醛糖還原酶活性的作用。實驗發(fā)現(xiàn),200 mg/kg蘆丁的肺指數(shù)抑制率27.3%,能夠降低流感小鼠的肺指數(shù),具有明顯的抗流感病毒的作用[19]。金合歡素具有抗炎抗氧化與抗病毒的作用,能夠激活CASP3和PARP通路,誘導(dǎo)細胞凋亡[18]。槲皮素、山柰酚和異鼠李素等來源于柴胡,說明柴胡雖作為臣藥,但在抗COVID-19方面有著較為重要的地位。槲皮素具有抗炎抗病毒的作用,可通過減少氧化應(yīng)激、干擾腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)和下調(diào)活性氧介導(dǎo)的下游信號通路等方式,發(fā)揮抗氧化、抗腫瘤、抗炎癥、抗菌和保護心血管等藥理作用[20]。研究表明,在體外用槲皮素處理脂多糖誘導(dǎo)的小鼠巨噬細胞瘤細胞系細胞炎癥模型,發(fā)現(xiàn)槲皮素可通過降低炎癥介質(zhì)IL-1、IL-6和IL-10的表達量而達到抗炎癥的效果[21]。山柰酚則能夠通過抑制冠狀病毒3a通道蛋白從而抑制病毒的釋放[22]。11個主要藥效作用成分分別來源于方中9味中藥,從微觀方面體現(xiàn)出中藥復(fù)方中諸藥配合從調(diào)控細胞凋亡、抗炎和抗病毒等多種途徑發(fā)揮COVID-19的作用。

通過PPI網(wǎng)絡(luò)拓撲分析可知,TNF、TP53、CASP3、PPARG、PTGS2、CASP8和NOS2等靶點在感冒清熱顆粒防治COVID-19的相關(guān)作用靶點中存在較多的PPI,具有較大的影響力。TNF是由巨噬細胞和T淋巴細胞產(chǎn)生的信號因子,TNF-α可通過活化中性粒細胞及相關(guān)炎癥介質(zhì)、影響肺表面活性物質(zhì)以及肺內(nèi)皮細胞等機制造成急性肺損傷[9]。半胱氨酸蛋白酶-3(CASP3)是凋亡下游的執(zhí)行蛋白酶,主要調(diào)控細胞的增殖和凋亡,可在細胞線粒體膜損傷時誘導(dǎo)細胞凋亡[10],還可以顯著抑制先天免疫激活,抑制其表達后可維持宿主在病毒感染狀態(tài)下免疫穩(wěn)態(tài),防止細胞因子過度產(chǎn)生[11]。而復(fù)方中荊芥穗、薄荷、桔梗、紫蘇中所含的蘆丁,薄荷中的蘆薈大黃素,柴胡中的山柰酚和槲皮素便都可以作用于TNF,發(fā)揮相應(yīng)的影響。COVID-19患者體內(nèi)的強烈免疫反應(yīng)和細胞因子風(fēng)暴是導(dǎo)致重癥發(fā)展的重要因素[12],以此推測感冒清熱顆粒防治COVID-19的路徑之一可能通過抑制COVID-19患者體內(nèi)的炎癥介質(zhì)風(fēng)暴、過度的免疫反應(yīng)等發(fā)揮作用。TP53在多種腫瘤細胞中高表達,是一種腫瘤抑制靶點,可以抑制細胞的高速增殖[13]。荊芥穗、桔梗和薄荷中的金合歡素、蘆丁以及薄荷中的蘆薈大黃素,柴胡中的槲皮素也都可作用于TP53。綜上分析,感冒清熱顆粒治療COVID-19可能通過調(diào)節(jié)細胞增殖及凋亡相關(guān)靶點以及炎癥相關(guān)靶點的表達進行。

KEGG分析中得到48條通路,其中包含Apoptosis、Pathways in cancer等與細胞生長凋亡、增殖相關(guān)的通路,Small cell lung cancer、TNF signaling pathway等與肺炎相關(guān)的通路以及Tuberculosis、Hepatitis B、Toxoplasmosis等與細菌病毒寄生蟲外界感染等相關(guān)的通路。細胞凋亡通路涉及PIK3CG、CASP3、TNF、BCL2、RELA、BAX、CASP8和TP53等靶點。通過調(diào)控調(diào)Caspase-3、Caspase-8的表達,降低肺泡Ⅱ型上皮細胞的凋亡率,可以達到保護肺組織,防治肺損傷的作用[14]。結(jié)合PPI拓撲分析結(jié)果可以看出,感冒清熱顆粒在抗COVID-19中涉及的CASP3以及CASP8靶點在PPI中占有較大比重的影響,由此可以推測,感冒清熱顆??赡芡ㄟ^調(diào)控細胞凋亡途徑來發(fā)揮其藥效作用。TNF信號通路是炎癥相關(guān)通路[15],TNF(腫瘤壞死因子)可促進炎癥介質(zhì)的表達,參與全身炎癥反應(yīng)[16],亦有抗感染效應(yīng),阻止病毒早期蛋白質(zhì)的合成,進而抑制病毒復(fù)制和殺傷病毒感染細胞[17]。小細胞肺癌等通路與肺炎相關(guān),感冒清熱顆??赡芡ㄟ^引發(fā)免疫調(diào)節(jié)與抑制炎癥反應(yīng),誘導(dǎo)早期肺炎細胞凋亡的機制發(fā)揮治療COVID-19的作用。

為了進一步合理確證感冒清熱顆粒治療COVID-19的藥效物質(zhì)基礎(chǔ),本研究采用分子對接技術(shù)對篩選出的感冒清熱顆粒中的12種關(guān)鍵成分進行了驗證。在進行分子對接時,一般認為配體與受體結(jié)合的構(gòu)象穩(wěn)定時能量越低,發(fā)生的作用可能性越大。以結(jié)合能≤-5.0 kJ/mol作為篩選標(biāo)準(zhǔn),本研究中的12種成分與3CL pro水解酶以及ACE2的結(jié)合能均小于-5.0 kJ/mol,即該類化合物可能直接作用于3CL pro或ACE2,從而阻斷病毒增殖和入侵。不僅如此,這12種有效成分:β-胡蘿卜素、槲皮素、蘆丁、山柰酚、柚皮素、金合歡素、蘆薈大黃素、葛根素、異鼠李素、芒柄花黃素、二氫血根堿和β-谷甾醇與Mpro的結(jié)合能均高于目前臨床使用的阿比多爾、利托那韋、洛匹那韋等藥物;同時,這些關(guān)鍵成分與ACE2的結(jié)合能也與結(jié)合能最高的洛匹那韋(-10.41)相近,說明他們具有較好的抗2019-nCoV病毒及其誘導(dǎo)的COVID-19肺炎的能力。上述所有結(jié)論均為基于分子模擬對接得到的結(jié)果,其科學(xué)合理性仍有待進一步的臨床驗證。

本研究采用生物信息學(xué)手段進行感冒清熱顆粒治療COVID-19的初步預(yù)測,初步探究了感冒清熱顆??笴OVID-19的生物學(xué)途徑,以及其發(fā)揮藥效的主要藥效物質(zhì)基礎(chǔ),為后續(xù)臨床前方用藥提供了一定的參考。綜上研究可以看出感冒清熱顆粒能通過槲皮素、蘆丁、山柰酚、柚皮素、金合歡素等黃酮類成分,調(diào)控細胞凋亡通路、癌癥通路、小細胞肺癌通路、TNF信號通路、肺結(jié)核通路、乙型肝炎等通路,調(diào)節(jié)PTGS2、PTGS1、DPP4、F10、NOS2等蛋白的表達,來調(diào)控機體細胞生長凋亡、免疫炎癥反應(yīng)治療COVID-19,為臨床研究提供了理論依據(jù),但其結(jié)果的準(zhǔn)確性仍需要臨床進一步驗證。

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(2020-08-13收稿 責(zé)任編輯:魏慶雙)

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