麻黄-白果药对“异病同治”支气管哮喘和慢性阻塞性肺疾病药理作用研究

李竹英，陈 璐，王丽洁

(1.黑龙江中医药大学附属第一医院呼吸科，黑龙江 哈尔滨 150040；2.黑龙江中医药大学研究生院，黑龙江 哈尔滨 150040)

哮喘是一种由多种炎性细胞及其组分参与，以可逆性气流受限为主的气道异质性疾病。慢阻肺以持续气流受限为特征，并呈进行性进展的可防治的慢性炎症性疾病。麻黄-白果药对配伍出自《摄生众妙方》定喘汤经典方中君药药对，主治素体肺虚，痰浊内蕴之证。麻黄辛温，既解表散寒，又宣肺平喘。现代药理研究表明，麻黄具有抗炎、平喘、镇咳、缓解支气管平滑肌痉挛、抗过敏等作用[1-2]。白果甘苦涩平，为敛肺化痰定喘要药。现代药理研究表明,白果具有平喘、祛痰、松弛气管平滑肌、免疫抑制、抗过敏、抗菌等作用[3-4]。二药配对，既使肺气有开有合，增强平喘之效，又可宣肺而不耗气，敛肺而不留邪，共奏宣降肺气、祛痰平喘之功,是临床上治疗哮喘和慢阻肺的常用药对。现阶段对麻黄-白果药对治疗哮喘和慢阻肺的共同机理研究相对欠缺，因此本文基于网络药理学的方法，以中医“异病同治”的角度为切入点，探讨麻黄-白果药对治疗哮喘和慢阻肺的作用机制，为其深入研究及临床应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 麻黄-白果药对活性成分及靶点获取 通过中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP),以口服生物利用度(OB)≥30%，类药性(DL)≥0.18的标准筛选出麻黄-白果药对的活性成分及其潜在作用靶点[5],然后利用Uniprot蛋白质数据库校正潜在作用靶点的基因名。

1.2 哮喘和慢阻肺相关靶点的获取 分别以Asthma和COPD为检索词从Genecards数据库中检索哮喘和慢阻肺的相关靶点,取相关性分数大于2倍中位数的靶点基因与药对预测靶点通过Venny进行比对得到共同靶点。

1.3 药对-活性成分-靶点-疾病网络构建 将药对活性成分及获取的共有靶点导入Cytoscape中构建药对-活性成分-靶点-疾病网络。

1.4 蛋白相互作用(PPI)网络的构建 将共同靶点导入String数据库,筛选出combined score>0.9的PPI数据并导入Cytoscape中构建网络图。

1.5 KEGG通路富集分析 基于R语言软件，利用Bioconductor生物信息软件包对共同靶点进行KEGG通路富集分析及可视化处理。

1.6 分子对接验证 将构建网络中度值排名前5的化合物和PPI网络中度值排名前5的关键靶点进行分子对接，评估化合物和靶点蛋白之间的结合潜力，验证网络分析的可靠性。首先在TCMSP数据库中获取化合物结构，通过PDB数据库获得种属来源为人类且分辨率较高的靶点蛋白受体结构，然后利用Autodock Vina软件进行分子对接和结合能打分。最后利用Discovery Studio将对接结果可视化。

2 结 果

2.1 麻黄-白果药对活性成分及靶点筛选结果 筛选出符合标准的麻黄活性成分19个，白果活性成分11个，其中共有的活性成分5个。将所获得的活性成分对应的靶点蛋白名导入Uniprot数据库进行基因标准化，删除重复项，共得到麻黄-白果药对活性成分的预测靶点288个。

2.2 共同靶点的获取结果 通过筛选获取到哮喘相关靶点1475个，慢阻肺相关靶点2059个，与288个预测靶点进行映射取交集得到共同靶点108个。

2.3 药对-活性成分-靶点-疾病网络构建结果 网络中共有137个节点和654条边(图1)。度值排名前5位的化合物依次为槲皮素134、山奈酚54、β-谷甾醇30、木犀草素27、柚皮素17，可能是麻黄-白果药对对哮喘和慢阻肺发挥“异病同治”作用的关键化合物。

注：红色代表药对，黄色代表麻黄的活性成分，绿色代表白果的活性成分，紫色代表麻黄和白果共有的活性成分，蓝色代表靶点，粉色代表疾病

2.4 PPI网络构建结果 网络中包括108个节点，2269条边，平均度值为42，节点的大小表示靶点的度值，颜色由浅到深表示靶点的度值由小到大(图2)。度值排名前5位的靶点为白介素6(IL-6)92、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(AKT1)86、白介素1β(IL-1β)86、血管内皮生长因子(VEGF)84、丝裂原活化蛋白激酶3(MAPK3)83，可能是麻黄-白果药对发挥“异病同治”作用的关键靶点。

图2 共同作用靶点PPI网络图

2.5 KEGG通路富集分析结果 KEGG通路富集分析得到161条通路(P<0.05)，将排名前20的通路绘制成柱状图(图3)。得到麻黄-白果药对发挥作用的主要信号通路为TNF信号通路、IL-17信号通路、HIF-1信号通路和Toll样受体信号通路。

图3 KEGG通路富集分析

2.6 分子对接结果 研究表明，结合能小于0表示化合物与受体具有结合活性，结合能<-5表示结合活性较强[6]。分子对接的结合能均<-5，提示麻黄-白果药对的活性成分与关键靶点具有较强的结合性(图4)。分别选择与5个关键靶点具有最低结合能的化合物绘制对接模式图(图5)。

图4 分子对接结合能热图

图5 关键靶点分别与其结合能最低成分的对接模式图

3 讨 论

中医药在治疗哮喘和慢阻肺方面具有整体调节与安全有效的独特优势，以辨证论治为指导原则，对症治疗。“异病同治”始于《黄帝内经》，确立于《伤寒杂病论》，作为中医药诊疗疾病的重要指导原则沿用至今，是中医学辨证论治的精髓体现，指的是针对不同的疾病，若病机相同，发病过程中出现相同证候，可采用同一治法，即“证同治亦同”。中医学认为，哮喘的发生为宿痰内伏于肺，复加外感、体虚、病后等因素，以使痰阻气道、肺气上逆。病理因素以痰为主，“伏痰”遇感引触，痰随气升，相互搏结，壅塞气道，肺管狭窄，通畅不利，肺失宣降，而致痰鸣如吼，气息喘促，咳嗽，咳痰等症。慢阻肺的发生多由久病肺虚，痰浊潴留所致，每因复感外邪诱使病情发作或加剧。肺脏虚损，主气功能失常，不能敛降，气还肺间，胀满而喘。肺虚不能宣降，津液不布，聚而化痰，痰浊内生，阻碍气机，引发并加重咳喘。由此可见，两种疾病的病机根本皆在于肺虚失于宣降，痰浊内蕴，故临床治疗均应以宣降肺气，祛痰平喘为基本原则。麻黄轻清上浮，以宣肺为长，宣肺散邪而平喘；白果性涩而收，以敛肺为长，敛肺定喘而祛痰；二药配对，一散一收，使肺气宣肃有度，即宣而无耗散肺气之弊，敛而不致有肺气壅塞之虞，共奏宣降肺气，祛痰平喘之功，这在理论上解释了麻黄-白果药对临床上用于哮喘、慢阻肺异病同治的原因。

本研究结果显示麻黄-白果药对治疗哮喘和慢阻肺的共有靶点108个，其中按照Degree值排名前五位依次为IL-6、AKT1、IL-1β、VEGF、MAPK3，主要与炎症反应、气道重塑、氧化应激、免疫失衡有关。IL-6、IL-1β是气道炎症的重要细胞因子，能够刺激嗜酸性粒细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等释放多种炎性介质，诱发哮喘和慢阻肺的炎症反应，且与疾病的严重程度呈正比[7-8]。AKT1可以通过调控中性粒细胞凋亡、氧化-抗氧化失衡、Th细胞的分化和细胞因子的产生调节气道炎症反应[9]。AKT1能够通过调节上皮细胞间充质转化来参与气道重塑[10]。VEGF能够刺激血管内皮细胞增殖，促进气道血管扩张和通透性增强，促使支气管周围纤维化，加重气道重塑[11]。MAPK3可以通过介导炎症、免疫应答、气道结构细胞反应等途径参与哮喘和慢阻肺的发生和发展[12-13]。

通过对共同作用靶点进行KEGG通路富集分析发现，麻黄-白果药对可能主要通过调控TNF信号通路、IL-17信号通路、HIF-1信号通路和Toll样受体信号通路对哮喘和慢阻肺发挥“异病同治”的作用，因此通过文献检索对以上通路进行着重分析。TNF信号通路与气道黏液高分泌密切相关，可以增强表皮生长因子受体(EGFR)磷酸化，进而激活其下游的P13K/AKT通路，促进杯状细胞增生和气道黏液分泌，参与哮喘和慢阻肺的发生[14]。IL-17信号通路可以通过调控气道炎症和气道重塑影响哮喘和慢阻肺的发生[15-16]。HIF-1信号通路可以通过促进IL-6、IL-1β和TNF-α等炎性因子释放介导炎症反应和上调VEGF的表达参与血管生成来影响慢阻肺进程[17]。哮喘患者体内存在缺氧微环境，缺氧状态下HIF-1信号通路呈激活状态，可参与哮喘的免疫应答[18]。Toll样受体信号通路能够通过调控Th1/Th2失衡影响哮喘的发生[19]。Toll样受体信号通路活化髓样分化蛋白分子88(MyD88)，激活下游的NF-κB信号通路，介导慢阻肺的炎症过程[20]。以上的研究结果与本文的网络药理学预测结果较为一致，进一步印证了麻黄-白果“异病同治”哮喘和慢阻肺的作用机制。

本文将中医“异病同治”传统理念与现代网络药理学研究技术相融合，探究麻黄-白果药对治疗哮喘和慢阻肺的作用机制，主要与气道炎症、气道重塑、免疫应答、氧化应激等相关，这与目前研究哮喘和慢阻肺的机制具有一致性，从一定程度上表明了网络药理学研究的可靠性与准确性，为探索中医药治疗不同疾病所发挥协同作用的药效机制提供了新的研究思路。