新型冠状病毒肺炎（COVID-19）自2019年12月在湖北省武汉市首次确诊以来，由于其潜伏期长、传染性及致病强、各类人群普遍易感等特点，在我国迅速蔓延。截止2020年4月28日24时，国内累计确诊84367例、死亡4643例、境外输入1639例，境外200个国家和地区累计确诊病例3008418例、死亡208316例，对我国乃至世界经济社会发展及人民健康产生巨大的负面影响，引发普遍焦虑。

COVID-19的临床以发热、干咳、乏力为主要表现，少数患者伴有鼻塞、流涕、咽痛、肌痛和腹泻等症状。重症患者多在发病1周后出现呼吸困难和/或低氧血症，严重者可快速进展为急性呼吸窘迫综合征、脓毒症休克、难以纠正的代谢性酸中毒和凝血功能障碍及多器官功能衰竭等。西医普遍认为COVID-19是由2019新型冠状病毒（SARS-CoV-2）感染导致强烈的免疫反应和炎症风暴；中医则认为COVID-19属“寒湿疫”范畴[1]，以湿邪为病机核心，以肺为病位中心，以脾胃盛衰为疾病进退的关键，治宜散寒祛湿，宣肺健脾，清热化浊，解毒祛邪。由于SARS-CoV-2来源及发病机制等方面尚不完全明确，目前尚无针对该病毒的特效药物和疫苗，COVID-19的防控与治疗均存在极大困难，如何寻找快速有效的救治方案及研发特效药物，是当前面临的重大问题。

中医药是我国人民长期与疾病作斗争积累的宝贵财富，在防治突发性、流行性、传染性等疾病方面优势明显，自疫情发生以来，国家中医药管理局及时启动了“中医药防治新冠肺炎有效方剂临床筛选研究”工作，清肺排毒汤（QFPD）即为一线临床医生参与筛选出的治疗COVID-19的有效方剂。2020年2月17日国务院联防联控机制新闻发布会上，国家中医药管理局负责人宣布了10省57个定点医疗机构使用清肺排毒汤治疗701例COVID-19确诊病例的结果，其中有130例治愈出院，51例症状消失，268例症状改善，212例症状平稳，没有加重[2]。由于其良好的临床疗效且无不良反应，清肺排毒汤先后被收录于《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第六版）》和《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第七版）》，目前已作为通用方推广。

“清肺排毒汤”由张仲景所著《伤寒杂病论》中的多个外感热病经典方剂——麻杏石甘汤，射干麻黄汤（去大枣、五味子），小柴胡汤（去人参、大枣），五苓散，橘枳姜汤，加山药、藿香优化组合而成，方中包含麻黄、炙甘草、苦杏仁等21味中药。该药味较多且作用机制不明，必将影响其临床应用及进一步开发利用。本研究拟依托中医药整合药理学研究平台V2.0（TCMIPV2.0，http：//www.tcmip.cn/），采用中西医结合的思维方式，多层次、多环节的整合研究清肺排毒汤作用机制及药理作用，为清肺排毒汤的临床应用及进一步开发提供理论依据，同时为中医药防治现代传染性疾病的研究提供思路。

中医药整合药理学研究平台是一个集中医药大数据管理及整合药理学计算服务于一体的智能化数据挖掘平台，可提供从“中药-方剂-成分-靶标基因-功能/通路-疾病”之间的交叉检索、多维智能化网络构建和可视化，为揭示中医药理论的科学内涵、中药作用原理阐释尤其是现代药物组合发现和优化等，提供了有力的数据支撑，同时克服了“中药化学成分群-体内过程-药效活性”之间关联性不足和存在严重的“碎片化”现象等问题，是一种具有中药特色的药理学评价体系和研究方法[3-4]。

1、资料来源与方法

1.1疾病靶标来源

TCMIPV2.0疾病相关的靶标基因及相关数据来源于基因相关性数据库（DisGeNET），人类表型本体数据库（HPO），Drugbank数据库，治疗靶标数据库（TTD）等数据库[5]。本研究根据COVID-19的3个主要临床症状“肺炎（pneumonia）”“发烧（fever）”“咳嗽（cough）”构建COVID-19的疾病靶标数据库。

1.2方剂靶标来源

本研究利用TCMIPV2.0中“中药（含方剂）靶标预测及功能分析”模块下分别勾选“麻黄”“桂枝”等19味（猪苓、石膏未收录）方剂的组成药材，构建方剂的化学成分库，选择相似性分数≥0.8（平台默认）的药物所对应的靶标作为清肺排毒汤作用靶标。

TCMIPV2.0采用二维结构进行相似性搜索，并采用Tanimoto系数定义的相似度计量方法，通过与FDA上市药物进行化学结构相似性比对，以Tanimoto系数定义的相似度计量方法进行相似性打分[5]。1.3网络构建与分析在“中医药关联网络挖掘”模块下，基于目标疾病（COVID-19）作用靶标和方剂（清肺排毒汤）靶标之间的相互作用信息，构建“疾病（COVID-19）-方剂（QFPD）”关联网络。TCMIPV2.0还可以针对方剂、中药材、中药成分、核心靶标、通路、疾病之间的关联性，任意选择不同类型的节点，构建可视化的中药多维关联网络。

TCMIPV2.0镶嵌了HAPPI，Reactome，OPHID，InAct，HPRD，PDZBase，MINT，DIP等数据库中PPI数据，还设置了连接度（Degree），介度（Betweenness），紧密度（Closeness）3种拓扑结构特征值，以确定中药矫正疾病失衡网络的关键节点；通过基因功能分析和通路富集分析，确定靶标基因的生物学功能及其所参与的生物学通路[5]。

2、结果与分析

2.1清肺排毒汤治疗COVID-19的核心靶标网络分析

利用TCMIP2.0中网络调控机制挖掘功能构建核心网络靶标图（图1），结果显示，与清肺排毒汤及COVID-19相关的核心网络靶标共251个，其中疾病靶标148个，药物靶标103个，二者共有靶标29个；同时满足大于“Degree”“Closeness”“Betweenness”中位数卡值的核心靶标103个。在此基础上，对发挥多种协同的靶标进行排序后，获得前20位的核心靶标。见表1。

图1清肺排毒汤治疗COVID-19核心靶标网络图

查阅文献发现，在排名前20的关键核心靶标中，多数靶标与肺部损伤相关。如：①tp53，Akt1：tp53是迄今为止人体内发现的最重要的抑癌基因之一，在调控细胞周期、细胞凋亡和维持基因组稳定的过程中发挥着重要作用；Akt也已被定义为癌基因，Akt1是其主要亚型之一，有研究者发现Akt1与肺癌分化程度、淋巴是否转移及TNM分期有关，分化程度高，淋巴转移和TNM分期高的患者Akt1阳性表达率高。有文献表明，tp53可通过抑制磷酸化Akt1的水平调控GSK3β表达，而肺癌中GSK3β的高表达与磷酸化Akt1的低表达预示较好的临床治疗效果[6-8]。②核因子（NFKB1，RELA，NFKBIA）：核转录因子-κB（NF-κB）是一种广泛存在于真核生物内的转录因子，NFKB1，RELA，NFKB2均为其家族成员，NF-κB通路在细胞增殖、存活、早期病毒应答及细胞因子分泌、促炎等多方面具有重要作用；NFKBIA则是NF-κB抑制剂，在炎症调节和免疫反应中发挥着核心作用[9]。③糖皮质激素受体核受体亚家族3C群成员1（NR3C1），热休克蛋白αA1（HSP90AA1）：糖皮质激素是目前控制症状、防治哮喘最有效的抗炎药物，能缓解症状，减少发作和改善肺功能，但糖皮质激素受体基因NR3C1的基因多态性与难治性哮喘的激素抵抗存在相关性[11]。热休克蛋白90可通过影响肿瘤细胞的凋亡和增殖，调节细胞周期和细胞信号转导的功能在肺癌的发生发展过程中起着非常重要的作用，同时在糖皮质激素抵抗性哮喘中存在高表达[10]。④淋巴细胞特异性酪氨酸激酶（LCK）：在急性肺损伤大鼠模型中肺组织参与、肺泡灌洗液、匀浆中表达上调，表明其与了急性肺损伤的炎症LCK反应过程[12]。⑤细胞凋亡因子半胱氨酸蛋白酶-3（Caspase-3），B淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）：肺癌中增殖通路往往激活与之相反的凋亡调控机制失常而发生凋亡受阻，因而选择性地干预细胞凋亡信号传导、诱导细胞凋亡程序启动可能成为治疗非小细胞肺癌等恶性肿瘤的有效疗法。有资料显示，Caspase-3，Bcl-2在肺癌中均可能是重要的分子靶标[13]。⑥酪氨酸激酶（JAK2，PRKCD）：可参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等许多重要的生物学过程。

综上所述，清肺排毒汤核心靶标主要与调节细胞凋亡及免疫反应、参与炎症反应、改善肺功能等功效相关，推测其可以针对新冠肺炎的肺损伤、发烧、咳喘等主要症状起防治作用。

表1清肺排毒汤治疗COVID-19的排名前20的核心靶标

2.2清肺排毒汤治疗COVID-19的基因本体（GO）及京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析

通过GO和KEGG数据库对103个核心靶标进行信号通路分析，根据P-value显示前20个条目，结果见表2。涉及主要条目有：细胞因子介导的信号通路（主要参与调节免疫及炎症反应）、细胞凋亡（可诱导病毒死亡）、对脂多糖的响应（可解热）等生物过程，蛋白结合、酶结合、转录因子结合等分子功能（主要参与DNA损伤修复）以及含蛋白质复合物、膜筏等细胞组分。根据以上基因参与的生物功能，提示本方可通过增强免疫、抗炎、抗病毒、解热等途径起到治疗COVID-19的功效。

表2清肺排毒汤治疗COVID-19的排名前20的关键靶标基因功能分析

通过GO和KEGG数据库对103个核心靶标进行信号通路分析，结果见表3。主要作用通路涉及白细胞介素信号通路，肾上腺素受体、G蛋白调控信号通路，CLEC7A/炎症途径，tp53调控DNA修复基因的转录等。其中：白细胞介素是重要的细胞因子家族，在免疫细胞的成熟、活化、增殖、免疫调节以及炎症反应、过敏反应中等均发挥重要作用[14]，富集的前20条通路中涉及了IL-1，IL-2，IL-4，IL-13，IL-21等多种类型；肾上腺素受体β1，β2则在心脏、血管、支气管、膀胱等组织器官有广泛分布，具有增强心肌收缩、扩张血管、松弛支气管平滑肌及膀胱逼尿肌等作用；DExD/H-boxRNA解旋酶作为重要的宿主因子在不同病毒复制过程中发挥调控作用，病毒可以劫持宿主RNA解旋酶活性从而促进自身复制，因此RNA解旋酶是病毒与宿主免疫系统的重要争夺目标，在抗病毒免疫调节中有着重要作用[15]。KEGG富集结果同样显示出清肺排毒汤具有抗病毒、免疫调节、抑制炎症反应、镇咳等方面的作用。

表3清肺排毒汤治疗COVID-19的排名前20的关键靶标通路富集分析

2.3清肺排毒汤治疗COVID-19的“方剂-中药-疾病-靶标-通路”多维网络分析

基于清肺排毒汤药靶与COVID-19靶标的PPI网络信息，构建了清肺排毒汤治疗COVID-19的“方剂-中药-疾病-靶标-通路”多维网络图，见图2。由图2可直观看出，清肺排毒汤可通过多途径、多层次、多靶点、多环节治疗COVID-19，且原组成方间功效相互协同又各有侧重，体现出合方在本次疫症治疗中的优势。

图2中不同颜色的靶标是按照基因间相互作用的紧密度，采用greedy oprimication of modularity算法鉴定的高度内联的子模块，即按其功能进行聚类。其中：红色靶标主要富集在IL及NF-κB相关通路，发挥抗炎、增强免疫力的作用；黄色靶标主要富集在tp53相关通路，可通过调控细胞周期相关蛋白合成在诱导细胞凋亡、抗病毒方面发挥重要作用；紫色靶标主要与组蛋白乙酰化、血小板-巨噬细胞通路相关，可抑制心肺纤维化、修复肺部损伤[16-17]；粉色靶标主要与肾上腺素、腺苷酸环化酶、抗利尿激素等相关，可保护心肺、加快恢复自主呼吸[18-19]；绿色靶标主要与PI3K/Akt及SCF-Kit信号通路有关，具有抗炎、抑制肺纤维化、增强胃动力[20-21]；蓝色靶标主要与核糖体和基因沉默相关，可提高自身抗病能力、抑制病毒复制、调控自身基因表达[22-23]。

图2清肺排毒汤治疗COVID-19的“方剂-中药-疾病-靶标-通路”多维网络关系图

国医大师薛伯寿[1]认为国家卫生健康委员会和国家中医药管理局推荐在中西医结合救治COVID-19中使用清肺排毒汤非常正确和及时，方中麻黄汤、五苓散巧妙相合，既祛寒闭又利小便祛湿，其中麻黄可增五苓散祛湿，五苓散控制麻黄、桂枝发汗之峻，桂枝、甘草辛甘化阳扶正，茯苓、桂枝、白术、甘草又有健脾化饮之用；因COVID-19症状表现有胸憋气短，虽无明显喘，其实肺闭不宣较有喘咳更为严重，又合用射干麻黄汤及橘枳姜汤；小柴胡汤为少阳病而设，半表半里，又可通利三焦，既防疫邪入里，又调肝和胃，顾护消化功能，加藿香为芳香化湿，用石膏防郁而化热。现代研究表明，清肺排毒汤组方中麻杏石甘汤“辛凉宣泄、清肺平喘”，具有抗炎抗氧化、抗病毒、解热、抗菌、增强免疫、治疗变异性哮喘等作用，对呼吸系统具有较广泛的药理作用[24]；射干麻黄汤“散寒宣肺、下气化饮、平喘止咳”，可改善气道炎症及气道重塑、调节Th1/Th2平衡及神经源性因子，从多个发病环节对哮喘进行干预[25]；五苓散“温阳解表、化气行水”，具有较好的利尿作用，能显著改善尿毒症患者的乏力、烦渴、小便不利，减轻胃肠道不适症状，还能在有效改善肾功能基础上对电解质有双向调节作用[26]；小柴胡汤“和解少阳、和胃降逆、扶正祛邪”，因其良好的抗炎、解热、增强机体免疫力以及镇痛的作用，在发热病症患者的治疗中具有显著的应用价值[27]。以上研究进一步证明清肺排毒汤中原组方针对COVID-19主要症状均可起到较好的治疗作用，可用于COVID-19各个阶段的治疗，尤其是早、中期及时使用，能有效减少轻症向重症的转化率。从中西医结合角度将QFPD治疗COVID-19的中医治法及作用机制见图3。

图3清肺排毒汤治疗新冠肺炎的功效及作用机制

3、结论

中医临床症状或体征是中西医共同理解的指标体系，目前针对COVID-19主要临床症状或体征治疗是制定中西医治疗策略的主要依据。本研究针对COVID-19的主要临床症状发热、咳嗽、肺炎，依托TCMIPV2.0，预测分析清肺排毒汤治疗COVID-19的临床疗效和作用机制，研究结果显示，清肺排毒汤核心靶标tp53，Akt1，NFKB1，RELA，NFKBIA等大多与肺部损伤相关，其可能通过调控白细胞介素信号通路、肾上腺素受体，CLEC7A/炎症途径，tp53调控DNA修复基因的转录等相关通路，达到抗炎、抗病毒、增强免疫力、抑制肺纤维化、保护心肺、治疗哮喘、调理胃肠道等多方面功效，从而对COVID-19发病全程起治疗作用，且合方之间呈现出较好的协同作用又各有侧重。有研究表明，COVID-19与SARS和MERS总体病理学表现相似，抗病毒、免疫调节、抑制渗出、缓解肺间质水肿、清理气道、改善通气对治疗COVID-19尤为重要[28]，这与本文的预测结果基本一致。同时，文献研究进一步证明清肺排毒汤中原组方针对COVID-19主要症状均可起到较好的治疗作用，可用于COVID-19各个阶段的治疗。本研究结果为清肺排毒汤的临床应用及进一步开发提供理论依据，同时为中医药防治现代传染性疾病提供研究思路。由于本研究是基于TCMIPV2.0所做的预测，清肺排毒汤治疗COVID-19的物质基础及具体作用机制还需要进一步的实验验证。

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