基于網絡藥理學的中藥復方治療新型冠狀病毒肺炎研究進展

趙 佳，張 菁

(浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院 藥學部，浙江 杭州 310016)

2020年1月30日，世界衛生組織宣布新冠肺炎疫情為國際關注的突發公共衛生事件。由于病毒在全球范圍內傳播，COVID-19引起全球醫學界的廣泛關注。截至2020年9月10日，國內新冠肺炎累積確診人數達到90 596例，累積死亡4 740例。全球累計確診27 939 325例，累計死亡903 320例[1]。目前，COVID-19由可用的抗病毒藥物治療，以改善癥狀為主，嚴重時對感染患者還可使用包括氧氣和機械通氣支持治療[2]。然而，鑒于迄今為止的高死亡率，必須研制出有效藥物和疫苗來對抗COVID-19感染。

網絡藥理學從系統生物學和生物網絡平衡的角度闡釋疾病的發生發展過程，從改善或恢復生物網絡平衡的整體觀角度認識藥物與機體的相互作用并指導新藥發現[3]。與傳統藥理學方法相比，網絡藥理學強調多靶點、多通路的調節機制，因此特別適合揭示具有多種成分、多靶點的中藥作用機制。鑒于利用網絡藥理學手段揭示新型冠狀肺炎成為研究熱點，本文旨在對基于網絡藥理學的中藥復方治療新型冠狀肺炎的研究進行綜述。

1 經典方劑研究

1.1 清肺排毒湯

清肺排毒湯來源于中醫經典方劑組合，出自漢代張仲景所著《傷寒雜病論》，包括麻杏石甘湯、射干麻黃湯、小柴胡湯、五苓散等，性味平和[4]。該方為疾病治療方劑，不建議作為預防方使用。許冬玉等[5]分別通過TCMSP 數據庫進行活性成分篩選，將得到的活性成分及其作用靶點在Uniprot 數據庫和 String 數據庫進行藥物活性成分-靶點網絡分析，并用Cytoscape軟件進行可視化呈現，結果表明，依據自由度值排序，清肺排毒湯活性最高的成分為槲皮素、木犀草素、山奈酚、柚皮素和異鼠李堿，主要作用靶點為MAPK1、 MAPK3、 MAPK8、 MAPK14、 IL-6、 RELA、 STAT1。最后再通過靶點基因本體論(Gene ontology，GO)和京都基因與基因組百科全書(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG) 通路富集分析發現清肺排毒湯主要作用于TNF 信號通路、 IL-17 信號通路、 NF-κB 信號通路及Th17 細胞分化等通路，表明清肺排毒湯主要通過抗炎、抗氧化、調節免疫作用，來達到減輕肺功能損傷、保護神經功能的作用。

1.2 柴葛暢源湯

柴葛暢源湯來源于清代名醫王九峰治時邪經驗，是貴州省中醫藥管理局發布的用于預防新型冠狀病毒肺炎的湯劑。柴葛暢源湯由14味中藥組成，分別為柴胡、葛根、穿心蓮、防風、前胡、紫蘇梗、黨參、青皮、大棗、生姜、西洋參、黃芩、腫節風、廣藿香。楊亮等[6]通過ETCM和TCMSP數據庫檢索柴葛暢源湯的主要活性成分及其對應的潛在靶點，然后通過GeneCards和OMIM數據庫可以得到新型冠狀肺炎的靶點，通過Venny圖進行合并預測得到柴葛暢源湯預防新型冠狀病毒肺炎的63個靶點。對這些靶點進行蛋白互作網絡分析得到活性成分-靶點-通路網絡圖，發現柴葛暢源湯主要通過抗病毒，調節細胞增殖、存活、生長、遷移，氧穩態和調解免疫，來發揮預防新型冠狀病毒的作用。

1.3 葛根芩連湯

葛根芩連湯由葛根、黃芩、黃連和甘草組成，同樣源自漢代張仲景所著《傷寒雜病論》。夏婷等[7]借助TCMSP篩選復方中活性成分及其對應靶點。與其他研究不同的是研究者在Drug Bank數據庫中搜索的不是以新型冠狀肺炎為關鍵詞，而是以新型冠狀病毒肺炎的癥狀為關鍵詞，即“干咳、發熱、呼吸困難”的靶點。繼續利用Uniprot數據庫后續分析，Cytoscape 軟件構建可視化化合物-靶標網絡。研究結果顯示葛根芩連湯共有133個活性成分，再通過DAVID數據庫分別對葛根芩連湯改善 COVID-19 引發的干咳、發熱、呼吸困難進行GO、KEGG富集分析，發現葛根芩連湯可能通過調節 SCN5A、ACHE、ADRA1B、CHRM1、SLC6A4 等靶點作用于神經活性配體-受體相互作用通路、鈣信號通路、膽堿能突觸通路；而葛根、黃芩均是解肌退熱的常用藥物，可能通過調節 ADRA1B、ADRB2、PTGS1、PTGS2、PPARG 等靶點作用于心肌細胞腎上腺素信號轉導通路、鈣信號通路、神經活性配體-受體相互作用通路，達到退熱的效果。而通過ADRB2、ADRA1B、ADRA1A、ADRA1D 等靶點作用于心肌細胞腎上腺素信號通路、cGMP-PKG 信號通路、鈣信號通路發揮改善呼吸困難的作用。最后通過分子對接手段驗證了活性成分主要通過氫鍵、π-π 共軛及范德華力相互作用與β2腎上素腺能受體結合，調節心肌細胞腎上腺素信號轉導通路、膽堿能突觸通路等改善 COVID-19 引發的干咳、發熱和呼吸困難等癥狀。

1.4 黃連解毒湯

黃連解毒湯源自唐代王燾所著的《外臺秘要》，由黃連、黃芩、黃柏、梔子4味藥組成，具有瀉火解毒的功效[8]。黃浪浪等[9]依托TCMSP平臺篩選黃連解毒湯的有效活性成分，其中作用最強的化合物為β-谷甾醇、漢黃芩素、槲皮素、黃芩素、金合歡素和木蝴蝶素。后在GeneCards數據庫獲得新型冠狀肺炎的靶點，進而推測出黃連解毒湯治療新型冠狀肺炎的16個靶點，按自由度值大小，最高靶點依次為MAPK1、MAPK14、CCL2、IL-1B、IL6、PPARG、PTGS2、NOS2、HMOX1、IFNG。隨后進行功能富集分析，發現靶點GO生物過程主要涉及炎癥應答、氧化還原過程、蛋白表達等，主要通過 IL-17、HIF-1、TNF 等信號通路發揮作用。

1.5 麻杏苡甘湯

麻杏苡甘湯出自張仲景的《金匱要略》，由麻黃、杏仁、薏苡仁、甘草4味藥物組成，被推薦用于發熱、咳嗽伴乏力等癥狀的 COVID-19 患者[10]。于丹等[11]從TCMSP平臺篩選出麻杏苡甘湯的活性成分，即槲皮素、翠雀素、木犀草素、谷甾醇。再通過TTD、Genecards數據庫獲取新型冠狀肺炎的靶標。后通過韋恩圖獲得麻杏苡甘湯治療新型冠狀病毒肺炎的靶點。最后在String數據庫構建蛋白互作網絡，利用DAVID數據庫對核心靶點進行富集分析。最終發現麻杏苡甘湯可通過 HIF-1 signaling pathway、TNF signaling pathway、T cell receptor signaling pathway、Toll-like receptor signaling pathway、Fox O signaling pathway 等通路作用于新型冠狀病毒肺炎。

1.6 新加香薷飲

新加香薷飲源自吳鞠通所著的 《溫病條辨》，由香薷、 金銀花、連翹、 厚樸、 扁豆花5味中藥組成[12]。楊秀娟等[13]借助TCMSP數據庫，獲得新加香薷飲的49個活性成分。通過KEGG富集分析，發現有33條通路涉及肺病、 病毒感染、炎癥-免疫等過程，其中MAPK1、 E2F1、 RELA、 AKT1、CASP9、 NOS2在肺病通路中最為富集；RELA、 NFKBIA、 TP53、IKBKB、 JUN、 IL-6、 CHUK、 AKT1在病毒相關通路中最為富集；RELA、 MAPK14、MAPK1、NFKBIA、IKBKB、CHUK、TNF、IL-1β、CXCL8、 AKT1、 MAPK8、 JUN、 IL-6、 FOS、 SRC在炎癥免疫相關通路中最為重要。后將所有靶點進行組織富集分析發現新加香薷飲活性成分的靶點主要在肺部、 肝臟、 血液相關部位等多個組織中表達。而用分子對接手段發現麝香草酚、 香荊芥酚、 綠原酸、 咖啡酸、厚樸酚、 和厚樸酚和金圣草黃素均與 SARS-CoV-2、3CL水解酶和ACE2表現出較好的親和力，進一步驗證了新加香薷飲的抗病毒作用。

1.7 不換金正氣散合麻黃羌活湯和化濕敗毒方

《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)》中，不換金正氣散合麻黃羌活湯為治療普通型的寒濕阻肺證使用的湯劑，化濕敗毒方為重型的疫毒閉肺證使用的湯劑。不換金正氣散合麻黃羌活湯含有9味中藥，分別為蒼術、陳皮、厚樸、藿香、草果、麻黃、 羌活、生姜、檳榔。化濕敗毒方由14味中藥組成，即麻黃、杏仁、生石膏、甘草、藿香、厚樸 、 蒼術、 草果、法半夏、茯苓、大黃、黃芪、葶藶子、赤芍。郝德國等[14]通過TCMSP數據庫的篩選，得到不換金正氣散合麻黃羌活湯 92 種活性成分，化濕敗毒方 247 種活性成分。再由Stitch 數據庫和 SwissTarget Prediction 數據庫查找兩種湯劑所含活性成分對應的靶點，在Cytoscape中以可視化網絡圖的形式呈現，同時和Gene Cards數據庫中查找的疾病靶點取交集，分別得到60個交集靶點和81個交集靶點，也就是兩種湯劑作用于新型冠狀肺炎的靶點。通過構建蛋白網絡得到核心靶點如下：MAPK1、 MAPK3、 TP53、IL6、EGFR、HRAS、FOS、MAPK14、IL2、MAPK8、CSF2、PIK3R1、CASP3、CREBBP(不換金正氣散合麻黃羌活湯)；RELA、 MAPK1、 HRAS、TNF、PIK3CA、IL2、NFKB1、PIK3R1、IL6、TP53、MAPK14、EGFR、FOS、CCL2、CASP3(化濕敗毒方)。對核心靶點進行富集分析，發現主要富集通路為TNF 信號通路和MAPK 信號通路，主要富集的生物學過程是抗炎、抗病毒和免疫調節作用。

2 中成藥研究

2.1 連花清瘟

連花清瘟方由《溫病條辨》中的銀翹散和《傷寒論》中的麻杏石甘湯化裁而來，由連翹、金銀花、麻黃、苦杏仁、石膏、板藍根、貫眾、魚腥草、廣藿香、大黃、紅景天、 薄荷腦、 甘草組成[15]。凌曉穎等[16]研究表明，連花清瘟能明顯改善COVID-19 確診的普通型患者發熱、咳嗽、咳痰、氣促等臨床癥狀，緩解病情以及縮短病程。利用TCMSP以及BATMAN數據庫的設定，篩選出連花清瘟中160個活性成分。然后結合Swiss數據庫中藥物靶點和Gene Cards數據庫中疾病靶點數據，取交集得到67個靶點，即為連花清瘟抗COVID-19的靶點。通過Cytoscape構建網絡分析發現槲皮素 、山柰酚 、木犀草素、β-谷甾醇、靛藍、漢黃芩素、色胺酮、芐叉丙酮、1-甲基-2-壬基-4(1H)-喹諾酮、豆甾醇、柚皮素、甘草次酸為連花清瘟方抗冠狀病毒的主要活性成分。其中靛藍、色胺酮，大黃中芐叉丙酮，1-甲基-2-壬基-4(1H)-喹諾酮，蛇根平定又可共同作用于靶點 ACE2。通過PPI蛋白互作分析，推測除ACE2外，連花清瘟方的有效成分還可能通PTGS2、 IL6、CASP3、MAPK1、EGFR 等靶點發揮抗冠狀病毒的作用。KEGG分析結果顯示連花清瘟主要與 TNF 信號通路、IL-17 信號通路、Toll 樣受體信號通路、RIG-I 樣受體信號通路、TGF-beta 信號通路、腎素-血管緊張素系統等有著密切聯系。主要參與的生物學過程為T 細胞活化、調節炎癥反應、I 型干擾素信號通路等相關。

2.2 三味龍膽花片

三味龍膽花片是由白花龍膽、 甘草及蜂蜜干膏組成，用于治療肺熱氣喘和咽喉炎[17]。趙芡等[18]在TCMSP數據庫檢索三味龍膽花片中的活性成分共有101個 ，其中高良姜素、黃芩素、甘草香豆酮、 桑色素、槲皮素、山柰酚、異鼠李為三味龍膽花片的核心活性成分。再利用Swiss Target Prediction 數據庫，得到化合物對應的656個靶點信息。通過蛋白互作分析得到核心靶點為MAPK3、 EGFR、 CASP3、 STAT3、 ESR1。且對接結果顯示三味龍膽花片中核心活性成分如甘草香豆酮、 槲皮素、 山柰酚與靶點 ACE2、 RdRp、3CLpro 的結合能與對照藥物接近，部分化合物與靶點的親和力更強。后續富集分析結果顯示，相關通路多集中在抗炎、調節免疫等方面。其中富集度高且與抗 COVID-19 最為相關的信號通路主要涉及鈣離子信號通路、 花生四烯酸代謝通路、 MAPK 信號通路、 TRP 通道、 腎素血管緊張素系統等。

2.3 血必凈注射液

血必凈是由阿魏酸、苯甲酰芍藥苷、 丹參素、 丹酚酸 A、 芍藥苷、 芍藥內酯苷、 洋川芎內酯 I、 原兒茶醛、 原兒茶酸等22味中藥組成的中成藥。戴雅吉等[19]在TCMSP和SwissTarget Prediction數據庫中獲取主要成分的靶點，再通過GeneCards數據庫得到COVID-19相關的疾病靶點，取交集得到54個靶點即為血必凈注射液治療COVID-19的潛在靶點。再將54個靶點導入 BioGPS 數據庫，發現血必凈的靶點主要位于肺、心臟、肝臟、全血。而將靶點輸入String，得到的核心靶點為IL6、TNF、MAPK1、GAPDH、TP53、CASP3、ALB、EGFR、MAPK8、IL2、CASP8、FGF2、ITGB1、SERPINE1。且分子對接實驗表明血必凈22個主要成分與 SARS-CoV-2、3CL 均能穩定結合。富集分析結果表明，血必凈注射液主要參與催化活性、抗氧化活性、細胞增殖等生物功能，以及脂多糖應答、刺激反應、代謝過程、免疫系統進程等生物過程。關鍵靶點富集通路主要有 T 細胞受體、TNF、HIF-1、PI3K-Akt、MAPK、FoxO 等調控免疫、抗炎癥通路。

3 結語

COVID-19可以進入到表達血管緊張素轉化酶 2(ACE2)的細胞中，但不能進入到不表達 ACE2 的細胞中，因此，ACE2 是 COVID-19感染細胞必不可少的蛋白[20]，因此，很多研究都利用分子對接手段探索了中藥與ACE2的結合情況以證明中藥潛在的抗病毒作用。另外，細胞因子風暴導致新冠肺炎部分重癥患者在疾病進展過程中會出現多器官功能衰竭、 急性呼吸窘迫等嚴重并發癥甚至死亡[21]。因此，在對新型冠狀病毒感染患者的治療中，除依據國家衛健委正式公布認可的抗病毒治療方案外，還應密切關注細胞因子風暴帶來的巨大沖擊，這對于重癥患者的治療、降低病死率具有重要意義。以上眾多研究結果均提示，中草藥對病毒性肺炎和細胞因子風暴具有多靶點抗炎以及免疫調節作用，因此，中醫藥在COVID-19 的治療中發揮了重要作用。但值得注意的是，完全依靠數據挖掘的網絡藥理學方法存在一定的局限性，仍需要后續細胞以及動物實驗證據支持。