基于网络药理学和分子对接技术的抗病毒颗粒


摘要:目的通过网络药理学及分子对接技术探寻抗病毒颗粒治疗新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的潜在物质基础。方法借助TCMSP检索抗病毒颗粒中板蓝根、连翘、石膏、知母、芦根、地黄、广藿香、石菖蒲、郁金的化学成分和作用靶点。通过UniProt数据库查询靶点对应的基因,进而运用Cytoscape3.6.1构建药材-化合物-靶点(基因)网络,通过DAVID进行基因本体(GO)功能富集分析和KEGG通路富集分析,预测其作用机制,将药材-化合物-靶点网络中排名前15的成分与新型冠状病毒(SARS-CoV-2)3CL水解酶进行分子对接,同时将比枯枯灵、木犀草素、槲皮素与血管紧张素转化酶II(ACE2)进行分子对接。结果药材-化合物-靶点(基因)网络包含药材8个、化合物75个、靶点个。GO功能富集分析得到GO条目个(P<0.05),其中生物过程(BP)条目65个,细胞组成(CC)条目36个,分子功能(MF)条目60个。KEGG通路富集筛选得到条信号通路(P<0.05)。分子对接结果显示抗病毒颗粒中比枯枯灵、木犀草素、槲皮素等核心活性化合物与SARS-CoV-23CL水解酶的亲和力与临床推荐化学药相似。结论抗病毒颗粒中的活性化合物比枯枯灵、木犀草素、槲皮素等能通过与ACE2结合作用于PTGS2、HSP90AB1、PTGS1等靶点调节多条信号通路,从而可能发挥对COVID-19的治疗作用。

年12月底,我国医院发现不明原因肺炎病例,经过致病源分析表明是一种新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染引起的疾病,年2月11日,世界卫生组织(WHO)将这种疾病命名为COVID-19(coronavirusdisease)。COVID-19具有强烈传染性、家族聚集性[1],人群普遍易感且其临床表现具有多样性与不典型性[2]的特点。轻型患者仅表现为低热、轻微乏力等,无肺炎表现,严重者快速进展为急性呼吸窘迫综合征、脓毒症休克、出凝血功能障碍等[3]。COVID-19确诊病例数量仍然在上升,疫情防控形势严峻。截至年2月27日24时,据31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团报告,我国累计报告确诊病例例,现有疑似病例例[4]。目前针对于COVID-19,还没有确切有效的抗病毒治疗方法,主要采用中西医结合对症治疗。西医上一般治疗时试用α-干扰素雾化吸入、洛匹那韦/利托那韦或可加用利巴韦林。而这些抗病毒药物及激素治疗缺乏循证依据,且多伴随腹泻、恶心、呕吐、肝功能损害等不良反应。COVID-19属于中医疫病范畴,在数千年中华文明史上,中医药学对于瘟疫诊治积累了丰富的临床经验,中医药的参与有助于降低病死率、提高预后。

抗病毒颗粒是以《伤寒论》为基础,依中医经典名方“白虎汤”“菖蒲郁金汤”“清瘟败毒饮”加减化裁而成,由板蓝根、连翘、石膏、知母、芦根、地黄、广藿香、石菖蒲、郁金所组成。板蓝根味苦、性寒,具有清热解毒、凉血利咽的功效,在抗病毒方面疗效确切,是较为广谱的天然抗病毒药物。连翘既有辛凉透邪、清热之功,又具芳香辟秽解毒之效;芦根可清热生津;石膏可清热泻火、除烦止渴;知母为苦寒之性滋阴降火;地黄可解热消炎;广藿香可开胃止呕;石菖蒲去湿;郁金行气解郁。配伍用药可清热祛湿、凉血解毒,兼具抗病毒、退热、抗炎及改善头昏、鼻塞、流涕、喷嚏、咳嗽、咽痒、头痛等症状,已上市多年,其临床疗效确切[5-6]。香港大学医学院与汕头大学医学院联合流感研究中心国际认可P3实验室(WHO参比实验室)合作研究证实抗病毒颗粒对H5N1型高致病性禽流感病毒增殖有良好的抑制作用[6]。此外,抗病毒颗粒在抗击年“非典”和年甲流中均发挥过重要作用。目前抗病毒颗粒已列入广东省卫生健康委年1月22日发布的“新型冠状病毒感染的肺炎防控物质参考清单——医疗机构参考药品需求目录”及《四川省新型冠状病毒感染的肺炎中医药防控技术指南》(年2月4日)推荐用药[7],推荐用于COVID-19的儿童预防以及成人医学观察期发热或伴咳嗽、咽痛患者。

网络药理学是以高通量组学数据分析、计算机虚拟计算及网络数据库检索为基础,在系统生物学的理论基础上,对生物系统进行网络分析,从整体上预测药物靶点、提高药物发现效率的新兴学科[8]。其系统性、整体性的特点与中药复方组方配伍的整体观不谋而合[9]。目前已经被广泛用于筛选活性成分、阐释药物作用机制、研究疾病发病机制等[10-14]。分子对接则是通过受体的特征及受体与药物分子之间的相互作用方式来预测其结合模式和亲合力的一种理论模拟方法[15]。本研究拟通过网络药理学和分子对接技术探讨抗病毒颗粒中潜在物质基础,为深入探讨抗病毒颗粒治疗COVID-19的物质基础提供参考,同时为治疗COVID-19提供新思路。

1方法

1.1抗病毒颗粒中成分搜集

采用中药系统药理学数据库和分析平台TCMSP[16](


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