На основе сетевой фармакологии и молекулярного докинга изучить механизм вмешательства компонентов крови капсулы Lianhua Qingwen в цитокиновый шторм для профилактики и лечения новой коронавирусной пневмонии
Новая коронавирусная болезнь 2019 (COVID-19) вызывается коронавирусной инфекцией. Ее основными клиническими признаками являются лихорадка, усталость и сухой кашель. У некоторых пациентов заболевание быстро переходит в тяжелую форму через неделю после начала болезни. Тяжелые случаи могут в дальнейшем развиться в острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС), септический шок, трудно поддающийся коррекции метаболический ацидоз и множественную органную недостаточность (MODS). Стоит отметить, что у небольшого числа пациентов с легкой формой заболевания на ранней стадии может внезапно наступить ухудшение состояния, приводящее к множественной органной недостаточности и смерти, в основном из-за запуска цитокиновых бурь.
Цитокиновая буря, также известная как буря воспаления и гиперцитоплазматический синдром, в основном вызвана быстрым и массивным выбросом различных цитокинов после дисфункции иммунной системы, что приводит к обширному отеку легочной ткани и острому повреждению легких. Он тесно связан с плохим прогнозом COVID-19 и является важным поворотным пунктом в прогрессировании заболевания, в конечном итоге переходящим в ОРДС, MODS и даже смерть. Как видно, противовоспалительная терапия может быть эффективным методом сдерживания цитокинового шторма и профилактики COVID-19.
Капсулы Лянхуа Цинвэнь (далее "капсулы Лянхуа Цинвэнь"), являясь представителем традиционных китайских патентованных лекарственных средств и простых препаратов для экстренной медицинской помощи при респираторных инфекционных заболеваниях, в основном изготавливаются из порошка Иньцяо и отвара Макси Ганьши, включающего 13 традиционных китайских лекарственных средств, таких как жимолость, форзиция суспензия, ревень и т.д., которые обладают эффектом очищения от чумы, детоксикации, очищения легких и снятия лихорадки. Предыдущие исследования подтвердили, что Lianhua Qingwen может значительно улучшить симптомы, такие как лихорадка, кашель, выделение мокроты, одышка и усталость у пациентов, регулируя экспрессию воспалительных цитокинов, что приводит к значительному снижению скорости потери веса. Это имеет большое значение для лечения COVID-19. Данное исследование будет основано на компонентах крови Lianhua Qingwen и изучит возможный механизм вмешательства в предотвращение цитокиновой бури и лечение COVID-19 с помощью сетевой фармакологии и молекулярного докинга, чтобы обеспечить теоретическое руководство для клинического применения.

В данном исследовании с помощью обзора литературы были определены 17 эффективных компонентов крови, входящих в состав Lianhua Qingwen, и с помощью анализа топологии сети определены основные компоненты: эмодин, формононетин, рутин, галловая кислота и ликиритигенин; получено 47 потенциальных целей для воздействия на цитокины бури в профилактике и лечении COVID-19 с использованием компонентов крови Lianhua Qingwen, включая 22 основные цели, такие как AKT1, IL-6, TP53, JUN, TNF, CASP3, IL1B, EGF и т.д. Для того чтобы лучше интерпретировать функции, связанные с мишенями, в данном исследовании был проведен анализ обогащения GO и анализ KEGG-путей для 47 мишеней. Результаты показали, что механизм действия компонентов крови Lianhua Qingwen в основном обогащен РНК-полимеразой II для инициирования положительной регуляции транскрипции с промотора РНК-полимеразы II, воспалительного ответа, положительной регуляции активности фактора транскрипции NF - κ B и других биологических процессов, связанных с воспалением; анализ KEGG путей в основном включает пути в раке, TNF сигнальный путь, MAPK сигнальный путь, PI3K Akt сигнальный путь, HIF-1 сигнальный путь, NF - κ B сигнальный путь, и т.д. Молекулярный докинг показал, что соединения эмодин, формононетин, рутин, галловая кислота и ликиритигенин в компонентах крови Lianhua Qingwen обладают хорошей способностью связываться с AKT1, IL-6, TP53, JUN и основными мишенями TNF. Предполагается, что компоненты крови Lianhua Qingwen могут регулировать соответствующие мишени, подавлять секрецию воспалительных цитокинов, блокировать связывание вируса SARS-CoV-2 и белка ACE2, предотвращать заражение клеток человека вирусом SARS-CoV-2 и таким образом оказывать эффект вмешательства в цитокиновые бури.
Для дальнейшего анализа того, оказывают ли компоненты Лянхуа Цинвэнь, поступающие в кровоток, регулирующее воздействие на повреждение тканей нескольких органов и иммунное повреждение, из базы данных были извлечены цели, связанные с повреждением тканей нескольких органов и иммунным повреждением, и взяты пересечения с целями Лянхуа Цинвэнь, поступающими в кровоток. Результаты показали, что доля пересекающихся целей капсул Lianhua Qingwen, попадающих в кровоток, с повреждениями тканей многих органов и иммунными повреждениями составила от 1,6% до 2%. В связи с высокой гомологией между вирусом атипичной пневмонии и коронавирусом, было взято пересечение между компонентами крови Lianhua Qingwen и вирусом атипичной пневмонии, и коэффициент пересечения целей между Lianhua Qingwen и вирусом атипичной пневмонии составил 4,3%. Компоненты крови Lianhua Qingwen обладают потенциалом для регулирования иммунитета, защиты тканей и органов, а также противостояния вирусам. Результаты анализа KEGG-путей показали, что повреждение тканей нескольких органов, иммунное повреждение и атипичная пневмония в основном связаны с раковыми путями, PI3K Akt, MAPK, TNF, HIF-1 и другими сигнальными путями. Поэтому, основываясь на прогнозировании целей и анализе KEGG-путей, в данном исследовании изучается влияние компонентов крови Lianhua Qingwen на предотвращение цитокиновой бури и лечение COVID-19 с трех аспектов: очищение антигенов, регулирование иммунной системы и защита тканей и органов.
Очистка источника резистентности - противовирусное средство. Новый коронавирус является возбудителем COVID-19. Государственная ключевая лаборатория респираторных заболеваний Первого филиала Медицинского университета Гуанчжоу обнаружила, что Lianhua Qingwen может значительно подавлять активность нового коронавируса in vitro, уменьшать содержание вируса в клеточной мембране и цитоплазме, а также ингибировать чрезмерную активацию цитокинов. Исследования показали, что ACE2 является рецептором для SARS-CoV-2 клеток-хозяев, а связывание SARS-CoV-2 с ACE2 является важным звеном в вирусной инфекции клеток человека. После заражения SARS-CoV-2 проникает в альвеолярные клетки и за короткий промежуток времени воспроизводит большое количество цитокинов, в итоге формируя цитокиновый шторм, который запускает воспаление. Хо и др. обнаружили, что эмодин подавляет инфекцию SARS-CoV, блокируя связывание белка SARS-CoV с рецепторами ACE2 и тем самым оказывая противовирусное действие. Предыдущие исследования показали, что при дозе рутина 200 мг/кг скорость ингибирования индекса легких у мышей, больных гриппом, составляет 27,3%, что свидетельствует о значительном противовирусном эффекте. Ингибирующее действие на вирус гриппа может происходить на стадиях высвобождения и диффузии. MAPK - известный основной клеточный сигнальный путь, который может быть активирован различными вирусами. Предыдущие сообщения о коронавирусной инфекции человека показали, что активируется путь p38MAPK и усиливается фосфорилирование нижележащих регуляторных белков, что способствует выработке провоспалительных цитокинов и приводит к цитокиновым бурям. Wang et al. в экспериментах in vivo и in vitro обнаружили, что реин может ингибировать адсорбцию и репликацию вируса гриппа А (IAV), возможно, за счет ингибирования MAPK и NF - κ B сигнальных путей. Было подтверждено, что глицирретиновая кислота, основной компонент солодки, может ингибировать репликацию вируса SARS CoV в клетках Vero, культивируемых in vitro, а также ингибировать адсорбцию и проникновение вируса на ранних стадиях цикла репликации. Вышеизложенное свидетельствует о том, что компоненты крови Lianhua Qingwen обладают противовирусным действием широкого спектра, что может дополнительно подавлять цитокиновые бури из источника, препятствуя размножению вируса.
Иммунная регуляция - противостояние воспалительным бурям. Иммунные нарушения лежат в основе цитокиновых бурь. После попадания вируса в организм он нарушает иммунную регуляцию, что приводит к дисбалансу между провоспалительными и противовоспалительными цитокинами, в результате чего организм переходит в состояние сильного воспаления и запускает цитокиновые бури. С помощью диаграммы Венна было установлено, что компоненты Lianhua Qingwen, попадающие в кровоток, имеют 133 общие цели с иммунными повреждениями, что указывает на то, что компоненты Lianhua Qingwen, попадающие в кровоток, могут подавлять воспалительные бури посредством иммунной регуляции. Согласно существующим исследованиям, уровень CD4+ и CD8+T лимфоцитов периферической крови у пациентов с COVID-19 значительно снижен, но при этом Th17-подмножество CD4+T лимфоцитов повышено, а CD8+T лимфоциты содержат более высокую концентрацию цитотоксических частиц, что указывает на то, что в определенной степени иммунная система пациента серьезно повреждена. ИЛ-6 является воспалительным цитокином. Секреция IL-6 помогает оценить тяжесть COVID-19, а динамическое изменение уровня IL-6 может быть использовано в качестве индикатора для мониторинга состояния пациентов с тяжелой формой COVID-19. TNF - α - это в основном небольшой молекулярный белок, секретируемый мононуклеарными макрофагами, который высвобождает факторы воспаления для участия в воспалительном ответе, тем самым усугубляя возникновение и развитие заболеваний. Предыдущие исследования показали, что активация пути NF - κ B приводит к сверхэкспрессии провоспалительных цитокинов, таких как TNF - α и IL-6. Блокирование сигнального пути NF - κ B не только подавляет передачу вируса, но и подавляет развитие связанного с ним воспаления. Глицирретиновая кислота может играть иммунорегулирующую роль при инфицировании овец Mycoplasma pneumoniae (MO), увеличивая пролиферацию макрофагов после инфицирования MO. Эмодин, как один из основных компонентов ревеня, может не только ингибировать ранние воспалительные цитокины, но и подавлять воспалительную каскадную реакцию и снижать экспрессию "вторичных" воспалительных цитокинов. Ингибируя фосфорилирование NF - κ B p65, он может снизить экспрессию IL-6 и TNF α в периферической крови, ингибировать LPS-индуцированное высвобождение цитокинов макрофагами и оказывать идеальное противовоспалительное действие. Предыдущие исследования показали, что мангиферин может снижать экспрессию воспалительных факторов в тканях мозга, в основном за счет контроля активации сигнального пути SphK1/SIP, тем самым ингибируя сигнальный путь NF - κ B и улучшая повреждение воспалительных факторов в тканях мозга. Лю и др. заметили, что салидрозид может значительно снизить уровень провоспалительных цитокинов и воспаления легких в сыворотке крови, значительно ингибировать провоспалительные цитокины, такие как TNF - α, IL-1 β и IL-6, и значительно повысить уровень противовоспалительного цитокина IL-10. Вышеизложенное свидетельствует о том, что компоненты крови Lianhua Qingwen ингибируют сигнальный путь NF - κ B, снижают экспрессию провоспалительных цитокинов, повышают уровень противовоспалительных цитокинов, балансируют между провоспалительными и противовоспалительными цитокинами, тем самым вмешиваясь в цитокиновые бури.
Защита органов и тканей. Следствием цитокинового шторма является множественная органная недостаточность, при которой чрезмерный выброс цитокинов может привести к повреждению тканей и, в тяжелых случаях, к смерти. В ходе клинических биохимических исследований было установлено, что COVID-19 в основном повреждает легкие, затем в разной степени повреждаются сердце, печень и почки. Согласно диаграмме Венна, построенной на основе компонентов, входящих в состав Lianhua Qingwen, и мишеней различных повреждений органов, видно, что Lianhua Qingwen, входящий в состав крови, имеет пересекающиеся мишени различных повреждений органов, что может облегчить повреждение тканей и органов и усилить иммунную функцию организма через эти мишени. PI3K относится к внутриклеточным фосфатидилинозитол-киназам, а Akt является очень важной активной мишенью PI3K, относящейся к серин/треониновой протеинкиназе. Сигнальный путь PI3K/Akt повышается при хроническом повреждении печени, вызванном ЛПС, значительно влияя на сигнальный путь NF - κ B и приводя к транскрипционным изменениям в клетках, что в конечном итоге приводит к дисфункции печени. Исследования показали, что амигдалин снижает экспрессию PI3K и фосфорилированного AKT в клетках, что указывает на то, что амигдалин усиливает противовоспалительную способность и оказывает значительный защитный эффект против повреждения печени, ингибируя сигнальные пути PI3K/AKT и NF - κ B. Hu et al. обнаружили, что ЛПС-индуцированное воспаление TNF - α, IL-1 и IL-6 является ключевым фактором в ухудшении острого повреждения легких (ОППЛ). Поэтому подавление чрезмерного производства и экспрессии провоспалительных цитокинов для снижения ЛПС-индуцированного ОЛП не может быть проигнорировано. Эмодин играет защитную роль в крысиной модели повреждения легких при тяжелом остром панкреатите (SAP), снижая экспрессию воспалительных NF - κ B, TNF - α и IL-1 β, тем самым защищая поврежденное SAP легкое и организм. Компоненты Lianhua Qingwen, попадая в кровь, уменьшают повреждение тканей и органов за счет ингибирования воспалительных сигнальных путей PI3K/AKT и NF - κ B.
В результате проведенных исследований компонентов Lianhua Qingwen, попадающих в кровоток, с помощью сетевой фармакологии и молекулярного докинга было установлено, что Lianhua Qingwen, попадающий в кровоток, обладает свойствами многокомпонентного, многоцелевого и многопутевого препарата. Он может очищать антигены, регулировать иммунитет и защищать ткани и органы, регулируя соответствующие цитокины и сигнальные пути. Данное исследование создает материальную базу и теоретическую основу для эффективной профилактики и лечения COVID-19 с помощью капсул Lianhua Qingwen.