摘要:目的应用网络药理学方法对藏药麻花秦艽防治细胞因子风暴的主要活性成分及可能作用机制进行预测分析。方法通过中药系统药理学数据库分析平台(TCMSP)及人类基因(GeneCards)数据库收集麻花秦艽的活性化合物和与细胞因子风暴相关靶点;应用Cytoscape3.6.1软件构建麻花秦艽活性成分-细胞因子风暴靶点调控网络图;构建蛋白-蛋白相互作用网络图筛选核心靶点,利用DAVID在线数据库对核心蛋白进行基因本体论(geneontology,GO)功能富集分析和京都基因与基因组百科全书(Kyotoencyclopediaofgenesandgenomes,KEGG)通路富集分析。结果筛选得到麻花秦艽与防治细胞因子风暴相关的14个活性化合物和31个有效靶点,核心化合物和靶点分别为熊果酸、木犀草素、山柰酚、豆甾醇、β-谷甾醇和白细胞介素6(interleukin-6,IL-6)、信号转导子与转录激活子3(signaltransducersandtranscriptionalactivators3,STAT3)、c-Jun氨基末端激酶(C-junamino-terminalkinase,JNK)、蛋白激酶B1(proteinkinaseB1,Akt1)、表皮生长因子受体(epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)、基质金属蛋白酶(matrixmetallopeptidase9,MMP9)、血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactorA,VEGF)、IL-1β、IL-10等。GO分析发现麻花秦艽在抗细胞因子风暴时主要涉及调控细胞凋亡、基因表达、细胞因子活性、一氧化氮生物合成过程的正调控、生长因子活性、免疫应答等过程。KEGG通路分析发现其主要涉及细胞因子风暴相关通路T细胞受体信号通路、酪氨酸激酶JAK和转录因子STAT(Januskinase-signaltransducerandactivatoroftranscription,Jak-STAT)信号通路、低氧诱导因子1(hypoxia-induciblefactor1,HIF-1)信号通路、肿瘤坏死因子信号通路、Toll样受体信号通路、磷酸化磷酯酰肌醇3激酶(phosphatidylinositide3-kinases,PI3K)-Akt信号通路等核心靶点通路。结论通过网络药理学数据挖掘初步预测了藏药麻花秦艽防治细胞因子风暴的潜在活性成分及其可能机制,揭示其可通过多成分、多靶点、多通路防治细胞因子风暴对机体造成的损伤,以期为藏药麻花秦艽在防治细胞因子风暴方面的应用提供参考,为开发藏药麻花秦艽的新药用价值提供思路。
年12月世界范围出现了不明原因的新型冠状病毒肺炎,并迅速蔓延。WHO将此病毒命名为严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severeacuterespiratorysyndromecoronavirus2,SARS-COV-2),所致的疾病命名为新型冠状病毒肺炎(coronavirusdisease,COVID-19)[1-2]。临床治疗过程中发现感染了SARS-COV-2的重症患者或轻症患者病情突然恶化时,患者体内出现大量的白细胞介素6(interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子-α(tumornecrosisfactor-α,TNF-α)、γ干扰素(interferon-γ,IFN-γ)等促炎细胞因子[3-4],呈现细胞因子风暴的特征。细胞因子风暴(cytokinestorm)又称高细胞因子血症(hypercytokinemia),是由感染、药物或某些疾病刺激引起的免疫系统过度激活,炎症细胞因子与白细胞在体内不受调控,过度释放,呈现高炎症反应状态,一旦发生可迅速引起急性呼吸窘迫综合征(acuterespiratorydistresssyndrome,ARDS),最终可导致多器官功能衰竭,甚至死亡。多项研究揭示大量且难以控制的细胞因子风暴是导致重症肺炎、全身脏器衰竭的重要原因[5-6]。细胞因子风暴发病机制复杂、疾病进展迅速、死亡率高,寻找有效药物,预防细胞因子风暴发生对防治ARDS具有重大意义。此次疫情中我国采用中西医联合治疗COVID-19,取得了很好的疗效[7-8],尤其在治疗轻症患者和防治患者病情恶化方面疗效突出,在抑制细胞因子风暴方面有一定的优势。藏医药学是我国传统医学的重要组成部分,此次疫情中也将藏药纳入到一线防疫治疗中,并取得了较好的效果。本课题组正在研究的藏药麻花秦艽GentianastramineaMaxim.是我国西藏高原地产藏药,独特的高原环境孕育了其优良的生物活性,是藏医药中重要的常用药材。藏药麻花秦艽为龙胆科(Gentianaceae)龙胆属Gentiana(Tourn.)L.多年生草本植物,藏医将其称为“解吉嘎保”,以根和花入药,具有祛风湿、清湿热、止痹痛的功效,常用于胃肠炎、肝炎、胆囊炎等疾病的治疗[9-10]。研究发现麻花秦艽具有良好的抗炎作用,可以改善佐剂和胶原诱导型关节炎模型(collagen-inducedarthritis,CIA)大鼠的炎症,降低CIA大鼠血清中炎症因子IL-1β、IL-6和TNF-α水平,抑制滑膜组织中核因子-κB(nuclearfactor-κB,NF-κB)p65蛋白表达,减轻滑膜炎症[11-17]。前期的研究结果也显示麻花秦艽具有抗氧化和抗缺氧作用,能够保护低压缺氧大鼠心、脑、肺组织损伤,降低低压缺氧大鼠肺组织上清液中IL-6、IL-1β、TNF-α的含量,减少低压缺氧大鼠心肌组织p65mRNA的表达[18]。另有研究报道,麻花秦艽其主要成分龙胆苦苷对于小鼠脓毒症急性肺损伤也具有抗感染及保护肺功能等作用,可显著降低肺部中性粒细胞的浸润及炎性渗出,减少脂质过氧化,降低支气管肺泡灌洗液中TNF-α、IL-6含量,减轻肺部炎症反应[19];明显降低脂多糖(lipopolysac-charide,LPS)致小鼠BALF中炎症细胞及中性粒细胞比例,减轻肺部炎症反应,有一定的抗急性肺损伤作用[13];还可显著降低LPS刺激的小鼠巨噬细胞RAW.7中一氧化氮的产生[20]。其主要成分獐牙菜苦苷对LPS刺激的小鼠巨噬细胞RAW.7中TNF-α、IL-6的生成具有抑制作用,机制可能与抑制NF-κB通路相关因子p65、核因子-κB抑制物激酶α(nuclearfactorκBinhibitorkinase,IKK-α)的水平有关[21]。综上研究结果提示,麻花秦艽可能是新型抗炎药物的有力潜在候选者,其可能具有防治细胞因子风暴发生的作用。因此,本研究通过网络药理学方法分析麻花秦艽防治细胞因子风暴的活性成分、作用靶点及信号通路等,为后续开发麻花秦艽防治细胞因子风暴临床应用提供思路和方法。1方法
1.1麻花秦艽活性成分、靶点收集
通过中国知网、万方数据库相关文献收集麻花秦艽化学成分,将收集的化学成分通过中药系统药理学数据库与分析数据库(TCMSP