基于网络药理学的中药复方治疗新型冠状病毒肺炎研究进展

赵 佳，张 菁

(浙江大学医学院附属邵逸夫医院 药学部，浙江 杭州 310016)

2020年1月30日，世界卫生组织宣布新冠肺炎疫情为国际关注的突发公共卫生事件。由于病毒在全球范围内传播，COVID-19引起全球医学界的广泛关注。截至2020年9月10日，国内新冠肺炎累积确诊人数达到90 596例，累积死亡4 740例。全球累计确诊27 939 325例，累计死亡903 320例[1]。目前，COVID-19由可用的抗病毒药物治疗，以改善症状为主，严重时对感染患者还可使用包括氧气和机械通气支持治疗[2]。然而，鉴于迄今为止的高死亡率，必须研制出有效药物和疫苗来对抗COVID-19感染。

网络药理学从系统生物学和生物网络平衡的角度阐释疾病的发生发展过程，从改善或恢复生物网络平衡的整体观角度认识药物与机体的相互作用并指导新药发现[3]。与传统药理学方法相比，网络药理学强调多靶点、多通路的调节机制，因此特别适合揭示具有多种成分、多靶点的中药作用机制。鉴于利用网络药理学手段揭示新型冠状肺炎成为研究热点，本文旨在对基于网络药理学的中药复方治疗新型冠状肺炎的研究进行综述。

1 经典方剂研究

1.1 清肺排毒汤

清肺排毒汤来源于中医经典方剂组合，出自汉代张仲景所著《伤寒杂病论》，包括麻杏石甘汤、射干麻黄汤、小柴胡汤、五苓散等，性味平和[4]。该方为疾病治疗方剂，不建议作为预防方使用。许冬玉等[5]分别通过TCMSP 数据库进行活性成分筛选，将得到的活性成分及其作用靶点在Uniprot 数据库和 String 数据库进行药物活性成分-靶点网络分析，并用Cytoscape软件进行可视化呈现，结果表明，依据自由度值排序，清肺排毒汤活性最高的成分为槲皮素、木犀草素、山奈酚、柚皮素和异鼠李碱，主要作用靶点为MAPK1、 MAPK3、 MAPK8、 MAPK14、 IL-6、 RELA、 STAT1。最后再通过靶点基因本体论(Gene ontology，GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG) 通路富集分析发现清肺排毒汤主要作用于TNF 信号通路、 IL-17 信号通路、 NF-κB 信号通路及Th17 细胞分化等通路，表明清肺排毒汤主要通过抗炎、抗氧化、调节免疫作用，来达到减轻肺功能损伤、保护神经功能的作用。

1.2 柴葛畅源汤

柴葛畅源汤来源于清代名医王九峰治时邪经验，是贵州省中医药管理局发布的用于预防新型冠状病毒肺炎的汤剂。柴葛畅源汤由14味中药组成，分别为柴胡、葛根、穿心莲、防风、前胡、紫苏梗、党参、青皮、大枣、生姜、西洋参、黄芩、肿节风、广藿香。杨亮等[6]通过ETCM和TCMSP数据库检索柴葛畅源汤的主要活性成分及其对应的潜在靶点，然后通过GeneCards和OMIM数据库可以得到新型冠状肺炎的靶点，通过Venny图进行合并预测得到柴葛畅源汤预防新型冠状病毒肺炎的63个靶点。对这些靶点进行蛋白互作网络分析得到活性成分-靶点-通路网络图，发现柴葛畅源汤主要通过抗病毒，调节细胞增殖、存活、生长、迁移，氧稳态和调解免疫，来发挥预防新型冠状病毒的作用。

1.3 葛根芩连汤

葛根芩连汤由葛根、黄芩、黄连和甘草组成，同样源自汉代张仲景所著《伤寒杂病论》。夏婷等[7]借助TCMSP筛选复方中活性成分及其对应靶点。与其他研究不同的是研究者在Drug Bank数据库中搜索的不是以新型冠状肺炎为关键词，而是以新型冠状病毒肺炎的症状为关键词，即“干咳、发热、呼吸困难”的靶点。继续利用Uniprot数据库后续分析，Cytoscape 软件构建可视化化合物-靶标网络。研究结果显示葛根芩连汤共有133个活性成分，再通过DAVID数据库分别对葛根芩连汤改善 COVID-19 引发的干咳、发热、呼吸困难进行GO、KEGG富集分析，发现葛根芩连汤可能通过调节 SCN5A、ACHE、ADRA1B、CHRM1、SLC6A4 等靶点作用于神经活性配体-受体相互作用通路、钙信号通路、胆碱能突触通路；而葛根、黄芩均是解肌退热的常用药物，可能通过调节 ADRA1B、ADRB2、PTGS1、PTGS2、PPARG 等靶点作用于心肌细胞肾上腺素信号转导通路、钙信号通路、神经活性配体-受体相互作用通路，达到退热的效果。而通过ADRB2、ADRA1B、ADRA1A、ADRA1D 等靶点作用于心肌细胞肾上腺素信号通路、cGMP-PKG 信号通路、钙信号通路发挥改善呼吸困难的作用。最后通过分子对接手段验证了活性成分主要通过氢键、π-π 共轭及范德华力相互作用与β2肾上素腺能受体结合，调节心肌细胞肾上腺素信号转导通路、胆碱能突触通路等改善 COVID-19 引发的干咳、发热和呼吸困难等症状。

1.4 黄连解毒汤

黄连解毒汤源自唐代王焘所著的《外台秘要》，由黄连、黄芩、黄柏、栀子4味药组成，具有泻火解毒的功效[8]。黄浪浪等[9]依托TCMSP平台筛选黄连解毒汤的有效活性成分，其中作用最强的化合物为β-谷甾醇、汉黄芩素、槲皮素、黄芩素、金合欢素和木蝴蝶素。后在GeneCards数据库获得新型冠状肺炎的靶点，进而推测出黄连解毒汤治疗新型冠状肺炎的16个靶点，按自由度值大小，最高靶点依次为MAPK1、MAPK14、CCL2、IL-1B、IL6、PPARG、PTGS2、NOS2、HMOX1、IFNG。随后进行功能富集分析，发现靶点GO生物过程主要涉及炎症应答、氧化还原过程、蛋白表达等，主要通过 IL-17、HIF-1、TNF 等信号通路发挥作用。

1.5 麻杏苡甘汤

麻杏苡甘汤出自张仲景的《金匮要略》，由麻黄、杏仁、薏苡仁、甘草4味药物组成，被推荐用于发热、咳嗽伴乏力等症状的 COVID-19 患者[10]。于丹等[11]从TCMSP平台筛选出麻杏苡甘汤的活性成分，即槲皮素、翠雀素、木犀草素、谷甾醇。再通过TTD、Genecards数据库获取新型冠状肺炎的靶标。后通过韦恩图获得麻杏苡甘汤治疗新型冠状病毒肺炎的靶点。最后在String数据库构建蛋白互作网络，利用DAVID数据库对核心靶点进行富集分析。最终发现麻杏苡甘汤可通过 HIF-1 signaling pathway、TNF signaling pathway、T cell receptor signaling pathway、Toll-like receptor signaling pathway、Fox O signaling pathway 等通路作用于新型冠状病毒肺炎。

1.6 新加香薷饮

新加香薷饮源自吴鞠通所著的 《温病条辨》，由香薷、 金银花、连翘、 厚朴、 扁豆花5味中药组成[12]。杨秀娟等[13]借助TCMSP数据库，获得新加香薷饮的49个活性成分。通过KEGG富集分析，发现有33条通路涉及肺病、 病毒感染、炎症-免疫等过程，其中MAPK1、 E2F1、 RELA、 AKT1、CASP9、 NOS2在肺病通路中最为富集；RELA、 NFKBIA、 TP53、IKBKB、 JUN、 IL-6、 CHUK、 AKT1在病毒相关通路中最为富集；RELA、 MAPK14、MAPK1、NFKBIA、IKBKB、CHUK、TNF、IL-1β、CXCL8、 AKT1、 MAPK8、 JUN、 IL-6、 FOS、 SRC在炎症免疫相关通路中最为重要。后将所有靶点进行组织富集分析发现新加香薷饮活性成分的靶点主要在肺部、 肝脏、 血液相关部位等多个组织中表达。而用分子对接手段发现麝香草酚、 香荆芥酚、 绿原酸、 咖啡酸、厚朴酚、 和厚朴酚和金圣草黄素均与 SARS-CoV-2、3CL水解酶和ACE2表现出较好的亲和力，进一步验证了新加香薷饮的抗病毒作用。

1.7 不换金正气散合麻黄羌活汤和化湿败毒方

《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》中，不换金正气散合麻黄羌活汤为治疗普通型的寒湿阻肺证使用的汤剂，化湿败毒方为重型的疫毒闭肺证使用的汤剂。不换金正气散合麻黄羌活汤含有9味中药，分别为苍术、陈皮、厚朴、藿香、草果、麻黄、 羌活、生姜、槟榔。化湿败毒方由14味中药组成，即麻黄、杏仁、生石膏、甘草、藿香、厚朴 、 苍术、 草果、法半夏、茯苓、大黄、黄芪、葶苈子、赤芍。郝德国等[14]通过TCMSP数据库的筛选，得到不换金正气散合麻黄羌活汤 92 种活性成分，化湿败毒方 247 种活性成分。再由Stitch 数据库和 SwissTarget Prediction 数据库查找两种汤剂所含活性成分对应的靶点，在Cytoscape中以可视化网络图的形式呈现，同时和Gene Cards数据库中查找的疾病靶点取交集，分别得到60个交集靶点和81个交集靶点，也就是两种汤剂作用于新型冠状肺炎的靶点。通过构建蛋白网络得到核心靶点如下：MAPK1、 MAPK3、 TP53、IL6、EGFR、HRAS、FOS、MAPK14、IL2、MAPK8、CSF2、PIK3R1、CASP3、CREBBP(不换金正气散合麻黄羌活汤)；RELA、 MAPK1、 HRAS、TNF、PIK3CA、IL2、NFKB1、PIK3R1、IL6、TP53、MAPK14、EGFR、FOS、CCL2、CASP3(化湿败毒方)。对核心靶点进行富集分析，发现主要富集通路为TNF 信号通路和MAPK 信号通路，主要富集的生物学过程是抗炎、抗病毒和免疫调节作用。

2 中成药研究

2.1 连花清瘟

连花清瘟方由《温病条辨》中的银翘散和《伤寒论》中的麻杏石甘汤化裁而来，由连翘、金银花、麻黄、苦杏仁、石膏、板蓝根、贯众、鱼腥草、广藿香、大黄、红景天、 薄荷脑、 甘草组成[15]。凌晓颖等[16]研究表明，连花清瘟能明显改善COVID-19 确诊的普通型患者发热、咳嗽、咳痰、气促等临床症状，缓解病情以及缩短病程。利用TCMSP以及BATMAN数据库的设定，筛选出连花清瘟中160个活性成分。然后结合Swiss数据库中药物靶点和Gene Cards数据库中疾病靶点数据，取交集得到67个靶点，即为连花清瘟抗COVID-19的靶点。通过Cytoscape构建网络分析发现槲皮素 、山柰酚 、木犀草素、β-谷甾醇、靛蓝、汉黄芩素、色胺酮、苄叉丙酮、1-甲基-2-壬基-4(1H)-喹诺酮、豆甾醇、柚皮素、甘草次酸为连花清瘟方抗冠状病毒的主要活性成分。其中靛蓝、色胺酮，大黄中苄叉丙酮，1-甲基-2-壬基-4(1H)-喹诺酮，蛇根平定又可共同作用于靶点 ACE2。通过PPI蛋白互作分析，推测除ACE2外，连花清瘟方的有效成分还可能通PTGS2、 IL6、CASP3、MAPK1、EGFR 等靶点发挥抗冠状病毒的作用。KEGG分析结果显示连花清瘟主要与 TNF 信号通路、IL-17 信号通路、Toll 样受体信号通路、RIG-I 样受体信号通路、TGF-beta 信号通路、肾素-血管紧张素系统等有着密切联系。主要参与的生物学过程为T 细胞活化、调节炎症反应、I 型干扰素信号通路等相关。

2.2 三味龙胆花片

三味龙胆花片是由白花龙胆、 甘草及蜂蜜干膏组成，用于治疗肺热气喘和咽喉炎[17]。赵芡等[18]在TCMSP数据库检索三味龙胆花片中的活性成分共有101个 ，其中高良姜素、黄芩素、甘草香豆酮、 桑色素、槲皮素、山柰酚、异鼠李为三味龙胆花片的核心活性成分。再利用Swiss Target Prediction 数据库，得到化合物对应的656个靶点信息。通过蛋白互作分析得到核心靶点为MAPK3、 EGFR、 CASP3、 STAT3、 ESR1。且对接结果显示三味龙胆花片中核心活性成分如甘草香豆酮、 槲皮素、 山柰酚与靶点 ACE2、 RdRp、3CLpro 的结合能与对照药物接近，部分化合物与靶点的亲和力更强。后续富集分析结果显示，相关通路多集中在抗炎、调节免疫等方面。其中富集度高且与抗 COVID-19 最为相关的信号通路主要涉及钙离子信号通路、 花生四烯酸代谢通路、 MAPK 信号通路、 TRP 通道、 肾素血管紧张素系统等。

2.3 血必净注射液

血必净是由阿魏酸、苯甲酰芍药苷、 丹参素、 丹酚酸 A、 芍药苷、 芍药内酯苷、 洋川芎内酯 I、 原儿茶醛、 原儿茶酸等22味中药组成的中成药。戴雅吉等[19]在TCMSP和SwissTarget Prediction数据库中获取主要成分的靶点，再通过GeneCards数据库得到COVID-19相关的疾病靶点，取交集得到54个靶点即为血必净注射液治疗COVID-19的潜在靶点。再将54个靶点导入 BioGPS 数据库，发现血必净的靶点主要位于肺、心脏、肝脏、全血。而将靶点输入String，得到的核心靶点为IL6、TNF、MAPK1、GAPDH、TP53、CASP3、ALB、EGFR、MAPK8、IL2、CASP8、FGF2、ITGB1、SERPINE1。且分子对接实验表明血必净22个主要成分与 SARS-CoV-2、3CL 均能稳定结合。富集分析结果表明，血必净注射液主要参与催化活性、抗氧化活性、细胞增殖等生物功能，以及脂多糖应答、刺激反应、代谢过程、免疫系统进程等生物过程。关键靶点富集通路主要有 T 细胞受体、TNF、HIF-1、PI3K-Akt、MAPK、FoxO 等调控免疫、抗炎症通路。

3 结语

COVID-19可以进入到表达血管紧张素转化酶 2(ACE2)的细胞中，但不能进入到不表达 ACE2 的细胞中，因此，ACE2 是 COVID-19感染细胞必不可少的蛋白[20]，因此，很多研究都利用分子对接手段探索了中药与ACE2的结合情况以证明中药潜在的抗病毒作用。另外，细胞因子风暴导致新冠肺炎部分重症患者在疾病进展过程中会出现多器官功能衰竭、 急性呼吸窘迫等严重并发症甚至死亡[21]。因此，在对新型冠状病毒感染患者的治疗中，除依据国家卫健委正式公布认可的抗病毒治疗方案外，还应密切关注细胞因子风暴带来的巨大冲击，这对于重症患者的治疗、降低病死率具有重要意义。以上众多研究结果均提示，中草药对病毒性肺炎和细胞因子风暴具有多靶点抗炎以及免疫调节作用，因此，中医药在COVID-19 的治疗中发挥了重要作用。但值得注意的是，完全依靠数据挖掘的网络药理学方法存在一定的局限性，仍需要后续细胞以及动物实验证据支持。