基于网络药理学的清肺消炎丸抗炎作用机理研究

气道炎症是多细胞系相互作用形成的一个复杂的炎症网络，是哮喘和慢性阻塞性肺病的主要病理变化，属中医外感咳喘范畴，占呼吸系统疾病的半数以上。而近年来复方中药在气道炎症的治疗方面呈现出明显的特色与优势，如何诠释其科学内涵是中医药现代化亟待解决的关键问题之一。本课题以治疗外感咳喘的临床常用方剂清肺消炎丸为研究对象，建立气道炎症模型，从其化学物质组和基因芯片的研究结果入手，结合分子对接、激光共聚焦、RT-PCR、Western Blot、ELISA以及UPLC-Q/TOF等先进技术，通过差异基因组学、生物信息学、分子生物学、网络药理学等手段，从网络药理学的角度，构建清肺消炎丸治疗气道炎症的抗炎药效成分的调控网络，重点围绕MAPK、RHO及TGF-β信号通路，阐明多组分协同作用的分子机理，破解清肺消炎丸多成分、多靶点、多途径治疗气道炎症的科学内涵，为中医药研究与发展提供新的思路和模式。

本项目从目前临床常用治肺中药清肺消炎丸入手，采用UPLC-Q/TOF鉴定清肺消炎丸中的化学成分，利用多种生物信息学手段对其进行吸收、靶点及作用通路的预测分析；并结合哮喘、急性肺炎模型和细胞炎症模型，分别采用基因芯片和RT-PCR技术研究其对相关炎症基因表达的影响。预测了其中19种可被吸收的成分通过干预HRAS、PDPK1等11个靶点分别作用于炎症相关的9条通路；通过影响ERK1等基因的表达干预粘着斑、Fc epsilon RI、Toll-like受体、NK细胞介导的细胞毒以及ERK/MAPK等5条通路参与抗炎反应。进一步通过RT-PCR以及蛋白表达实验证明了牛蒡苷元、胆酸、绿原酸、芥子酸等代表性成分主要通过MAPK、PI3K/AKT信号通路发挥抗炎作用。从整体化学物质组学、网络药理学、分子生物学等不同角度，验证了清肺消炎丸治疗气道炎症的作用网络。揭示了牛蒡苷做为主要的抗炎成分同时作用在PI3K/AKT和Ras/MAPK通路上，胆酸、绿原酸通过Ras/MAPK通路协同牛蒡苷增强其抗炎活性，初步破解了清肺消炎丸通过多成分、多靶点、多途径治疗肺炎的科学内涵。.开发了基于UPLC-Q/TOF结合NF-κB, Beta2-AR/cAMP细胞信号通路的谱效筛选模式，快速鉴定了一批抗炎和平喘的药效成分。其中抗炎成分主要为蒡子苷元、胆酸、绿原酸、芥子酸等4类成分。此外还发现牛蒡苷、葶苈子苷等成分协同麻黄碱共同参与Beta2-AR/cAMP通路，具有协同平喘的作用。通过引入化学蛋白组学手段，富集钓取了牛蒡苷的靶点蛋白PDK1，并采用分子对接与动力学分析、酶活评价、分子生物学以及药理学等方法进行了验证。发现牛蒡苷可以结合PDK1降低PKB/Akt诱导的PDE4D的磷酸化，减缓PDE4D对cAMP降解能力，从而增强Beta2-AR激动剂的平喘功能。提出了PDK1/AKT/PDE4D轴为治疗哮喘的新靶点，并得到了国际同行的认可，在基于中医治疗哮喘和COPD的机制解析上取得了重要突破。.本课题所建立的“药物-网络-通路-靶点”的系统生物学、网络药理学以及化学生物学的研究模式，不仅揭示了清肺消炎丸抗炎平喘的多维调控机制，同时也为研究中药复方提供了新的思路和方法。