A Jingjie Fangfeng gyógyszer potenciális mechanizmusának feltárása a coronavírusos tüdőgyulladás kezelésében a hálózati farmakológia és a molekuláris dokkolás alapján
2019 decemberében Wuhanban új koronavírus (SARS CoV-2) által okozott új koronavírus okozta tüdőgyulladás tört ki. A betegek fő tünetei a láz, a fáradtság és a száraz köhögés. A súlyos betegeknél gyakran légzési nehézség és/vagy hipoxémia jelentkezik a betegség kezdete után egy héttel, és súlyos esetekben gyorsan akut légzési distressz szindróma, szeptikus sokk, nehezen korrigálható metabolikus acidózis és véralvadási zavarok alakulnak ki. 2020. május 26-án 24:00 óráig Kína összesen 82993 megerősített esetet jelentett, 79 megerősített esetet (köztük 5 súlyos esetet), 78280 gyógyult és elbocsátott esetet és 4634 halálesetet. Ugyanakkor a tengerentúli fertőzések előfordulása továbbra is növekszik, összesen több mint 5,5 millió megerősített esetet számlál. A 2003-as súlyos akut légúti szindróma (SARS) és a 2015-ös közel-keleti légúti szindróma (MERS) után ez a harmadik nagyszabású koronavírus-kitörés a 21. század mindössze 20 éve alatt. A koronavírus minden alkalommal, amikor nagymértékben terjed, komoly veszélyt jelent az emberi egészségre, komoly kihívásokat és súlyos terheket jelent a társadalmi és gazdasági fejlődésre nézve. A klinikai gyakorlatban azonban jelenleg nincs specifikus gyógyszer a koronavírus okozta tüdőgyulladás kezelésére, és főként szupportív kezelést alkalmaznak. Ezért sürgősen szükség van a kapcsolódó gyógyszerek kutatására.

Az új koronavírus járvány kitörése óta a tartományok, városok és autonóm régiók vonatkozó diagnosztikai és kezelési tervei és ajánlásai szerint a kínai orvoslást széles körben használják az új koronavírus kezelésében, amelyek közül számos tartomány és város a Schizonepeta tenuifolia és a Fangfeng használatát javasolja a hagyományos kínai orvoslásban. A Schizonepetae Herba (SH) a Nepeta cataria L., a Lamiaceae családba tartozó növény száraz föld feletti része. Csípős ízű, enyhén meleg jellegű, és a külső tüneteket enyhítő, a szelet eloszlató, a kiütéseket átható és a sebek megszüntető hatású. Saposhnikoviae Radix (SR) az Umbelliferae családba tartozó növényfaj, Saposhnikovia divaricata (Trucz.) Schischk Száraz gyökerek, csípős és édes ízű, enyhén meleg természetű. Szélűző, fájdalomcsillapító, nedvességet elűző és görcsoldó hatású. A Jingjie és a Fangfeng a Xuanming Lun Fangban feljegyzett Fangfeng Tongsheng Wan királyi gyógyszere. A Shi Jin Mo Yao Dui-ban a kettő a szél és a hideg eloszlatására, a szél elűzésére és a nedvesség elnyomására szolgáló gyógyszerpárként szerepel. Mind a Jingjie, mind a Fangfeng lázcsillapító, fájdalomcsillapító, nyugtató, antibakteriális, gyulladáscsökkentő, vérzéscsillapító és egyéb hatású.

2008-as javaslata óta a hálózati farmakológia olyan feltörekvő tudományággá vált, amely szisztematikusan feltárja a hagyományos kínai orvoslás szabályozó hálózati hatásait a szervezetre. Holisztikus és szisztematikus kutatási módszereinek és a gyógyszerkölcsönhatások hangsúlyozásának köszönhetően, amelyek összhangban vannak a hagyományos kínai orvoslás több célpontra és több útvonalra vonatkozó jellemzőivel, hatékony eszközzé vált a hagyományos kínai gyógyszerkészítmények több célpontra és több útvonalra vonatkozó mechanizmusainak szisztematikus elemzésére. Számos tanulmány sikeresen feltárta a hagyományos kínai gyógyászat hatásmechanizmusát a hálózati farmakológia segítségével. Összefoglalva, ez a cikk a koronavírusos tüdőgyulladás kezelésének lehetséges mechanizmusát kívánja feltárni a hálózati farmakológia és a molekuláris dokkolási módszerek alkalmazásával, és referenciát nyújt a Jingjie Fangfeng klinikai alkalmazásához. Először is, a Schizonepeta tenuifolia hatóanyagait és célpontjaikat a TCMSP, ETCM és BATMAN-TCM adatbázisok keresésével gyűjtöttük össze, a coronavírusos tüdőgyulladással kapcsolatos célpontokat pedig a GeneCards, OMIM és NCBI Gene adatbázisokban gyűjtöttük össze. Ezután a kettő metszéspontját a STRING adatbázis segítségével elemeztük a kulcsfontosságú célpontok közötti fehérje kölcsönhatások vizsgálatára, a DAVID adatbázist pedig a biológiai funkció- és útvonalelemzésre használtuk. Végül az Autodock szoftver használata a potenciális farmakológiai anyagok és a kulcsfontosságú célpontok molekuláris dokkolásához.

A Jingjie és a Fangfeng gyakori hagyományos kínai gyógyszerek a szél eloszlatására, a felszíni hő enyhítésére, a hő tisztítására és a láz csökkentésére. Farmakológiai hatásuk gyulladáscsökkentő, antibakteriális, vírusellenes és lázcsillapító. Az új koronavírusjárvány kitörése óta a Schizonepeta tenuifolia és a Saposhnikovia divaricata széles körben használatos a koronavírusos tüdőgyulladás kezelésében. Viszonylag kielégítő klinikai hatékonysággal rendelkeznek, és javították a klinikai gyógyulási arányt. Hatásmechanizmusuk azonban nem egyértelmű, és hiányoznak a molekuláris szintű kísérleti kutatások. Ezért a Jingjie Fangfeng hatásmechanizmusának mélyreható kutatása és elemzése a koronavírusos tüdőgyulladás kezelésében, a potenciális célpontok feltárása, irányt ad a Jingjie Fangfeng későbbi molekuláris mechanizmusának kutatásához, és nagy jelentőséggel bír a klinikai alkalmazás szempontjából. Ez a cikk a hálózati farmakológián és a molekuláris dokkolási technológián alapul a Jingjie Fangfeng hatóanyagainak, potenciális célpontjainak és hatásútjainak tanulmányozására a coronavírusos tüdőgyulladás kezelésében. Megállapítottuk, hogy a Jingjie Fangfeng gyógyszer olyan célpontokra hathat, mint az IL6, TNF, MAPK1, IL1 β, TP53 olyan aktív termékeken keresztül, mint a luteolin, kvercetin, wogonin, béta-szitoszterin stb., szabályozva olyan biológiai folyamatokat, mint a gyulladásos válasz, az RNS-polimeráz II promóter átírásának pozitív szabályozása, immunválasz és az apoptózis negatív szabályozása. Többkomponensű, többcélú és többcsatornás farmakológiai hatást fejt ki a koronavírusos tüdőgyulladás ellen a TNF jelátviteli útvonalon, PI3K Akt jelátviteli útvonalon, citokin-citokin receptor kölcsönhatáson, MAPK jelátviteli útvonalon, HIF-1 jelátviteli útvonalon, Toll-like receptor jelátviteli útvonalon, T-sejt receptor jelátviteli útvonalon stb. keresztül.

A PPI-hálózati paraméterek azt mutatják, hogy 23 fehérje, köztük az IL6, TNF, MAPK1, TP53, IL1 β, RELA és IL10 fokszámértékei magasabbak az átlagnál, ami azt jelzi, hogy szorosan kapcsolódnak más fehérjékhez, és erős kölcsönhatásokkal rendelkeznek a PPI-hálózatban. Közülük a gyulladásos faktorokkal kapcsolatos fehérjék, mint az IL6, IL1 β, TNF és IL10 magas fokszámértékekkel rendelkeznek, és a hálózat középpontjában helyezkednek el. Ezek a célfehérjék részt vesznek a légúti betegségek immunválaszában és gyulladásos folyamatában, és szorosan kapcsolódnak a légutak gyulladásos válasz által történő stimulálásához. A coronavírusos tüdőgyulladásban szenvedő betegek maradványain nemrégiben végzett boncolási vizsgálat jelentős tüdőkárosodást és egyértelmű gyulladásos elváltozásokat mutatott ki, ami arra utal, hogy a gyulladás fontos szerepet játszik a betegség kialakulásában. A Jingjie Fangfeng ezeken a célpontokon keresztül gyulladáscsökkentő hatást fejthet ki. Kindrachuk és munkatársai megállapították, hogy a MAPK és PI3K Akt jelátviteli utakat célzó inhibitorok gátolják a koronavírus replikációját mind a vírusfertőzés előtt, mind azt követően. A KEGG dúsítási eredmények statisztikai különbségeket is mutattak a MAPK és a PI3K Akt jelátviteli útvonalak dúsításában. A HIF-1 jelátviteli útvonal szintén fontos szerepet játszik az alveoláris epitélsejtek homeosztázisának fenntartásában és a betegségek patogenezisében, ami összhangban van a KEGG-útvonal dúsítási eredményeivel. Ez azt jelzi, hogy a Jingjie Fangfeng gyógyszer hatóanyagai a MAPK jelátviteli útvonalon, a PI3K Akt jelátviteli útvonalon és a HIF-1 jelátviteli útvonalon keresztül fejthetnek ki farmakológiai hatást a koronavírusos tüdőgyulladás ellen.

A hálózati farmakológiai szűrés során megállapítottuk, hogy a luteolin, a kvercetin, a wogonin és a béta-szitoszterin vegyületek az átlagnál mérsékelten magasabb értékekkel rendelkeznek az "összetevő célútvonal" hálózatban. Ezért ezt a négy komponenst dokkoltuk a PPI-hálózat első öt molekulájával, és az eredmények azt mutatták, hogy e négy komponens dokkolási energiája az IL6, TNF, MAPK1 és IL1 β molekulákkal mind -5 kcal/mol alatt volt, a béta-szitoszterin dokkolási energiája a TP53-mal pedig -0,5 kcal/mol alatt volt. Ez azt jelzi, hogy a Schizonepeta tenuifolia aktív kémiai összetevői stabilan képesek kötődni az IL6, IL1 β, TNF és TP53 fehérjékhez. Eközben a vizsgálatok kimutatták, hogy a luteolin, a kvercetin, a wogonin és a béta-szitoszterin mind jó gyulladáscsökkentő aktivitást mutatnak, ami azt jelzi, hogy ezek az összetevők fontos szerepet játszanak a Jingjie Fangfeng gyógyszer gyulladáscsökkentő hatásában. Mivel a COVID-19 egy új betegség, és a betegség célpontjai nem szerepelnek teljes mértékben, validáltuk az átlagosnál nagyobb fokú kémiai komponensek dokkolását a SARS-vírus ACE2-vel és a COVID-19 fő proteázzal, és megállapítottuk, hogy mind a négy vegyi anyag jó dokkolási eredményeket ért el az ACE2-vel és a COVID-19 fő proteázzal. Ez azt jelzi, hogy a Jingjie Windproof hatóanyaga kötődhet ehhez a két fehérjéhez, hogy koronavírus elleni tüdőgyulladás elleni hatást fejtsen ki.

Összefoglalva, ez a tanulmány hálózati farmakológiai elemzési módszereket alkalmazott a Jingjie Fangfeng hatóanyagainak és célpontjainak vizsgálatára a koronavírusos tüdőgyulladás kezelésében, és a molekuláris dokkolási technológiával validálta az átvizsgált célpontokat. Ugyanakkor a hatóanyagokat dokkolták a SARS-vírus ACE2 receptorával és a COVID-19 fő proteázzal, és felfedezték a Jingjie Fangfeng potenciális koronavírusellenes potenciálját. Ez alátámasztja a Jingjie Fangfeng klinikai alkalmazását és fejlesztését, és megalapozza a Jingjie Fangfeng hatóanyagainak későbbi szűrését és a kutatócsoport által végzett célpontkutatást.