基于计算机辅助药物设计的清肺排毒汤多靶点
摘要:目的通过对清肺排毒汤功效和新型冠状病毒肺炎(COVID-19)病机的分析,基于计算机辅助药物设计(CADD)从多靶点结构出发系统探索清肺排毒汤排毒、抑制炎症风暴、利水渗湿3个方面的物质基础和分子机制。方法TCMSP下载清肺排毒汤成分,基于血管紧张素转化酶II(ACE2)、白细胞介素-6受体(IL-6R)和水通道蛋白(AQP)分别进行分子对接虚拟筛选并对其结合模式进行分析。对利水药白术、茯苓、猪苓、泽泻进行反向靶点预测和GO分析和KEGG通路富集分析,预测其作用机制。结果阻断病毒作用最突出的前3位药为甘草、麻黄、枳实,抑制炎症作用最突出的前3位药是甘草、柴胡、紫菀;清肺排毒汤4个子方中,小柴胡汤阻断病毒、抑制炎症风暴的潜在活性化合物数均排第1。槲皮素及其衍生物对ACE2和IL-6R2个靶点的亲和力均具有较强结合能力,是潜在的双靶点活性化合物。ACE2的Lys残基是化合物与ACE2结合的关键位点。白术、茯苓、猪苓、泽泻缺乏阻断病毒、抑制炎症风暴的化合物,分子对接结果显示,这4味药材中含有的东莨菪内酯、去氢齿孔酸、α-D-半乳糖、环氧泽泻烯具有与水通道蛋白4(AQP4)的潜在结合能力。结论清肺排毒汤可通过多种化合物分别与ACE2、IL-6R、AQP4结合发挥排毒、抑制炎症风暴、利水渗湿的作用;各组成子医方配伍合理,通过多点协同、优势互补发挥防治作用;得到了中药阻断新型冠状病毒成分关键的结合位点Lys,为清肺排毒汤药效机制的多角度挖掘和单体成分的现代化开发提供线索。 研究已证实新型冠状病毒(SARS-CoV-2)通过血管紧张素换酶II(angiotensinconvertingenzyme2,ACE2)进入人体细胞造成感染。因此,ACE2是抑制SARS-CoV-2感染的关键靶点[1]。SARS-CoV-2轻度感染患者出现发热、乏力、干咳等症状,严重者可出现呼吸困难、急性呼吸窘迫综合征(acuterespiratorydistresssyndrome,ARDS),临床调查表明新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的严重程度与机体炎症反应的强度相关[2]。如患者体内出现过度的炎症反应,即“细胞因子风暴(cytokinestorm)”,将可能导致严重的后果甚至死亡。细胞因子风暴在其他致病性冠状病毒感染疾病中也是导致多器官衰竭、预后不良的重要因素[3]。 白细胞介素-6(IL-6)是引发炎症风暴的关键细胞因子[4],阻断IL-6与其受体的结合可以抑制炎性风暴,从而达到控制病情的效果。因此白细胞介素-6受体(IL-6R)是抑制炎症风暴的关键靶点。 清肺排毒汤是国家中医药管理局组织筛选得到的防治COVID-19的推荐方[5],由汉代张仲景所著《伤寒杂病论》中多个治疗由寒邪引起的外感热病的经典方剂优化组合而成[6],在临床上取得了显著疗效。据统计,截至年2月5日0时,4个试点省份运用清肺排毒汤救治COVID-19确诊病例例,3d为1个疗程,总有效率达90%以上,其中60%以上患者症状和影像学表现改善明显,30%患者症状平稳且无加重[7]。通过对清肺排毒汤功效和COVID-19病机的分析,清肺排毒汤治疗COVID-19应该体现在排毒、抑制炎症风暴、利水渗湿等方面。 本研究从ACE2和IL-6R2个靶点结构出发,采用分子对接筛选研究,获得了清肺排毒汤“排毒”和“控制炎症风暴”的物质基础以及分子机制。然后依据结果,对清肺排毒汤子方之一的五苓散中白术、茯苓、猪苓、泽泻4味利水渗湿药通过反向对接和GO分析、KEGG分析方法进行了作用机制的探索,同时通过分子对接方法筛选了其成分与水通道蛋白4(aquaporins4,AQP4)的结合能力,初步得到了该方“利水渗湿”的物质基础和分子机制。 1材料与方法 1.1清肺排毒汤成分收集 在中药系统药理学分析平台[8](TCMSP)( |
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