基于TCMATCOV平台的常用经典名方治疗新型冠状病毒肺炎潜在作用分析

分类：经典名方
作者：唐璇佟琳郭非非唐仕欢杨洪军
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发布时间：2021-03-10 11:06
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基于TCMATCOV平台的常用经典名方治疗新型冠状病毒肺炎潜在作用分析

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分类：经典名方
作者：唐璇佟琳郭非非唐仕欢杨洪军
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发布时间：2021-03-10 11:06
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摘要：随着新型冠状病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）疫情全球暴发，筛选有效药物成为当今研究的重点，而经典名方的筛选成为药物研发的方向之一。该研究在整理国家及省市发布的新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案的基础上，分析诊疗方案中的经典名方应用情况，进一步探讨其对COVID-19疾病重症期网络的扰动影响，选取代表方剂进行核心靶点筛选以及基因富集分析，从而揭示其作用机制。该研究整理得到68首经典名方，其中，出现频次10次及以上的共13首，包括麻杏石甘汤、银翘散、升降散、达原饮、宣白承气汤等。在此基础上，运用新型冠状病毒肺炎药效预测分析平台（TCMATCOV平台）对涉及的经典名方进行网络扰动计算，根据预测结果得到68首经典名方对COVID-19疾病网络稳健性的扰动评分，以蛋白质相互作用置信分数分别为0.4，0.5和0.6的平均扰动总分进行由大至小排列。得分17分以上的有7首，13分以上的有50首，其中，得分前3名的分别为甘露消毒丹（18.19）、冷哮丸（17.74）、麻杏石甘汤（17.62）。进一步对此3首方剂进行作用靶点挖掘后发现，COVID-19特异性因子Ccl2，IL10，IL6和TNF均为3首方剂的作用靶点。经过核心靶点的生物过程富集分析发现 3首方剂对于COVID-19 重症期可能通过影响细胞与细胞黏附、细胞因子介导的信号通路、慢性炎症反应等免疫相关通路阻止疾病的发展。研究表明，TCMATCOV平台基于药物干扰的肺炎疾病网络稳健性的方法来评估不同方剂对于COVID-19疾病网络的扰动作用，进行潜在有效性预测，可为进一步的实验或临床验证提供参考。

2019年底，新型冠状病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19；简称“新冠肺炎”）疫情于湖北省武汉市暴发，中医学认为其属于感受疫疠之毒邪的疫病范畴。自发病以来，中医药的快速应对与介入，对本次疫情有效控制起到了重要的作用。根据中医药专家对新冠肺炎病因病机的研判和讨论，国家卫生健康委员会将中医药治疗方案纳入《新型冠状病毒肺炎诊疗方案》（第三版~第七版）中，在此基础上，各地卫生主管部门也相继印发了本地防治方案，如北京、上海、天津、广东等。防治方案的深入分析显示，经典名方成为本次疫情防控的亮点之一。经典名方是中医药学理论的载体，临床治病的主要手段。根据中医辨证施治的特点，新冠肺炎的不同阶段选择的方剂不同，本研究对防治方案中的经典名方进行梳理，并运用 TCMATCOV V1.0 平台（COVID-19药效网络分析平台http://tcmatcov.bbtcml.com/），对涉及的经典名方进行计算预测，挖掘其潜在的作用机制，推动新冠肺炎中医药防治的深入研究。

1 资料与方法

1.1 数据来源

资料来源于国家及各省（自治区、直辖市）卫生健康委、中医药管理局官方网站发布的关于新型冠状病毒肺炎（COVID-19）诊疗方案或中医药防治方案文件，检索时间截至2020年3月12日；共检索相关COVID-19 诊疗方案或中医药防治方案61个，来自全国22个省（自治区、直辖市）。

1.2 纳入与排除标准

①纳入国家及各省（自治区、直辖市）卫生健康委、中医药管理局发布的COVID-19诊疗方案或中医药防治方案文件；②仅纳入已发布的应用于COVID-19治疗期的古代经典方剂；③排除COVID- 19 诊疗方案中已发布的应用于预防期、医学观察期及恢复期使用的经典名方。

1.3 分析方法

将常用经典名方的方剂组成以拼音形式输入TCMATCOV V1.0（http://tcmatcov.bbtcml.com/），所有常用经典名方在蛋白质相互作用置信分数分别为0.4，0.5和0.6的条件下对COVID-19疾病网络进行稳健性分析。阴性对照选择半夏天麻白术汤，阳性对照选择疫毒闭肺方。平台使用4种衡量网络稳定性的拓扑图测量值，包括平均连接度（averagedegree）、最短路径平均长（averageshortestpath）、连接度中心性(degreecentrality)和紧密度中心性(closenesscentrality)。所有参与分析的经典名方以上述蛋白质相互作用置信分数对应的扰动总分的平均值作为评估对于COVID-19疾病网络稳健性的干扰程度，并将所得所有经典名方的平均扰动总分进行由大至小排序。根据平均扰动总分的排序选取得分最高的前3名的方剂，利用TCMATCOVV1.0平台进行核心靶点筛选。蛋白质相互作用置信分数均设为0.6。

2 结果

2.1 诊疗指南中常用经典名方应用频次分析

纳入分析的防治方案中，具有明确方剂名称的经典名方有68首，其中，出现频次10次及以上的有13首，包括麻杏石甘汤、银翘散、升降散、达原饮、宣白承气汤等，出现3次或以上的有27首，见表1。

2.2 常用经典名方对 COVID-19 疾病网络稳健性分析

运用TCMATCOV V1.0平台对整理获得的68首经典名方干扰 COVID-19疾病网络稳健性进行评价分析，以平均扰动总分进行由大至小排列，得分17分以上的有7首，13分以上的有50首，其中，得分前3名的分别为甘露消毒丹、冷哮丸、麻杏石甘汤，见表2。对68首方剂进行功效类别的分析，以解表剂、清热剂、祛湿剂最多，7首得分最高的方剂分别分布在解表剂、祛湿剂、祛暑剂和祛痰剂中，见表3。

2.3 重症期代表方剂核心靶点筛选

根据常用经典名方在重症COVID-19疾病网络中扰动总分的排序，将排名前3名的方剂（甘露消毒丹、冷哮丸、麻杏石甘汤）分别进行药物核心靶点筛选。甘露消毒丹、冷哮丸、麻杏石甘汤的潜在靶点通过靶向COVID-19网络节点，扰动疾病网络的稳定性。利用TCMATCOV平台预测的药物和靶标的关系，得到以上3个方剂中组分中药“成分-药物靶标-疾病靶标”的异质网络的网络数据文件。数据文件中包含中药组分作用的潜在靶点即核心靶点，根据异质网络中标注的疾病特异性细胞因子得到与中药组分核心靶点的重叠靶点，COVID-19疾病特异性因子Ccl2，IL10，IL6和TNF均为3首方剂的作用靶点，见表4。3首方剂的作用靶点基本相同，但是对凋亡诱导因子（Aifl），细胞白介素2（IL2），中性粒细胞溶质因子4（Ncf4）和抗原肽转运蛋白（Tap1）的干预存在差异。

2.4 核心靶点基因富集分析

经典名方作用的核心靶点可能是参与干预重症肺炎的主要干预方式。为了明确代表方剂在重症型的干预机制，将甘露消毒丹、冷哮丸和麻杏石甘汤的核心靶点经过GO生物学过程分析。以甘露消毒丹、冷哮丸和麻杏石甘汤的核心靶点以基因列表方式导入Matescape(http://metascape.org/)数据库。MinOverlap（最小基因重叠数）设为3，PValueCutoff（P）小于0.01，MinEnrichment（最小富集因子）1.5，3首方剂包含的核心靶点通过GO生物学过程进行基因的富集分析。结果表明3个代表方剂干预的生物学过程主要集中在细胞与细胞黏附（GO：0022407）、细胞因子介导的信号通路（GO:0019221）、慢性炎症反应（GO:0002544）、白细胞分化（GO:0002521）、与抗原呈递有关的MHCII生物合成过程（GO：0045346）等。此外，甘露消毒丹对先天免疫调节（GO:0045088）、JAK-STAT级联（GO:0007259）、有丝分裂细胞周期（GO:1901990）的调节作用，冷哮丸对先天免疫应答（GO：0045088）的调节作用，麻杏石甘汤可能在CD-4，α，β-T细胞活化（GO:2000514）通路中的调节作用可能是代表方剂在重症期发挥作用的主要原因，见图1。

图 1 药物核心靶点功能富集分析

a.甘露消毒丹；b.冷哮丸；c.麻杏石甘汤。

3.讨论

随着COVID-19疫情全球暴发，筛选有效药物成为当今研究的重点，此次疫情防控中，中医药发挥了重要作用，而经典名方的筛选成为药物研发的方向之一。TCMATCOVV1.0平台以COVID-19重症期显著变化的细胞因子进行构建。该平台基于药物干扰肺炎疾病网络稳健性的方法评估不同方剂对于COVID-19疾病网络的扰动作用，进行潜在有效性预测，可为进一步试验或临床验证提供参考。中医药防治新冠肺炎方案分析结果显示，经典名方以麻杏石甘汤、银翘散、升降散、达原饮等名方最为常见。在此基础上，运用TCMATCOVV1.0平台，对涉及的经典名方进行计算预测。针对COVID-19疾病网络干扰，以甘露消毒丹、冷哮丸、麻杏石甘汤得分最高，分别代表了湿热、寒湿、寒郁化热3个不同的治疗方向。同时结合防治方案的分析，甘露消毒丹、冷哮丸、麻杏石甘汤均在不同方案中的重症期使用，与网络预测分析结果基本一致，显示了平台对方剂药效稳健性评价具有很好的作用，同时提示，此三方在防治COVID-19的药物筛选中值得重点关注。

目前研究显示，新冠肺炎突出表现为“湿毒疫”，病理因素包括毒、湿、热、寒、瘀、虚，其中疫毒为根本，核心病机为疫毒与湿邪博结，可兼寒、热侵袭机体，闭阻胸肺，气机升降失常。中医治疗根据兼夹不同，以利湿化浊、散寒解表，宣肺止咳，清热解毒等治法为主，甘露消毒丹、冷哮丸、麻杏石甘汤为相应治法的代表。甘露消毒丹为祛湿剂，具有清热利湿、化浊解毒之功效，是湿温时疫的代表方剂，由滑石、黄芩、茵陈、石菖蒲、川贝母、木通、藿香、连翘、白蔻仁、薄荷、射干等药物组成。研究表明，该方常用于呼吸道病毒感染、非典型肺炎、流感等疾病和急性外感热病湿热证的治疗。该方具有一定的抗病毒作用，其作用机制可能是通过影响炎性因子含量及炎性相关的AQP1的表达，抑制湿热证病毒性肺炎模型的炎性反应，同时抑制病毒核酸mRNA表达。在新冠肺炎的防治中，甘露消毒丹治疗该病取得了一定的临床疗效，显示该方的重要价值。冷哮丸，出自《张氏医通》，由麻黄、生川乌、细辛、牙皂肉、蜀椒、生白矾、半夏曲、胆南星、生甘草、杏仁、紫菀、款冬花等药物组成，具有温肺散寒、降气涤痰、止咳平喘等功效，该方取麻黄附子细辛汤与射干麻黄汤合方之意，为寒湿闭阻，壅塞肺胸，气机不利而设，其解表散寒、化痰降气之功，效专力宏，是寒哮代表方剂。研究表明，冷哮丸具有抑制炎性介质如组织胺等的释放而减少黏膜水肿，抑制免疫反应，减轻气道炎症的损伤以治疗咳嗽及哮喘。新冠肺炎以咳嗽、气喘为主要临床表现，尤其对于重症患者，喘促表现更为突出，该方作为重症期推荐方剂，虽然推荐频次不多，但仍然具有一定的挖掘价值。麻杏石甘汤出自《伤寒论》的经典方剂，由麻黄、杏仁、甘草、生石膏组成，具有清热平喘、宣肺止咳的功效，是中医治疗咳喘的核心方剂，也是本次疫情防治的核心组成。研究表明，该方应用于非典型肺炎、流感等传染病的治疗，并取得了满意疗效，具有很好的抗病毒作用。在新冠肺炎防治方案中，本方出现的频次最多，在国家级及省市级防治方案均位于首位，并在中期（普通型）、重症期（重型）等不同阶段均有应用，成为肺部感染性疾病的核心方剂。

本研究进一步表明，甘露消毒丹、冷哮丸、麻杏石甘汤对COVID-19重症期疾病网络干扰作用靶点基本相似，只是侧重点稍有差异。在药物核心靶标筛选中发现，主要Aifl，IL2，Ncf4，Tap1的干预存在差异。Aifl在诱导凋亡的过程中发挥主要作用。在冷哮丸的核心靶点中不包含Aifl。IL2在T细胞增殖，B细胞增殖以及其他炎症反应的发生过程中为重要细胞因子。在COVID-19重症期发生时，麻杏石甘汤和冷哮丸在调节炎症方面可能具有更积极的作用。此外，麻杏石甘汤的潜在靶点Ncf4参与的氧化还原过程，超氧化物代谢对于影响疾病的发展可供研究。甘露消毒丹和冷哮丸共有核心靶点Tap1在抗原呈递以及宿主-病毒相互作用方面具有一定影响。TCMATCOV平台主要从免疫调节方面给予潜在机制预测，在新型冠状病毒导致肺炎发生后，器官以及组织发生损伤的机制可能与细胞因子风暴导致的炎症大面积爆发有关。因此，经典名方的作用机制可能通过对其他生物学过程的影响而起到治疗作用，在后续的研究中值得深入分析。同时，方剂间干预机制的差异可能存在于免疫调节以外的环节，即使是同一疾病同一阶段，由于影响因素的差异，仍然存在不同的证候表现，应依据中医辨证的不同，而选取不同的治疗方剂。另外，本研究只从3首得分最高的方剂进行靶点和通路的预测分析，除这3首得分高的方剂之外，解表剂的神术散、射干麻黄汤分值也比较高，值得进一步挖掘。解表剂在防治方案中出现的频次比较多，也突出了新冠肺炎由表及里的传变过程，解表散邪是防治该病由轻转重的重要关口，对于新发传染病的防治具有重要意义。

综上，经典名方是中医药的有效载体，在新发传染病中具有切实的应用价值和现实意义，应该贯彻“传承精华、守正创新”的理念，不断挖掘其蕴含的现代科学内涵。同时，此次新冠肺炎疫情的防实践显示，既要重视中医经典，也需根据临床应用实际，针对选择不同阶段选择经典名方，并且进行经典名方的组合应用。

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