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新型冠状病毒致神经系统损害受醒脑静注射液保护的功效及作用分析

  2020-06-20    1146  上传者:管理员

摘要:目的 探寻醒脑静注射液(XNJI)保护新型冠状病毒(SARS-CoV-2)致神经系统损害的活性成分、靶点及通路,以期阐述其作用机制。方法 利用TCMSP、BATMAN、Swiss Target Prediction等数据库检索醒脑静注射液的中药的化学成分和作用靶点,使用Cytoscape软件分别构建醒脑静注射液“中药-活性成分-相关靶点”功效作用网络,通过GO富集和KEGG通路注释分析预测潜在的作用机制,并将醒脑静注射液中核心成分与SARS-CoV-2 3CL Mpro、血管紧张素转化酶Ⅱ(ACE2)、2019-nCoV RBD/ACE2-B0AT1 complex进行分子对接验证。结果 筛选出醒脑静注射液105个活性成分,928个药物靶点,741个冠状病毒靶点,611个神经保护靶点,得到药物-疾病共同靶点83个,核心成分12个,关键靶点7个。GO富集分析共得到204个条目,KEGG注释分析共得到120条信号通路,涉及乙型肝炎通路、致癌通路、TNF、HIF-1及VEGF信号通路等。分子对接结果显示醒脑静注射液核心成分与3CL Mpro、ACE2、和complex的结合活性较好,其中绿莲皂苷元、山柰酚与3个蛋白的结合能均最低。结论 醒脑静注射液中核心成分绿莲皂苷元、山柰酚、5-羟基-6,7,3′,4′,5′-五甲氧基黄酮、异山柰素、桑黄素、栀子黄素A、槲皮素、艾黄素、染料木素、龙脑香内酯、姜黄素、榄香素等可能通过作用PARP1、PTGS2、MMP9、CDK2、ADORA2A、ALOX5、GSK3B等关键靶点,干预多种信号通路,调控炎症反应、细胞凋亡、氧化应激、血管生成等过程改善SARS-CoV-2对神经系统的损害,还可能与3CLMpro、ACE2和complex结合以抑制病毒复制及对宿主细胞的感染,提示醒脑静注射液可能对SARS-CoV-2引发的神经系统损害具有积极的治疗作用。

  • 关键词:
  • 传染性疾病
  • 分子对接
  • 新型冠状病毒
  • 神经系统损害
  • 网络药理学
  • 醒脑静注射液
  • 龙脑香内酯
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新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019,COVID-19),由于其具有较高的传染性和人群易感性,目前全球仍处于COVID-19疫情防控严峻形势之中。新型冠状病毒(SARS-CoV-2)主要侵犯呼吸系统,表现为发热、咳嗽、乏力等症状,还可累及神经系统[1]、消化系统[2]、泌尿系统[3]等多个系统。目前已发现有一部分COVID-19患者发病后伴有头痛、癫痫、意识障碍等颅内感染的症状,突发吐词不清、肢体瘫痪等急性脑血管病症状,继发乏力、四肢酸痛、肌酶轻度升高等肌肉损害症状[4]。国家卫生健康委员会和国家中医药管理局印发《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》试行版,强调中西医结合治疗,发挥中医药抗病毒作用,从第四版开始,推荐了中药注射液的使用,其中推荐醒脑静注射液作为重型或危重型高热伴意识障碍的COVID-19患者的辅助治疗[5]。

醒脑静注射液由麝香、栀子、郁金、冰片组成,是由安宫牛黄丸改制成的水溶性注射剂,具有清热解毒、凉血活血、开窍醒脑之效。临床上主要用于颅脑损伤、急性脑血管疾病、病毒性脑炎、急性中毒等疾病的治疗[6]。研究表明,醒脑静注射液治疗急性脑血管疾病,可以明显降低颅内压,降低神经元特异性烯醇化酶(NSE)、超敏C反应蛋白(hs-CRP)水平,从而明显改善脑功能和神经缺损症状[7],还可通过提高血小板衍生内皮细胞生长因子(PD-ECGF)水平,降低白细胞介素-6(IL-6)、IL-18等炎性因子水平,促进脑血管新生及改善脑神经功能[8],提示醒脑静注射液对神经系统具有一定的保护作用。

醒脑静注射液有效成分复杂,而不同化学成分可通过多靶点、多通路对机体进行综合调控从而发挥治疗COVID-19及神经保护作用。网络药理学是基于系统生物学理论而产生的一门新兴学科,在挖掘中药活性成分及作用靶点、预测中药作用机制、发展创新药物等方面发挥重要作用[9,10]。分子对接技术是通过研究配体与受体之间的相互作用力,预测其结合模式和亲和力的一种模拟方法[11]。故本研究基于网络药理学对醒脑静注射液抗COVID-19及神经保护的潜在活性成分及作用机制进行预测,并结合分子对接对网络药理学获得核心成分进行验证,为该药更广泛地应用于COVID-19临床治疗提供理论依据。


1、 材料与方法


1.1材料

数据库:TCMSP数据库(http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php)、TCMID数据库(http://www.megabionet.org/tcmid/)、BATMAN数据库(http://bionet.ncpsb.org/batman-tcm/)、Swiss Target Prediction数据库(http://www.swisstargetprediction.ch/)、CTD数据库(http://ctdbase.org/)、GeneCards数据库(https://www.genecards.org/)、Venny 2.1在线软件做图工具平台(https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html)、STRING 11.0数据库(https://string-db.org/)、Pubchem数据库(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)、DAVID 6.8数据库(https://david.ncifcrf.gov/)、RCSB PDB数据库(http://www.rcsb.org/)、在线绘图网站Omicshare(https://www.omicshare.com/)。软件:GraphPad Prism 8软件、ChemDraw软件、Autodock Vina 1.1.2软件、Cytoscape 3.6.1软件、Pymol软件。

1.2方法

1.2.1化学成分的收集

在TCMSP、BATMAN数据库中分别以醒脑静注射液组方中药麝香、冰片、郁金、栀子为关键词检索收集其化学成分,对于TCMSP数据库未检索到的单味药麝香,通过TCMID数据库搜索其化学成分。在TCMSP数据库中设定口服生物利用度(OB)≥30%、类药性(DL)≥0.18,BATMAN数据库中设定Score≥20进行筛选,通过Pubchem数据库获取化学成分的分子结构,并保存各成分的Canonical SMILES格式。

1.2.2潜在靶点的预测

将上述得到的各化学成分SMILES格式导入Swiss数据库,以“人类”为研究物种,得到其作用靶点,整合去除重复靶点后得到醒脑静注射液潜在的作用靶点。在Gene Cards数据库、CTD数据库分别以“coronavirus”“neuroprotection”为关键词检索,收集冠状病毒、神经保护相关潜在靶点,合并数据库并保留唯一值。将得到的化学成分靶点、冠状病毒靶点、神经保护靶点分别录入Venny 2.1中映射筛选出3者的共同靶点,作为醒脑静注射液抗冠状病毒感染后神经系统损害的潜在靶点,即化学成分-疾病靶点,并绘制韦恩图。

1.2.3作用网络构建与分析

将收集到的冠状病毒、神经保护相关靶点及化学成分-疾病靶点分别导入STRING数据库获得蛋白-蛋白互作(PPI)网络;运用Cytoscape软件构建醒脑静注射液-化学成分-靶点关系网络,利用Cytoscape软件中Merge功能将醒脑静注射液-化学成分-靶点网络分别与冠状病毒、神经保护相关靶点及化学成分-疾病靶点PPI网络交集处理,分别以靶点度(degree)值2倍中位数为条件进行关键作用网络的筛选[12],获得醒脑静注射液-化学成分-冠状病毒关系网络、醒脑静注射液-化学成分-神经保护关系网络;以成分度值2倍中位数为条件筛选[13],获得醒脑静注射液核心成分抗冠状病毒神经系统损害的关系网络,即核心成分-疾病关系网络。使用Network Analyzer功能对药物中化学成分、靶点进行分析,节点的大小代表度值的大小。

1.2.4通路富集分析

将化学成分-疾病靶点以Gene Symbol的格式导入DAVID 6.8数据库,分别选择生物过程(biological process,BP)、分子功能(molecular function,MF)和细胞成分(cellular component,CC)进行基因本体(GO)富集分析,选择KEGG进行靶点通路注释分析,并且使用Graph Pad Prism 8软件将GO富集分析满足P<0.05的结果做成可视化条形图。使用Omicshare(https://www.omicshare.com/)将KEGG分析满足P<0.05的结果制成可视化气泡图,分析醒脑静注射液抗冠状病毒神经系统损害的生物过程和信号通路。

1.2.5分子对接验证

从Pubchem数据库下载核心成分的3D结构SDF格式文件,导入ChemDraw软件进行分子结构能量优化;应用RCSB PDB数据库下载3CL Mpro(PDB ID:6LU7)、ACE2(PDB ID:1R42)、2019-nCoV RBD/ACE2-B0AT1 complex(PDB ID:6M17)的晶体结构,选择与该靶蛋白特有的小分子配体作为活性中心,删除靶蛋白的水分子及位于活性口袋位置的配体。在Mgltools 1.5.6软件对配体进行加极性氢原子及计算电荷等操作,并保存为*pdbqt格式。使用Autodock Vina 1.1.2进行小分子与蛋白对接,取打分最高的构象,并用Pymol进行分析作图。


2、 结果


2.1醒脑静注射液潜在活性成分

从TCMSP、TCMID、BATMAN数据库中检索麝香、冰片、郁金、栀子的活性成分,根据在TCMSP数据库中设定OB≥30%和DL≥0.18,BATMAN数据库中设定Score≥20,剔除重复化合物和缺少靶点预测数据的化合物,最终筛选出105个活性成分,其中麝香22个、冰片20个、郁金22个、栀子41个。

2.2潜在靶点预测

将Swiss数据库中得到的预测靶点去重复后,共得到928个化学成分作用靶点,中药-成分-靶点统计见表1。通过GeneCards数据库、CTD数据库共得到冠状病毒潜在靶点741个靶点,神经保护潜在靶点611个。在Venny 2.1在线作图工具平台输入化学成分、冠状病毒、神经保护靶点,绘制韦恩图,见图1。3者取交集后得到化学成分与冠状病毒共同靶点177个,化学成分与神经保护共同靶点194个,3者共同靶点(即化学成分-疾病靶点)83个。结果显示,醒脑静注射液可能通过多个潜在作用靶点协同发挥抗冠状病毒及神经保护作用。

表1醒脑静注射液“中药-成分-靶点”基本信息

2.3作用网络构建与分析

通过Cytoscape软件构建醒脑静注射液治疗冠状病毒、神经保护的作用网络,网络中节点的大小与度值呈正比关系,节点度值越大,说明该节点在网络中的作用越大。

图1醒脑静注射液与冠状病毒靶点、神经保护靶点韦恩图

2.3.1醒脑静注射液抗冠状病毒网络

根据靶点度值2倍中位数为筛选条件,删除与靶点无交集的孤立成分,构建醒脑静注射液抗冠状病毒作用网络。结果发现,异山柰素(3-methylkempferol)、5-羟基-6,7,3′,4′,5′-五甲氧基黄酮(5-hydroxy-6,7,3′,4′,5′-pentamethoxyflavone)、桑黄素(morin)、山柰酚(kaempferol)、槲皮素(quercetin)、艾黄素(artemisetin)、栀子黄素A(gardenin)、金雀异黄酮(genistein)、姜黄素(curcumin)、苏丹III(sudan III)、龙脑香内酯(dryobalanone)等87个活性成分作用于PTGS2、ALOX5、CYP17A1、PTGS1、CA9、PPARA、ESR1、PARP1、NOS2、ADORA2A等54个靶点发挥抗冠状病毒的作用。其中,异山柰素、5-羟基-6,7,3′,4′,5′-五甲氧基黄酮、桑黄素、山柰酚、槲皮素分别调控30、29、29、28、28个靶点,见图2。

图2醒脑静注射液抗冠状病毒作用网络

2.3.2醒脑静注射液神经保护网络

醒脑静注射液中异山柰素、山柰酚、5-羟基-6,7,3′,4′,5′-五甲氧基黄酮、睾酮(testosterone)、桑黄素、槲皮素、艾黄素、栀子黄素A、齐墩果酸(oleanolic acid)、龙脑香内酯等92个活性成分通过作用CYP19A1、AR、HSD11B1、ALOX5、PTGS2、PTGS1、ACHE、ESR2、PPARA、BACE1等56个靶点保护神经系统。异山柰素作用靶点30个,为方中最多,其次为山柰酚29个,5-羟基-6,7,3′,4′,5′-五甲氧基黄酮27个,睾酮27个,桑黄素27个。见图3。

图3醒脑静注射液神经保护作用网络

2.3.3核心成分-疾病关系网络

根据成分度值≥2倍中位数(成分度值中位数=8,靶点度值中位数=5)为条件提取出核心成分-疾病关系网络,见图4。13个核心成分作用于CDK2、KDR、ADORA2A、ALOX5、GSK3B、NOX4、APP、MMP9、PARP1、PTGS2等62个靶点关系网络。该13个核心成分分别是绿莲皂苷元(chlorogenin)、5-羟基-6,7,3′,4′,5′-五甲氧基黄酮、异山柰素、桑黄素、栀子黄素A、榄香素(elemicin)、槲皮素、山柰酚、艾黄素、苏丹III、染料木素(genistein)、龙脑香内酯、姜黄素,其中有1个活性成分来自于麝香,1个来自于郁金,2个来自于冰片,9个来自于栀子。苏丹III来源于栀子[14],具有肝肾损害、致癌、致突变作用[15],此处不予以分析。在抗冠状病毒关系网络及神经保护关系网络中,这12个化学成分均可作用于15个以上靶点,PARP1、PTGS2、MMP9、CDK2、ADORA2A、ALOX5、GSK3B等靶点均可与15个以上成分相连接,体现了醒脑静注射液多成分、多靶点协同调节的特点,并推测这12个成分和7个靶点是醒脑静注射液抗冠状病毒的神经系统损害的主要活性成分和关键靶点。

2.4 GO及KEGG靶点通路富集分析

将活性成分-疾病靶点83个录入DAVID数据库中进行GO富集分析得到GO条目,见图5。其中生物过程有156个条目,主要涉及RNA转录调控、炎症反应、细胞凋亡、血管生成等;细胞成分有27个,涉及到细胞核、线粒体、RNA聚合酶II转录因子复合体等;分子功能有21个,主要涉及血红素结合、ATP结合、铁离子结合、过氧化物酶活性等。KEGG注释分析共得到120条信号通路,见图6。主要有乙型肝炎通路(Hepatitis B)、癌症通路(pathways in cancer)、肿瘤坏死因子信号通路(TNF signaling pathway)、缺氧诱导因子-1信号通路(HIF-1 signaling pathway)、血管内皮生长因子信号通路(VEGF signaling pathway)、细胞凋亡(apoptosis)等。

2.5醒脑静注射液核心成分的分子对接验证

一般认为结合能越低,配体与受体结合的构象越稳定,以结合能≤-5.0 kJ/mol作为筛选条件[16]。研究表明,ACE2是SARS-CoV和SARS-CoV-2的宿主细胞受体,病毒通过其表达的S蛋白与ACE2相结合,从而导致病毒侵入机体而致病[17]。S蛋白位于SARS-CoV-2最外层,可介导受体识别和膜融合,在病毒感染过程中,S蛋白被切割成S1和S2亚基,S1包含由300多个氨基酸构成的受体结合域(RBD),可直接与ACE2肽酶域结合形成复合体结构(complex),而后S2负责膜融合,最终使病毒核酸进入细胞[18]。SARS-CoV-2属于RNA病毒,3CL Mpro参与单正链RNA病毒复制过程中病毒前体蛋白的切割过程,对RNA病毒复制起着至关重要的作用[19]。故竞争性结合ACE2减少S蛋白与其结合或影响complex结构稳定以抑制病毒核酸侵入、抑制3CL Mpro活性以干扰病毒复制,可能为抑制SARS-CoV-2感染人体的方式。因此,将筛选的12个化学成分分别与3CL Mpro、ACE2、complex进行分子对接。结果显示,12个核心化学成分与3个蛋白之间的结合能均远远低于-5.0 kJ/mol,提示醒脑静注射液核心成分均可与3CL Mpro、ACE2、complex结合,且具有较好的结合能力,其中绿莲皂苷元、山柰酚与3种蛋白的结合能均最低,结果见表2和图7。

图4醒脑静注射液核心成分-疾病相互作用网络

图5醒脑静注射液化学成分-疾病靶点的GO富集分析

图6醒脑静注射液化学成分-疾病靶点KEGG富集分析的前25条通路


3、讨论


SARS-Co V-2主要以肺为靶器官造成严重损害,同时还可致心脏、肠道、神经系统、泌尿系统等多部位损害。据统计,此次COVID-19患者中,中老年人占大多数,尤其是危重症患者,其中约30%伴有慢性基础疾病,以心血管疾病、糖尿病、脑血管疾病为主,发病时常见症状有约40%患者伴有肌痛或疲劳,约8%患者伴有头痛等神经系统症状[20,21],因此,COVID-19疫情防控背景下,在积极应对SARS-CoV-2感染引起的呼吸系统损害外,神经系统损害的管理与积极应对亦至关重要。COVID-19发病机制目前尚不十分明确,仍缺乏特效治疗药物,中医药辨证治疗发挥重要作用[22]。COVID-19属于中医“疫病”范畴,“寒湿疫毒”为其重要病因[23],COVID-19引起的神经系统损害主要与寒湿疫中期、重症期湿、热、毒、瘀、闭的病机相关。寒湿疫毒外侵,正气亏虚于内而染病,在表不解入里或病邪直中于里,湿邪化热,毒邪闭肺,气营两燔,扰乱心神,则见胸闷气促、高热烦躁、甚或谵语;热毒煎灼津液而成瘀,瘀血阻络,脉络不通,筋脉肌肤失于濡养则见肌痛、疲乏;瘀血闭阻清窍,则见头痛、神昏,甚则热毒内闭心包,致内闭外脱而危及生命,诊疗方案推荐治疗可侧重宣肺解毒、开闭固脱、解毒救逆,醒脑静注射液作为推荐中成药,可明显缓解COVID-19引起的高热和意识障碍[5]。

表2醒脑静注射液核心成分的结合能

图7分子对接热图及绿莲皂苷元、山柰酚与3CL Mpro、ACE2、complex的分子对接模式

本研究采用网络药理学方法构建醒脑静注射液抗冠状病毒及神经保护的关系网络,结果表明,在冠状病毒感染后,醒脑静注射液87个活性成分作用于PTGS2、ALOX5、CYP17A1、PTGS1等54个靶点发挥抗冠状病毒的作用;在神经系统损害后,92个活性成分通过调节CYP19A1、AR、HSD11B1、ALOX5等56个靶点发挥神经保护作用;进一步通过构建醒脑静注射液核心成分抗冠状病毒神经系统损害的关系网络,筛选出绿莲皂苷元、山柰酚、5-羟基-6,7,3′,4′,5′-五甲氧基黄酮、异山柰素、桑黄素、栀子黄素A、槲皮素、艾黄素、染料木素、龙脑香内酯、姜黄素、榄香素等12个核心成分,通过分析核心成分分别在抗冠状病毒和神经保护的能力发现,这12个活性成分几乎可以调控抗冠状病毒网络和神经保护网络中的所有靶点。12个核心成分中,除绿莲皂苷元、榄香素、姜黄素、龙脑香内酯,其余8个成分均为黄酮类化合物。研究表明,大多数黄酮类化合物具有抗病毒、抗炎、抗氧化、抗微生物、抗肿瘤等作用[24],还可通过抗氧化、抗细胞凋亡发挥神经保护作用[25]。槲皮素、木犀草素可抑制SARS-CoV 3C样蛋白酶(3CL Mpro)活性以抑制病毒复制[26],并且可通过抗氧化、抑制神经炎症、促进髓鞘再生、调节自噬等发挥神经保护功效[27,28]。槲皮素可通过上调ACE2水平,下调ACE、血管紧张素II(AngII)的表达,减轻心室重构和纤维化[29],提示槲皮素与ACE2具有良好的结合力,推测其可竞争性结合ACE2,减少SARS-CoV-2 S蛋白的结合。通过核心成分-疾病关系网络,筛选出PARP1、PTGS2、MMP9、CDK2、ADORA2A、ALOX5、GSK3B等7个关键靶点。多聚二磷酸腺苷核糖合成酶(PARP)与基质金属蛋白酶(MMP)的表达在AngII诱导的心脏重构发挥重要作用,下调PARP1表达,可明显降低AngII对心脏成纤维细胞的刺激,降低MMP-2、MMP-9水平,改善心脏重构[30]。ALOX5为花生四烯酸类家族成员,参与慢性肺部炎症及肺纤维化的发病过程,其机制与调控白三烯生物合成、炎症反应等有关[31],姜黄素可影响ALOX5活性,抑制花生四烯酸/白三烯炎性级联反应[32]。PTGS2可调控炎症反应、细胞缺氧等过程,其产物前列腺素A1(PGA1)能在早期抑制RNA病毒复制,PGD2能调控炎症反应参与外周神经系统的神经再生和髓鞘再生[33,34],PGE2在炎性反应中发挥重要作用,山柰酚、桑黄素、槲皮素、染料木素等黄酮类化合物可抑制脂多糖(LPS)诱导的PGE2、COX2表达,有效减轻炎症反应[35]。ADORA2A为腺苷A2a受体,可介导IFNG、IL4基因表达调控IFN-γ、IL-4等炎性因子的释放[36]。提示醒脑静注射液在治疗COVID-19患者神经系统损害方面具有巨大潜力。

GO富集分析结果涉及RNA转录调控、炎症反应、细胞凋亡、血红素结合、ATP结合、铁离子结合、血管生成等。SARS-CoV-2属于单正链RNA病毒,RNA转录可参与调控其复制增殖,该过程需要在细胞内完成,故病毒利用S1与细胞表面ACE2特异性结合形成complex,再利用S2进行膜融合使病毒核酸RNA进入细胞内[18],而后核酸RNA为模板进行自我复制及蛋白质翻译,在此过程,需要3CL Mpro参与病毒前体蛋白的切割[19],从而完成病毒的复制与增殖,提示ACE2、3CL Mpro、complex与病毒RNA转录过程密切相关。病毒的复制增殖能引起宿主细胞凋亡及ACE2脱落与下调,而细胞凋亡及ACE2的脱落或下调可引发急性炎症反应[37]。炎症反应是机体应对刺激产生TNF、白细胞介素(IL)、趋化因子、干扰素(IFN)等促炎性因子的一种反应,既是一种抗病能力,亦可因过度激活而产生细胞因子风暴,致组织器官损伤。病毒3CL Mpro能抑制IFN激活,降低细胞因子表达进行免疫逃逸[38],可加速细胞因子风暴产生。已知细胞因子风暴与COVID-19病情突然迅速加重、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、多器官功能衰竭等密切相关[39]。血红素与铁离子参与氧结合,可为组织器官运载氧,而缺氧可引起肺组织炎症细胞浸润、促进炎症因子释放,加重多种组织的氧化应激损伤而加速低氧血症的发生发展,甚至引起ARDS及多器官衰竭,这与COVID-19患者出现ARDS表现相一致[40]。

KEGG信号通路主要涉及乙型肝炎通路、癌症通路、TNF信号通路、HIF-1信号通路、VEGF信号通路、细胞凋亡等。乙型肝炎通路主要通过NF-κB信号通路、Wnt/β-catenin信号通路、PI3K/Akt信号通路、Notch信号通路等发挥作用,与炎症反应、免疫调节、细胞凋亡、氧化应激等有关[41]。HIF-1信号通路主要在低氧相关的生理病理过程发挥作用,参与调节血管生成、细胞代谢、炎症反应、细胞自噬[42]。TNF信号通路可驱动细胞因子产生,是炎症反应中的重要通路。槲皮素可通过抑制TNF-α、NF-κB降低炎症因子IL-1β、IL-6、IL-8及MMP1、MMP3、MMP-13的表达[43]。TNF诱导的炎症反应在神经系统损害方面发挥重要作用,山柰酚可通过减少TNF-α、IL-1β、IL-6表达抑制炎症反应,降低NF-κB p65、Bax水平,上调Bcl-2表达以抗氧化、抗凋亡达到缺血性脑损伤的神经保护作用[44]。VEGF信号通路主要参与血管生成,染料木素可通过调控IL-6/JAK2/STAT3/VEGF通路抑制IL-6、VEGF的表达发挥抗血管生成的作用[45]。ACE2在肺、心脏、消化系统、神经系统等多种组织中均有表达,虽尚无病理依据证明神经系统的SARS-CoV-2感染,但目前病例有提示病毒对神经系统有影响,亦有发现一例SARS-CoV-2感染相关性脑炎[46],同时,炎症反应、细胞凋亡、氧化应激等病理机制亦可致神经系统损害。故结合网络药理学和富集分析结果,可以预测,醒脑静注射液中的有效成分主要是通过作用多个靶点及干预多种信号通路以减少炎症反应、抑制细胞凋亡、抗氧化、调控血管生成来达到治疗SARS-CoV-2感染所致的神经系统损害的目的。

ACE2、complex、3CL Mpro在SARS-CoV-2感染宿主细胞或自我复制过程中至关重要,故将12个核心成分分别与3CL Mpro、ACE2、complex进行分子对接,结果显示醒脑静注射液12个核心成分均可与3种蛋白结合,结合能力与瑞德西韦、洛匹那韦、利托那韦、达芦那韦相似,且高于诊疗方案中推荐的利巴韦林,验证了网络药理学成分筛选的结果,推测醒脑静注射液核心成分可通过竞争性结合ACE2或影响S蛋白与ACE2复合体结构的稳定以阻止病毒对宿主细胞的感染,通过与3CL Mpro结合以阻断病毒复制。其中绿莲皂苷元、山柰酚与3种蛋白的结合能均最低。研究表明,绿莲皂苷元对禽流感病毒H5N1感染的早期阶段和复制均有抑制作用[47]。山柰酚对流感病毒诱导的细胞自噬具有抑制作用,亦可直接抑制流感病毒m RNA合成及蛋白表达[48],且还可通过调节炎症反应、细胞凋亡、神经传递和增强神经可塑性发挥神经保护作用[49]。进一步验证了绿莲皂苷元、山柰酚可能在醒脑静注射液治疗SARS-CoV-2引发的神经系统损害中发挥重要作用。

综上所述,本研究基于网络药理学和分子对接研究,推测醒脑静注射液可能通过抗炎、抑制细胞凋亡、抗氧化、调控血管生成等多种药理活性并通过抑制SARS-CoV-2的复制及对宿主细胞的感染发挥治疗SARS-CoV-2引发的神经系统损害的作用,本研究可为进一步开展抗SARS-CoV-2感染后神经系统损害中药活性成分的筛选和评价提供理论依据,鉴于网络药理学及分子对接技术的局限性、病毒的复杂性及多变性,预测结果还有待进一步验证。


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基金:国家自然科学基金资助项目(81573941);湖南中医药大学中医学国内一流建设学科.

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现代预防医学

期刊名称:现代预防医学

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期刊详情

主管单位:国家卫生和计划生育委员会

主办单位:中华预防医学会,四川大学华西公共卫生学院

出版地方:四川

专业分类:医学

国际刊号:1003-8507

国内刊号:51-1365/R

邮发代号:62-183

创刊时间:1975年

发行周期:半月刊

期刊开本:大16开

见刊时间:1年以上

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