摘要:目的基于网络药理学方法和斑马鱼模型探讨瓜蒌薤白半夏汤干预慢性阻塞性肺疾病(chronicobstructivepulmoriarydisease,COPD)的潜在作用机制。方法运用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)、中医药百科全书数据库(ETCM)、中医药综合数据库(TCMID)以及国内外相关文献检索瓜蒌薤白半夏汤的主要活性成分,通过TCMSP和SwissTargetPrediction数据库预测靶点;通过GeneCards数据库、在线人类孟德尔遗传数据库(OMIM)和TCMSP数据库获取COPD相关靶点,并采用交集法筛选出与瓜蒌薤白半夏汤活性成分作用的共同靶点。运用Cytoscape3.7.1软件构建“中药-活性成分-靶点”网络,通过String数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用(protein-proteininteraction,PPI)网络;通过DAVID数据库对共有基因进行基因本体(geneontology,GO)功能富集分析及京都基因与基因组百科全书(Kyotoencyclopediaofgenesandgenomes,KEGG)通路富集分析;借助斑马鱼炎症模型对筛选的靶点进行实验验证。结果瓜蒌薤白半夏汤共筛选出成分个,潜在活性成分个,核心活性成分如芹菜素、茴香酸、美迪紫檀素、金圣草黄素、香叶木素等74个,对应靶点个;PPI网络分析获得瓜蒌薤白半夏汤干预COPD的关键作用靶点个,包括碳酸酐酶9(carbonicanhydrase9,CA9)、前列腺素内过氧化物合酶1(prostaglandin-endoperoxidesynthase1,PTGS1)、胰岛素(insulin,INS)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(serine/threonineproteinkinase1,AKT1)、肿瘤坏死因子(tumornecrosisfactor,TNF)、丝裂原活化蛋白激酶1(mitogen-activatedproteinkinase1,MAPK1)、MAPK3、血管内皮生长因子A(vascularendothelialgrowthfactorA,VEGFA)、表皮生长因子受体(epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)等;GO功能及KEGG通路富集分析得出与瓜蒌半夏薤白汤干预COPD作用相关的生物过程个,如炎症反应、细胞溶质、酶结合等;相关信号通路条,如癌症通路、TNF信号通路、前列腺癌、缺氧诱导因子1信号通路、神经活性配体-受体相互作用等。斑马鱼炎症模型实验结果显示,瓜蒌薤白半夏汤显著降低IL-6、B淋巴细胞2(B-celllymphoma2,BCL2)和EGFRmRNA表达水平(P<0.05),降低半胱氨酸蛋白酶8(Caspases8,CASP8)mRNA表达水平。结论瓜蒌薤白半夏汤可能通过作用于EGFR、IL-6、BCL2、CASP8等靶点,调节多条信号通路,从而发挥对COPD的治疗作用。

慢性阻塞性肺疾病(chronicobstructivepulmoriarydisease,COPD)是一种以持续呼吸道症状和持续气流受限为主要特征的临床常见病,通常由香烟烟雾等有害颗粒和气体暴露引起的气道和(或)肺泡异常导致[1]。慢阻肺发病机制复杂,主要与气道和肺慢性炎症、氧化应激、蛋白酶/抗蛋白酶失衡以及细胞凋亡等有关[2]。中医理论中尚无对COPD的明确记载,将其纳入“咳”“喘”“肺胀”等范畴[3],久病体虚,复感外邪时导致病情不断反复发作或加重进而导致肺胀发生。诸多中医研究者认为肺脾兼虚为导致COPD长期反复发作、病程延长的主要原因。COPD急性发作发生时,如患者未能及时接受有效治疗,可引发心力衰竭、呼吸衰竭等,严重威胁患者生命安全。现有研究表明,COPD的发生发展可激活核因子-κB(nuclearfactor-κB,NF-κB)、Notch、Janus激酶/信号转导与转录激活因子(Januskinase/signaltransducerandactivatoroftranscription,JAK/STAT)、转化生长因子(transforminggrowthfactor,TGF)-Smad蛋白、p38丝裂原活化蛋白激酶(p38mitogenactivatedproteinkinases,p38MAPK)、Toll样受体(Toll-likereceptor,TLR)等多条炎症相关信号通路。在COPD的发病机制中,多种促炎和抗炎细胞因子间相互作用,产生了系统性炎症反应,加速COPD的发生与发展[4]。瓜蒌薤白半夏汤出自东汉张仲景的《金匮要略·胸痹心痛短气病脉证并治第九》:“胸痹不得卧,心痛彻背者,栝蒌薤白半夏汤主之”,全方由瓜蒌、薤白、半夏、白酒(非现代白酒)等药味组成,功擅行气解郁、通阳散结、祛痰宽胸,原方用于治疗胸痹、心痛病属痰瘀痹阻者。然心肺同居于上焦,本方现代亦可用于治疗COPD、创伤性气胸、老年咳喘、慢性支气管肺炎、肺间质纤维化等肺疾病属上述病机者[5]。临床研究表明[6-8],瓜蒌薤白半夏汤可用于治疗COPD急性发作期患者,能够有效提高临床疗效,改善患者通气状态,从而更好地提高患者的生活质量,但其作用机制尚未阐明。

本研究基于网络药理学方法,系统分析瓜蒌薤白半夏汤干预COPD的有效成分、潜在靶点、作用通路及生物过程等信息,探讨瓜蒌薤白半夏汤干预COPD的潜在作用机制,同时根据网络药理学研究结果对其核心靶点采用斑马鱼模型进行实验验证,为瓜蒌薤白半夏汤治疗COPD提供理论依据。

1材料与方法

1.1瓜蒌薤白半夏汤中活性成分的收集

通过检索国内外文献关于“瓜蒌”“薤白”“半夏”等活性成分的报道,并利用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP,



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