补肺汤治疗慢性阻塞性肺疾病的作用机制探讨.pdf

山东医药2023 年第 63 卷第 23 期补肺汤治疗慢性阻塞性肺疾病的作用机制探讨焦玉洁，高智星，张晓谊乌鲁木齐市中医医院呼吸与危重症医学科，乌鲁木齐830000摘要：目的基于网络药理学的方法筛选补肺汤治疗慢性阻塞性肺疾病（COPD）的有效成分及作用靶点，探讨其相关机制。方法基于中药系统药理数据库与分析平台（TCMSP）分析既往文献中补肺汤组成中药（人参、黄芪、熟地黄、五味子、紫菀、桑白皮）的有效成分及其作用靶点。基于Gene Expression Omnibus（GEO）、Drugbank及Genecards数据库筛选COPD相关靶点，与补肺汤作用靶点取交集得到补肺汤治疗COPD的潜在基因，对潜在基因进行GO功能及KEGG信号通路富集分析。构建蛋白互作网络（PPI）图，采用拓扑分析的方法明确补肺汤治疗COPD的作用靶点。结果筛选后获得人参的有效成分40种、黄芪27种、熟地9种、五味子19种、紫菀22种、桑白皮36种；其中，槲皮素、黄芪异黄烷苷、山奈酚、异鼠李素、刺芒柄花素、-谷甾醇、谷甾醇、原阿片碱、3，9-二甲氧基紫檀烷、7-甲基醚-青榆烯C为重要性排名前10位的有效成分。筛选得到有效成分的作用靶点141个，补肺汤治疗COPD的潜在基因1 730个，取交集后共得到补肺汤治疗COPD的潜在靶点基因80个。补肺汤治疗COPD潜在基因的GO功能分析结果显示，主要涉及炎症反应、细胞凋亡、细胞增殖、氧化还原等方面；KEGG信号通路分析结果显示，主要涉及细胞衰老途径、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路、细胞周期循环途径、神经营养蛋白信号通路、细胞凋亡途径、Th17细胞分化途径、FoxO信号通路、PI3K/AKT信号通路、Rap1信号通路、Ras信号通路。PPI图筛选后的作用靶点包括丝裂原活化蛋白激酶1（MAPK1）、热休克蛋白90家族A类成员1（HSP90AA1）、禽肉瘤病毒17的转化基因（JUN）等。结论补肺汤治疗COPD的有效成分是槲皮素、山奈酚等，可能通过作用于MAPK1、HSP90AA1、JUN等靶点调控细胞衰老途径、MAPK信号通路、细胞凋亡途径等而发挥治疗作用。关键词：补肺汤；网络药理学；槲皮素；山奈酚；丝裂原活化蛋白激酶；慢性阻塞性肺疾病doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2023.23.007 中图分类号：R256.1 文献标志码：A 文章编号：1002-266X（2023）23-0029-05Mechanism of Bufei decoction in treatment of chronic obstructive pulmonary diseaseJIAO Yujie，GAO Zhixing，ZHANG XiaoyiDepartment of Respiratory and Critical Care Medicine，Urumqi Hospital of Traditional Chinese Medicine，Urumqi 830000，ChinaAbstract：Objective To explore the effective ingredients and action targets of Bufei decoction in the treatment of chronic obstructive pulmonary disease（COPD）based on network pharmacology.Methods The active ingredients and action targets of Bufei decoction were analyzed in the previous literatures based on the Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform（TCMSP）.COPD-related targets were screened based on Gene Expression Omnibus（GEO），Drugbank and Genecards databases，and were intersected with the targets of Bufei decoction to obtain the potential genes of Bufei decoction in treatment of COPD.GO function and KEGG signaling pathway enrichment analysis were performed on the potential genes.The protein-protein interaction（PPI）network diagram was established，and topological analysis was used to identify the action targets of Bufei decoction on COPD.Results The active ingredients were 40 kinds in ginseng，27 kinds in Astragalus，9 kinds in Shudi，19 kinds in Schisandra chinensis，22 kinds in Aster，and 36 kinds in Morus alba；there were 141 action target.The top 10 most important active ingredients in the drug-active ingredient-target network included quercetin，astragalus isoflavanoside，and kaempferol，etc There were a total of 1 730 COPD-related targets，of which 80 were the potential therapeutic targets of Bufei decoction for COPD.The GO function analysis of the potential genes of Bufei decoction in treating COPD showed that it mainly involved inflammation，apoptosis，cell proliferation，REDOX and so on.KEGG signaling pathway analysis results showed that it mainly involved cell 基金项目：新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目（2022D01A33）。第一作者简介：焦玉洁（1984-），女，主治医师，主要研究方向为中西医结合治疗肺病。E-mail：通信作者简介：张晓谊（1971-），女，主任医师，主要研究方向为中西医结合治疗肺病。E-mail：开放科学（资源服务）标识码（OSID）29山东医药2023 年第 63 卷第 23 期senescence pathway，MAPK signaling pathway，cell cycle cycling pathway，neurotrophin signaling pathway，apoptosis pathway，Th17 cell differentiation pathway，FoxO signaling pathway，PI3K/AKT signaling pathway，Rap1 signaling pathway，and Ras signaling pathway.The core targets after PPI network screening included mitogen-activated protein kinase 1（MAPK1），heat shock protein 90 family class A member 1（HSP90AA1），and v-jun avian sarcona virus 17 oncogene homolog（JUN），etc.Conclusion The potential effective ingredients of Bufei decoction in treatment of COPD are quercetin，kaempferol，etc.，which may play a role in regulating cellular senescence pathway，MAPK signaling pathway and apoptosis pathway by acting on MAPK1，HSP90AA1，JUN and other targets.Key words：Bufei decoction；network pharmacology；quercetin；kaempferol；mitogen-activated protein kinase 1；chronic obstructive pulmonary disease慢性阻塞性肺疾病（COPD）是目前老年患者中较为常见的慢性疾病，通过针对性制定治疗方案能有效控制病情，而中西医结合治疗COPD已经被证实能更好地控制患者病情发展，降低COPD急性发作的可能1-2。中医认为，阳虚痰瘀是COPD的病机，发病根本在于脾阳、肺阳两虚，二者互为影响，而补肺汤是治疗肺脾两虚证的经典方剂。国内已经有研究显示，补肺汤对于COPD具有较好的辅助治疗效果3-4。但目前关于补肺汤治疗COPD的有效成分及具体作用机制鲜见报道。2022 年 11 月2023 年1 月，本研究采用网络药理学方法分析补肺汤治疗COPD的有效成分及作用靶点，为探讨其具体的作用机制提供依据。现报告如下。1 材料与方法 1.1补肺汤的有效成分及作用靶点筛选在中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）以及中国天然产物化学成分库中，以补肺汤的组成中药“人参、黄芪、熟地黄、五味子、紫菀、桑白皮”为关键词，通过关键词检索法对有效成分进行初步筛选。同时基于TCMSP，在全网数据库中对补肺汤作用靶点的相关文献进行分析。基于Uniprot数据库，将药物有效成分经过口服利用度和类药性转化后的对应作用靶点与TCMSP数据库搜索的补肺汤作用靶点合并以后删除重复值，得到有效成分作用靶点。1.2补肺汤治疗COPD的潜在基因筛选在Gene Expression Omnibus（GEO）、Drugbank 及 Genecards数据库中筛选COPD相关表达谱芯片数据集，时间截点为2022年5月，筛选条件为“Chronic obstructive pulmonary disease”，物种选择“human”。利用R语言将GEO数据库对COPD患者与健康人的基因表达谱数据的表达强度归一化。利用R语言limma包筛选出COPD相关靶点，筛选条件：Log Fold Change2且P0.05。将COPD相关靶点与“1.1”得到的有效成分作用靶点取交集，得到补肺汤治疗COPD的潜在基因。1.3补肺汤治疗COPD的主要活性成分筛选采用拓扑分析法，筛选补肺汤治疗COPD的主要活性成分，基于Cytoscape 3.6.0（http：/www.cytoscape.org/）软件，建立补肺汤治疗COPD的药物、有效成分及靶点网络相关图，即疾病药物主要活性成分靶点网络图。1.4补肺汤治疗COPD潜在基因的功能及相关信号通路分析GO功能分析：对“1.2”中得到的补肺汤治疗COPD的潜在基因进行GO功能富集分析，从生物学过程、细胞组分以