基于网络药理学、分子对接与分子动力学模拟探讨固本咳喘颗粒治疗慢性阻塞性肺疾病的多靶点协同作用机制

《Scientific Reports》：Exploring the mechanism of guben kechuan granules in the treatment of COPD via network pharmacology, molecular docking and molecular dynamics simulations

本研究针对慢性阻塞性肺疾病（COPD）治疗机制不明确的难题，采用UPLC-MS/MS、网络药理学、分子对接和分子动力学模拟等创新技术，系统解析固本咳喘颗粒（GBKC）的多组分-多靶点-多通路作用机制。研究发现GBKC通过木犀草素、补骨脂酚等4种活性成分作用于AKT1/IL6等5个核心靶点，显著调控HIF-1/PI3K-Akt/IL-17等信号通路，首次揭示GBKC通过"成分-靶点-通路"网络发挥协同治疗作用，为中药现代化研究提供新范式。

　　

在全球范围内，慢性阻塞性肺疾病（COPD）正成为威胁人类健康的"隐形杀手"。这种以气流受限和气道炎症为特征的慢性呼吸系统疾病，目前已成为导致发病率、死亡率和医疗资源消耗的主要原因之一。令人担忧的是，全球约70-80%的成年患者尚未被确诊，这种诊断不足进一步增加了急性加重和住院的风险。当前西医主要采用氧疗和药物干预等姑息疗法，但长期使用抗生素、吸入性糖皮质激素等药物可能引发骨质疏松、免疫抑制等不良反应。面对这一困境，具有"多成分-多靶点"特点的中医药展现出独特优势。固本咳喘颗粒（GBKC）作为治疗COPD的常用中药，虽在临床上显示出改善肺功能、调节免疫系统等疗效，但其作用机制始终未能系统阐明。

为揭开这一谜题，赣南医学院康复医学院李伟、袁苗苗等研究团队在《Scientific Reports》发表最新研究，创新性地整合超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）、网络药理学（NP）、分子对接和分子动力学模拟（MD）等技术，并结合基于GeneMANIA的功能关联（GMFA）分析，首次从系统层面揭示GBKC治疗COPD的分子机制。

研究人员采用四大关键技术方法：通过UPLC-MS/MS定量分析GBKC活性成分；运用网络药理学构建"成分-靶点-疾病"交互网络；采用分子对接和100 ns分子动力学模拟验证结合稳定性；创新引入GMFA技术构建靶点扩展数据库（GMFA-ED）。研究纳入GBKC的7味中药组分，通过TCMSP和ETCM数据库筛选活性成分，从OMIM、GeneCards等数据库获取COPD相关靶点，最终通过多技术融合分析阐明作用机制。

活性成分分析验证GBKC质量基础

研究团队通过UPLC-MS/MS技术精确鉴定出GBKC中四种关键活性成分：木犀草素（luteolin）、补骨脂酚（psoralenol）、甘草素（liquiritigenin）和异甘草素（isoliquiritigenin）。定量分析显示，这些成分在样品中含量差异显著，其中补骨脂酚含量最高（98.55 μg/g），而木犀草素含量最低（0.25 μg/g）。方法学验证证实各成分线性关系良好（R²>0.99），确证了分析方法的可靠性。值得注意的是，虽然某些成分含量较低，但中医药的"多组分协同效应"可能使低丰度成分通过靶向相同信号通路产生"阈值突破"现象，这为理解中药整体作用提供了新视角。

网络药理学揭示多靶点作用网络

通过系统筛选，研究从GBKC的7味组方中药中鉴定出67个符合口服生物利用度（OB≥30%）和类药性（DL≥0.18）标准的活性成分。关键的是，研究发现GBKC与COPD存在72个共同作用靶点。蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析显示，AKT1、TNF、IL6、ACTB和TP53成为网络中的核心靶点，这些靶点在COPD的炎症反应、氧化应激和细胞凋亡等病理过程中发挥关键作用。

通路富集分析指明关键作用途径

GO功能富集分析发现，GBKC可能通过调控细胞凋亡负向调节、细胞外空间等功能过程发挥治疗作用。KEGG通路分析更揭示出HIF-1信号通路、IL-17信号通路和PI3K-Akt信号通路等93条显著富集的通路。这些通路与COPD的炎症应答、缺氧适应和细胞存活等病理过程密切相关，提示GBKC可能通过多通路协同发挥治疗效应。

分子对接证实稳定结合能力

分子对接结果显示，GBKC活性成分与核心靶点具有优异的结合能力。特别值得注意的是，补骨脂酚与ACTB的结合能低至-10.8 kcal/mol，木犀草素与ACTB的结合能为-10.4 kcal/mol，远低于-7.0 kcal/mol的强结合阈值。这种优异的结合活性为GBKC的多靶点作用提供了结构基础。

分子动力学模拟验证结合稳定性

研究人员进一步通过100 ns分子动力学模拟验证了复合物的稳定性。结果显示，ACTB-补骨脂酚、ACTB-甘草素和AKT1-补骨脂酚三组复合物均在70 ns后达到平衡状态，RMSD值稳定在3 ?以下。径向分布函数（Rg）和溶剂可及表面积（SASA）分析表明复合物在整个模拟过程中保持稳定紧凑的构象。氢键分析显示配体与靶蛋白间可形成0-5个氢键，其中约2个氢键持续存在，进一步证实了结合的稳定性。

GMFA技术拓展机制认知边界

研究创新性地引入GMFA方法，将5个核心靶点扩展至包含105个基因的GMFA-ED数据集。KEGG富集分析不仅再次验证了HIF-1、PI3K-Akt等核心通路，还新发现TNF信号通路、NF-κB信号通路、p53信号通路等5条潜在作用通路。这一发现不仅支持了网络药理学预测的可靠性，更进一步拓展了对GBKC多靶点协同作用机制的认识。

研究结论表明，GBKC通过甘草素、补骨脂酚等活性成分作用于AKT1、TNF、IL6等关键靶点，调控HIF-1、PI3K-Akt等多条信号通路，从而在COPD治疗中发挥多靶点协同作用。这一发现不仅为GBKC的临床应用提供了科学依据，更开创了"成分-靶点-通路"多层次机制研究的新模式。尽管研究存在缺乏体内实验验证等局限，但其整合多组学技术的创新方法为中药现代化研究树立了典范，为开发基于中药多靶点治疗策略的呼吸系统疾病新疗法指明了方向。