基于高通量数据库、网络药理学和分子对接技术，探讨白芍素在儿童过敏性鼻炎中的作用机制

《Letters in Drug Design & Discovery》：Mechanism exploration of baicalein in pediatric allergic rhinitis based on high-throughput database, network pharmacology and molecular docking

过敏性鼻炎的机制研究中，通过高throughput数据库筛选差异表达基因（DEGs），结合网络药理学分析和分子对接技术，发现白藜芦醇靶向的8个核心基因（包括EGFR、MAPK9等），并验证其通过抑制MAPK信号通路减轻炎症。

　　过敏性鼻炎（Allergic Rhinitis, AR）是一种影响各个年龄段人群的常见疾病，尤其在儿童群体中表现突出。该疾病的主要症状包括鼻塞、打喷嚏、流涕和鼻、喉或眼部的瘙痒，不仅影响患者的生活质量，还可能引发其他过敏性疾病，如哮喘。由于其复杂性和多因素性，AR的临床治疗仍面临一定挑战。为了深入探索其治疗机制，本研究采用高通量数据库、网络药理学和分子对接技术，对中药黄芩素（Baicalein）在AR中的作用机制进行了系统分析。

黄芩素是从黄芩（Scutellaria baicalensis）根部提取的重要黄酮类化合物，因其具有抗病毒、抗氧化、抗炎、抗肿瘤和护肝等多种药理活性，被广泛应用于临床治疗中。已有研究表明，黄芩素能够抑制过敏性鼻炎大鼠血液和鼻腔冲洗液中炎症细胞因子的释放，并且在小鼠模型中通过靶向NR4A1显著改善AR样症状。然而，黄芩素在人类AR中的具体作用机制尚未完全阐明，因此有必要进一步研究其潜在的靶点和信号通路。

本研究通过整合多种数据资源，包括基因表达数据库GEO中的GSE43523数据集、GeneCards、Comparative Toxicogenomics Database（CTD）和Therapeutic Target Database（TTD），筛选出与AR相关的差异表达基因（Differentially Expressed Genes, DEGs）。通过构建蛋白质-蛋白质相互作用（Protein-Protein Interaction, PPI）网络并进行聚类分析，研究团队确定了64个关键的AR相关基因。进一步的KEGG通路富集分析和Gene Ontology（GO）功能分析揭示了这些基因主要参与的生物学过程，如核蛋白代谢、细胞增殖和炎症反应等。其中，MAPK信号通路被证实是AR发生和发展的核心通路之一，而黄芩素可能通过影响该通路发挥治疗作用。

为了探索黄芩素与AR的潜在关联，研究团队还筛选了与黄芩素相关的靶点基因。通过整合GeneCards、CTD、TTD、SwissTarget和Super-PRED等多个数据库的预测结果，共获得了384个黄芩素可能作用的靶点基因。进一步的Venn图分析显示，有28个基因同时出现在AR相关基因和黄芩素靶点基因中，这些基因被认为是黄芩素干预AR的关键靶点。通过构建PPI网络并使用MCODE插件进行聚类分析，研究团队识别出8个核心靶点基因，包括LCK、CASP8、NR3C1、PTPN11、APP、MAPK9、ALK和EGFR。这些基因在AR发病机制中可能发挥重要作用，并且可能与黄芩素的治疗效果密切相关。

为了进一步验证黄芩素与这些核心靶点之间的相互作用，研究团队采用了分子对接技术，利用AutoDock Vina软件对黄芩素与MAPK通路相关蛋白（如EGFR、MAPK9、MAPKAPK2和ELK1）的结合情况进行模拟分析。结果表明，黄芩素与这些蛋白之间具有较高的结合亲和力，且结合能分别为-9.3 kcal/mol、-8.8 kcal/mol、-7.6 kcal/mol和-6.8 kcal/mol。此外，通过PyMOL软件进行3D可视化分析，研究团队观察到黄芩素与这些靶点蛋白的结合结构较为稳定，为后续的分子动力学模拟提供了基础。

为了评估分子对接结果的可靠性，研究团队进一步进行了分子动力学模拟，使用iMODS软件对黄芩素与靶点蛋白的结合情况进行动态分析。模拟结果表明，黄芩素与EGFR、MAPK9、MAPKAPK2和ELK1之间的结合具有一定的灵活性，且结合区域表现出良好的协同运动。B因子分析显示，结合后蛋白质的热振动和位置不确定性处于合理范围内，表明其在实验条件下仍保持一定的生物活性。此外，通过分析蛋白质的弹性网络模型，研究团队发现黄芩素与这些靶点蛋白之间的相互作用强度较高，表明其在AR治疗中可能具有重要的靶向作用。

为了验证黄芩素在AR模型中的治疗效果，研究团队进行了细胞实验，使用人鼻上皮细胞（HNEpC）构建了IL-33诱导的AR细胞模型。实验结果显示，黄芩素能够显著提高细胞的存活率，同时抑制IL-33诱导的炎症因子（如IL-8和GM-CSF）的释放。此外，通过Western Blotting技术检测到，黄芩素能够显著降低p-EGFR、p-JNK、p-MAPKAPK2和p-ELK1等MAPK通路相关蛋白的磷酸化水平，进一步支持黄芩素通过抑制MAPK通路减轻AR炎症反应的假设。

MAPK信号通路在AR的发生和发展中起着关键作用，其激活与炎症反应、细胞增殖和免疫调节密切相关。研究表明，MAPK通路的某些关键组分，如MAPK9和EGFR，可能在AR的病理过程中发挥重要作用。EGFR作为细胞生长和增殖的重要调控因子，能够通过结合配体激活细胞内的信号传导通路，其中包括MAPK信号通路。因此，EGFR可能作为MAPK通路的上游激活因子，而MAPK9则是该通路中的关键信号分子。通过分子对接和动力学模拟，研究团队发现黄芩素能够与这些关键蛋白形成稳定的结合，进一步支持其通过调节MAPK通路发挥治疗作用的假设。

尽管本研究在揭示黄芩素与AR之间的关系方面取得了一定进展，但仍存在一些局限性。首先，研究主要依赖于网络药理学分析和部分细胞实验，缺乏更深入的体外或体内实验验证黄芩素对这些核心靶点的具体作用机制。其次，虽然分子对接和动力学模拟提供了黄芩素与靶点蛋白结合的信息，但这些分析仅基于静态的晶体结构，未能充分考虑溶剂效应、离子环境和蛋白质构象变化等动态因素。此外，研究团队未能完全解析黄芩素是否通过这些核心靶点调节MAPK通路以减轻AR的炎症反应，这需要进一步的实验验证。

综上所述，本研究通过整合高通量数据库、网络药理学和分子对接技术，初步揭示了黄芩素在AR治疗中的潜在作用机制。研究团队识别出8个核心靶点基因，并证实黄芩素可能通过调节MAPK信号通路发挥治疗作用。这些发现为黄芩素在AR中的临床应用提供了理论支持，同时也为未来进一步研究其具体作用机制奠定了基础。然而，为了更全面地理解黄芩素在AR中的治疗效果，仍需开展更多的实验研究，包括更深入的体外和体内实验，以及对动态因素的综合分析。此外，进一步探讨黄芩素是否通过这些核心靶点影响MAPK通路的激活和抑制，将是未来研究的重要方向。