基于网络药理学方法探讨败毒散治疗COVID-19的潜在性

宋 宇,孟 贺

(长春医学高等专科学校，吉林 长春 130031)

新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019，COVID-19)在全球范围内蔓延，以乏力、发热、干咳为主要临床表现，上呼吸道症状如鼻塞、流涕则较为少见，部分患者伴有缺氧低氧情况发生，在后期会出现呼吸困难等症状，甚至会发生急性呼吸窘迫综合征、爆发炎症反应、脓毒症休克等危重症状。已有研究表明血管紧张素转化酶2(angiotensin converting enzyme 2，ACE2)是新型冠状病毒作用的重要靶点[1]。

临床上目前已有很多药物用于COVID-19的治疗，我国传统中药在此次疫情中发挥的治疗作用得到了广泛认可，如连花清瘟胶囊、血必净注射液，已经被应用于新冠的治疗中，并且取得了一定的疗效[2]。充分证明了中医药在治疗此类疾病上具有的优势和潜力。

COVID-19属于中医学中“疫病”或“瘟疫”范畴，病机以毒、寒、燥、湿、热、虚、瘀为主[3]，治疗时应注重驱寒、祛湿、补气血等。出自《太平惠民和剂局方》的人参败毒散具有散风祛湿、益气解表的作用，主治外感风寒、憎寒壮热、头项强痛、肢体酸痛、乏力无汗、鼻塞声重、咳嗽有痰等[4]，临床已经应用于治疗COVID-19轻型病例，并取得了一定的疗效[5]，并且已有文献通过网络药理学的方法分析了其干预COVID-19的潜在作用机制[3]。

修正药业生产的败毒散，在人参败毒散的基础上加减方组成。全方由12味中药材组成：党参、川芎、茯苓、枳壳、前胡、羌活、独活、甘草，柴胡、桔梗，在熬制时加入少量生姜、薄荷，炖汤服用。临床上，败毒散主要用于呼吸系统的感冒发烧咳嗽，并且取得了一定的效果。

败毒散是否能够在治疗COVID-19中发挥一定的作用，尚少见研究报道。网络药理学是通过数据库分析药材的多成分、多靶点、多通路之间的相互联系，整体出发，辨证论治。很多中药复方通过网络药理学的分析寻找到了一定的作用机制，因此，本研究基于网络药理学方法和分子对接先从理论水平探讨败毒散治疗COVID-19的潜在性，分析其可能机制，以期为临床治疗COVID-19和药物的研发提供更多的理论依据，同时能够促进地方医药企业的研发，将“产、学、研”深度融合。

1 材料与方法

1.1 材 料

数据库：中药系统药理学数据库与分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform,TCMSP)；GeneCards数据库；uniprot数据库；venny2.1.0；DAVID 6.8数据库。软件：Cytoscape 3.7.2。

1.2 成分和靶点的筛选

利用TCMSP数据库逐一输入败毒散的12味中药材，检索其化学成分。根据药物代谢动力学参数筛选潜在成分。入选标准：口服生物利用度(OB)≥30%且类药性(DL)≥0.18[6]。根据得到的成分对应其在TCMSP数据库中的靶点。

使用UniProt数据库，以翻译该靶点蛋白的基因名称简称代表靶点(物种设定为“human”)。

1.3 查找COVID-19相关靶点

在GeneCards、TTD数据库中分别以“Novel Coronavirus”“Corona Virus Disease”和“Fever”“Cough”“feeble”等为关键词，检索其相关靶点，并取以上搜索结果的合集，作为疾病相关靶点。同样使用UniProt数据库将筛选的靶点名称规范化。

1.4 绘制败毒散靶点与COVID-19疾病靶点Venn图

将败毒散的靶点与COVID-19相关靶点输入到Venny2.1.0中，绘制Venn图，得到两者的交集靶点。

1.5 构建成分—靶点网络图

将败毒散筛选的成分和对应靶点输入到Cytoscape 3.7.2软件中，构建潜在成分-靶点网络，通过网络可以分析出现频次较高的成分和靶点。

1.6 GO、KEGG分析

将交集靶点输入到DAVID 6.8数据库中，设定参数与筛选条件，进行GO和KEGG信号通路分析，结果入选条件为P≤0.05。

2 结 果

2.1 筛选的潜在成分

根据条件，检索得到败毒散潜在活性成分107个(剔除重复成分及无靶点成)。其中，柴胡17个，桔梗7个，党参18个，川芎7个，茯苓15个，枳壳5个，前胡24个，羌活15个，独活9个，甘草92个，生姜5个，薄荷7个。

2.2 获得交集靶点蛋白

败毒散潜在活性成分对应靶点共189个，COVID-19筛选相关靶点736个。两者交集靶点42个。

2.3 潜在成分-靶点网络构建

根据成分和对应靶点构建的网络结果见图1。在该网络中，共有308个节点。节点的大小对应其网络度值(degree)的高低。其中，前5位的成分为槲皮素(204)、β-豆甾醇(135)、异鼠李素(103)、豆甾醇(96)、芦丁(95)，靶点靠前的有PTGS2(157)、HSP90(110)、ESR(95)、NCOA2(88)、CALM(88)、AR(87)、PTGS1(83)、NOS2(78)。

2.4 GO、KEGG分析结果

在DAVID数据库中分析得到生物过程161个，其中，与COVID-19和炎症相关的生物过程有30个，如图2。主要有炎症反应过程、呼吸爆发与防御反应的过程、对病毒的防御反应的生物过程等，与呼吸系统相关的过程占比达到了19%。

KEGG信号通路54个。其中与肺部疾病或炎症相关的信号通路有11个，如图3所示。从图中可以看出，包含与肺部疾病和新冠相关的病毒感染的信号通路有肿瘤坏死因子信号通路、小细胞肺癌、T细胞受体信号通路、甲型流感、肺结核、PI3K-Akt信号通路、toll样受体信号通路、单纯疱疹病毒感染、EB病毒感染、百日咳、NF-kappa B信号通路。

3 讨 论

新冠疫情是由病毒引起的，导致机体发生炎症反应风暴[7]，进而影响到呼吸的病症。COVID-19患者可伴随缺氧或低氧状态，甚至发展成呼吸窘迫综合征、脓毒症休克，以及代谢性酸中毒、炎症的发生发展都与疾病的发展息息相关。

我国传统中药在此次疫情的防治过程发挥了重要的作用。败毒散是在著名抗疫方剂人参败毒散的基础上加减方组成，临床上主要治疗呼吸道病症并取得了较好的疗效。因此，我们思考败毒散是否具有预防或治疗COVID-19的潜在性。近几年，网络药理学的分析方法以及分子对接等手段，对于研究和探讨中药复方的作用机制发挥了很大作用。

本研究共获得败毒散干预COVID-19的潜在活性成分107个，交集靶点42个，信号通路54个。degree值排名靠前槲皮素、β-豆甾醇等成分均能与ACE2很好地结合[8]。提示多种成分可以作用于COVID-19的关键靶点。有研究表明：槲皮素达到治疗浓度后可以大幅降低支气管肺泡灌洗液中中性粒细胞总数和巨噬细胞数量，并使TNF-α、IL-1β、IL-6等炎症因子显著降低[9]。

(菱形：成分；圆形：靶点)

图 2 与COVID-19相关的基因注释生物过程分析结果

图 3 KEGG富集到的与COVID-19和炎症相关的信号通路

靶点靠前的有PTGS2(157)、HSP90(110)、ESR(95)、NCOA2(88)等。提示这几种靶点可能是败毒散干预COVID-19的潜在核心靶点。靶点PTGS2是参与体内心血管疾病和免疫炎症发生发展的一个很重要的酶[10]，而炎症也会影响COVID-19的发生和进展，抑制PTGS2的作用可以缓解炎症，败毒散中的分子槲皮素、芒柄花素等可以影响此靶点。

交集靶点富集到的与病毒、炎症、凋亡相关的通路在所有富集到的通路中占比很大，典型通路如：T细胞受体信号通路、甲型流感、肺结核、PI3K-Akt信号通路、toll样受体信号通路等。这些通路不仅与肺部疾病息息相关，很多还是参与炎症反应的重要通路，提示败毒散通过多个成分作用于多个靶点，影响相关通路的信号传递和转导，可能具有潜在的治疗COVID-19的作用。

综上，本研究采用网络药理学和分子对接对败毒散的潜在活性成分、靶点、通路进行了系统的研究。相关研究结果提示，败毒散中的一些潜在活性成分对于COVID-19的临床症状可能会有一定的干预作用，以期为临床上探索中药防治COVID-19提供新的理论依据。本研究仅探讨了理论层面的可能性，还需要进一步的动物实验和临床研究验证。