生脉饮治疗COVID-19重症作用机制的网络分析与分子对接研究

 来源  TMR Publishing Group

  作者  Traditional Medicine Research 编辑部

研究亮点

本文以借助网络药理学和分子对接，从分子水平深入探讨了生脉饮治疗COVID-19的初步治疗机理。

生脉饮原方为生脉散，由中医易水学派的创始人张元素所创，为益气养阴的著名古方，该方由山人参、麦冬、北五味子组成。最早出现于《医学启源》，经历代医家证实，该方由《伤寒杂病论》中所提及的复脉汤（又名炙甘草汤）加减化裁而来。

著名温病学家吴鞠通认为此方益气生津、固护阴阳而固脱救急，可用于治疗高热津伤或温病所致的气随液脱之证，历代医家也对此方面的应用较为广泛，广泛运用于临床各科疾病。

现代药理研究表明：生脉饮具有改善神经系统功能，保护胃肠道、肝脏、心脏,改善机体免疫功能、造血功能及抗休克等作用。具体到可通过调节维生素C和脯氨酸、牛磺酸和牛磺酸，可以起到抗氧化、抗炎、改善免疫功能和微循环的作用。此外，据报道，生脉饮对稳定血氧饱和度和提高患者的氧水平有一定的影响可有效预防COVID-19的破坏，在危重病的临床治疗中起着重要的作用。

研究背景

目前，全球暴发的一种新型冠状病毒肺炎( Coronavirus Disease 2019，COVID-19) 是由新型冠状病毒引起的传染性疾病。截至2020年11月27日12:00，《世界卫生组织冠状病毒状况报告》（COVID-19）显示：新冠状病毒疫情已经影响了除中国外的215个国家，世界各地的COVID-19已确认感染患者达到614万，死亡14.4万。尽管每个国家的健康保护系统都在努力控制这些疾病，但全球的COVID-19仍在持续蔓延。目前尚无治疗特效药物，寻找治疗COVID-19的有效药物或研发疫苗迫在眉睫。

COVID-19患者临床上主要表现出发热、干咳和乏力 等症状，该病毒具有潜伏 期长、传染性强、各类人群普遍易感等特点。结合武汉地区的背景，新冠状病毒肺炎适合我国传统疾病的中医学辨证分型。《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案( 试行第五版)》认为患者恢复期为肺脾气虚证，主要表现为气短、倦怠乏力、纳差呕恶、痞满、大便无力、便溏不爽、舌淡胖和苔白腻等症状。基于此，生脉饮及其制剂作为治疗气阴两虚证的代表方剂而被广泛推荐。

生脉饮注射液（生脉注射液）（中国药监局批准文号：Z32021056)是由生脉汤经剂型改革获得的现代新剂型，不仅副作用明显减小，而且临床应用的安全性也大幅度提高，抗击COVID-19中已被列入治疗推荐。

方法

利用中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）、 BATMAN、 UniProt 数据库和已发表的文献中已报道的对COVID-19有治疗作用的化合物筛选生脉饮的有效成分和作用靶点，构建生脉饮的“药物-活性化合物-靶点”网络。使用GeneCards数据库筛选出COVID-19的目标靶点。进一步构建蛋白质-蛋白质相互作用网络图，并Cytoscape 软件构建活性成分、靶点和疾病网络图。此后，使用metascape网站和 David 数据库进行GO和KEGG关键目标富集分析。

结果

生脉饮有效成分的收集

从TCMSP中收集到49种主要活性成分（红参9种，五味子40种），BATMAN-TCM中收集到的22种麦冬主要活性成分。

生脉饮药物活性成分靶标网络分析

用Cytoscape软件构建了Cytoscape活性靶网络，网络图直接反映了药物、化合物和靶点之间的相互作用。它包含531个节点和292140个边缘：531个节点包括3个中药（红色V形）、71个活性成分（黄色八角形：9个红参活性成分；红色圆圈：40个五味子活性成分；绿色菱形：22个麦冬活性成分）和457个靶基因（粉红色六边形）。

图1 药物活性化合物靶基因网络

生脉汤复方共同靶病网络的构建及关键基因的筛选

绘制了259个与COVID-19相关的靶点。457个生脉汤作用靶点，如图所示（图2A）。粉红色圆圈代表生脉汤的靶点，绿色圆圈代表COVID-19的靶点，交叉部位的33个常见靶点是生脉汤治疗COVID-19的潜在靶点。此外，利用能够提供蛋白质-蛋白质相互作用（包括直接（物理）和间接（功能）相关性）的严格评估和整合的PPI网络，构建一个由疾病COVID-19（浅蓝色菱形）组成的复合共靶疾病网络（图2B），33个常见靶点（橙色和红色V形，黄色圆形），54个活性化合物（绿色椭圆形）。

图2 与COVID-19相关的共同靶蛋白的相关网络。（A） 目标的维恩图。（B） 复合常见靶病网络。

生脉汤治疗COVID-19常见靶点的GO富集分析

收集到352个项目，包括264个生物过程（BP）、57个分子功能（MF）和31个细胞成分（CC）。

图3 常见目标GO富集分析柱状图。BP，生物过程；MF，分子功能；CC，细胞成分。

生脉汤治疗COVID-19常见靶点的KEGG富集分析

图4生脉汤对某些信号通路的调节作用。（A） 生脉汤对线粒体活化蛋白激酶信号通路的调控。（B） 生脉汤在结核病途径中的调节作用。（C） 生脉汤对细胞凋亡途径的调控作用。（D） 生脉汤对肿瘤坏死因子信号通路的调节作用。（E） 生脉汤对乙型肝炎途径的调节作用。（F） 生脉汤对肿瘤相关通路的调节作用。

图5 2019年与冠状病毒疾病相关的共同靶蛋白的基因和基因组分析KEGG图表。（A）前20个KEGG路径的气泡图。（B）前20个KEGG路径和相应目标的弦图。

分子对接结果

图6 5个重要靶点与最高排序的生脉饮化合物组合模式图。（A） 半胱氨酸蛋白酶-8和5,7-二羟基-2-（4-羟基-3-甲氧基苯基）-6（（2S，3R，4S，5S，6R）-3,4,5-三羟基-6-（羟甲基）氧代-2-基）氧化铬-4-酮的图案图。（B） 肿瘤坏死因子与5,7-二羟基-2-（4-羟基-3-甲氧基苯基）-6-（（2S，3R，4S，5S，6R）-3,4,5-三羟基-6（羟甲基）氧代-2-基）氧化铬-4-酮的模式图。（C） C-C基序趋化因子3和5,7-二羟基-2-（4-羟基-3-甲氧基苯基）-6-（（2S，3R，4S，5S，6R）-3,4,5-三羟基-6-（羟甲基）氧代-2-y l）氧化铬-4-酮的模式图。（D） caspase-3和（-）-Gomisin L1的模式图。（E） 凋亡调节因子Bcl-2和（-）-Gomisin L1的模式图。

结果

活性组分-目标网络包含73种主要化合物和457个目标。

通过对33个共同靶点的拓扑分析，获得了前5个主要活性成分(氢醌、鸟苷、麦冬c、麦冬b、麦冬d。

使用 Matthews相关系数算法，关键靶点包括白蛋白、肿瘤坏死因子-α 和环腺苷反应元件结合。

结果表明，生脉汤煎液中的化合物具有良好的结合作用，与 caspase-8、 caspase-3、凋亡调节因子 Bcl-2、肿瘤坏死因子-α、 C-C 基序趋化因子3有较强的相互作用，可抑制炎症反应，改善肺损伤。

此外，GO富集获得31个生物学通路，主要与脂多糖反应和细胞因子介导的信号通路有关; KEGG获得了71个生物学过程，主要与肺结核、乙型肝炎和有丝分裂原活化蛋白激酶信号通路有关

结论

综上所述，在本研究中，我们描述了生脉汤具有多组分、多靶点的特点，并且我们预测它可以通过抑制炎症反应、促进抗病毒活性、调节免疫等功能来减轻肺损伤，从而治疗重症COVID-19患者。但对生脉汤的药理研究较少，因此，本研究结果在一定程度上反映了生脉汤对机体的整体调节作用，可为重度COVID-19患者的治疗提供一定的理论支持。由于网络药理学的局限性，需要在后期对主要活性成分、关键靶点和途径进行验证，为药物的开发提供理论和实验依据。

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Jia-Ting Su, Xiao-Ling Li, Yu-Ge Huang, et al. Network analysis and molecular docking of the mechanism of Shengmai decoction in treating patients with severe novel coronavirus pneumonia. Traditional Medicine Research 2020, 6 (4): 33. doi: 10.12032/TMR20201117207

传统医学研究 Traditional Medicine Research（ISSN 2413-3973）

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