网络药理学结合分子对接和实验验证揭示了汇梅清咽颗粒的抗咽炎机制

《Computational Biology and Chemistry》：Network Pharmacology Combined with Molecular Docking and Experimental Validation Reveals the Anti-Pharyngitis Mechanism of Humei Qingyan Granule

中药治疗咽炎的分子机制研究：HMQY通过PI3K-Akt/NF-κB通路调控AKT1、IL-1β等靶点。

　　
咽炎是咽喉黏膜及黏膜下组织的炎症性疾病，传统中医将其归类为"喉痹"或"喉证"，临床以咽痛、异物感、干咳为主要表现。随着抗生素的过度使用，细菌耐药性问题日益突出，而全球每年约6亿例咽炎病例中，中国0-14岁儿童患病率高达20%（Wu et al., 2016）。本研究针对这一临床难题，创新性地构建了"网络药理学+分子对接+动物实验"三位一体的研究体系，系统揭示了中药复方HMQY治疗咽炎的多靶点作用机制。

一、研究背景与科学问题
当前咽炎治疗存在双重困境：一方面，急性咽炎多由细菌或病毒感染引发，但抗生素滥用导致耐药菌株比例从2015年的12%激增至2022年的38%（Follmann et al., 2016）；另一方面，传统激素治疗虽能快速缓解症状，但长期使用会破坏黏膜屏障功能。基于此，研究聚焦于传统中药制剂HMQY，该制剂自1986年临床应用以来，以 Polygonum cuspidatum 根5:3（重量比）与烟熏梅干组成的经典配伍，在湖南地区累计治疗咽炎患者逾20万人次，治愈率达87.3%（数据来源于中南大学湘雅二医院2018-2022年临床随访）。但该方剂作用机制长期存在三大科学问题：其一，如何解释多组分配伍协同增效的药理基础；其二，关键活性成分与靶点间的分子互作机制不明；其三，传统疗效缺乏现代分子生物学验证。

二、网络药理学框架构建
研究采用TCMSP数据库进行活性成分筛选，设置口服生物利用度（OB）≥30%和药效团相似度（DL）≥0.18的双重过滤标准。通过系统聚类分析发现， Polygonum cuspidatum 中含有的槲皮素（OB=62.3%, DL=0.21）与烟熏梅中的八角枫碱（OB=38.7%, DL=0.19）呈现显著协同效应。靶点预测结合Swiss Target Prediction和PharmMapper数据库，最终筛选出87个潜在作用靶点。

PPI网络分析采用STRING 11.0数据库构建，通过Cytoscape软件进行拓扑结构解析。研究发现，AKT1（连接度8.7）、TP53（7.2）、IL-1β（6.5）等5个核心靶点形成关键作用网络。值得注意的是，这些靶点同时参与炎症反应（GO:0009639）、细胞凋亡（GO:0016267）和血管生成（GO:0043516）等核心生物学过程。

三、分子互作机制解析
基于AutoDock Vina的分子对接模拟显示，槲皮素与AKT1的活性口袋结合能达-8.92 kcal/mol，显著优于对映体异鼠李素（-6.15 kcal/mol）。结构生物学分析发现，槲皮素通过占据AKT1的p110亚基结合界面，形成稳定的氢键网络（图3A）。特别值得关注的是，八角枫碱与NF-κB p65的分子对接能-9.01 kcal/mol，其结合模式与已上市的JAK抑制剂托法替布（-8.77 kcal/mol）具有相似性。

四、动物实验验证体系
研究建立急性咽炎大鼠模型，通过雾化给药模拟临床给药路径。实验设计包含三个创新维度：首先，采用离体喉组织荧光探针标记技术，可视化药物在黏膜上皮细胞（HEpC）的靶向分布；其次，建立动态炎症模型，在感染后24h、48h、72h分阶段采集样本；最后，引入器官芯片技术同步监测微循环和免疫应答。

Western blot检测显示，HMQY组PI3K磷酸化水平较模型组降低62.4%（p<0.01），AKT1 Ser473磷酸化抑制率达78.6%。qRT-PCR分析揭示IL-1β mRNA表达量在给药后6小时达峰值（3.2±0.4fold），而HMQY组该值仅为0.9±0.1fold。ELISA检测进一步证实，HMQY可使TNF-α水平降低54.2%，IL-6下降41.8%，同时IL-10水平提升2.3倍，呈现典型的抗炎-促修复平衡调控。

五、机制解析与临床启示
研究揭示HMQY通过"双通道-单靶点"协同作用机制：一方面，槲皮素通过AKT1/PI3K信号通路抑制促炎因子释放；另一方面，八角枫碱作用于NF-κB p65，阻断炎症介质的上调。这种多靶点调控模式在传统中药中较为罕见，其机制可能源于配伍化学中的"酸碱中和"效应——烟熏梅中的有机酸与Polygonum cuspidatum中的酚羟基形成稳定的复合物，增强药物透过性。

临床转化方面，研究建议采用"阶梯式给药策略"：急性期（72小时内）以HMQY为主，缓解期（72-168小时）联合应用益生菌维持黏膜菌群平衡。动物实验数据显示，HMQY可使咽炎大鼠的黏膜修复时间缩短40%，创面愈合速度提升2.1倍，且未出现肝肾功能异常（ALT<35 U/L，Cr<50 μmol/L）。

六、研究局限与未来方向
本研究的局限性主要体现在：1）体外细胞实验与体内模型的响应时间存在差异；2）未完全解析靶点间的级联调控关系；3）未涵盖慢性咽炎的复杂机制。后续研究建议：1）开展多组学整合分析（代谢组+转录组+蛋白质组）；2）建立类器官模型模拟三级淋巴结构；3）进行长期安全性评价（动物实验周期延长至6个月）。

七、传统智慧与现代科学的融合创新
该研究成功实践了"四个转变"：从经验配伍转向结构解析，从单一靶点研究转向网络调控分析，从体外实验验证转向体内-体外联合建模，从成分分离转向整体作用机制研究。这种转变不仅符合WHO提出的传统医学现代化框架，更为中药复方机制研究提供了新范式——通过"活性成分-靶点网络-通路调控"的三级递进分析，将传统方剂解构为可量化的现代药理学模型。

本研究的重要启示在于：中药复方的作用机制具有"非线性叠加"特征，单个成分在体外可能无显著活性，但在整体配伍中通过靶点协同产生级联效应。这种"整体-局部"的协同机制，解释了为何传统复方在耐药菌感染和慢性炎症治疗中仍保持显著优势。

八、学术价值与产业转化前景
该研究首次系统阐明HMQY治疗咽炎的分子机制，为中药现代化提供了可复制的方法体系。在产业化方面，研究建议采用"三步提取法"：首先通过逆流色谱分离pH3.5和pH7.2两个极性组分，然后利用超临界CO2萃取技术分别获取脂溶性（<0.5mmol/L）和亲水性（>2.1mmol/L）活性成分，最后通过微囊化技术实现生物利用度提升至89.3%。

九、对中医药现代化发展的推动作用
本研究验证了网络药理学在解析中药复方机制中的独特优势：1）靶点预测准确率达82.3%，高于单一数据库预测；2）通过PPI网络筛选出5个核心靶点，较传统单靶点研究效率提升3倍；3）分子对接与体内实验数据高度吻合（R2=0.91）。这些成果为建立中药复方机制研究的标准化流程提供了重要参考。

十、全球公共卫生领域的贡献
基于本研究数据，团队正在开发新型给药系统：采用纳米乳剂包裹槲皮素（粒径<100nm），通过舌下含服快速起效，同时利用生物可降解纳米载体实现八角枫碱的缓释释放。这种"时空可控"的给药模式，有望解决传统中药起效慢、复发率高的问题。

该研究不仅为HMQY的机制解析提供了科学依据，更开创了中药复方现代化研究的"四维坐标"体系：在时间维度上，区分感染急性期与恢复期的作用差异；在空间维度上，解析药物在黏膜不同层的分布特征；在分子维度上，建立活性成分-靶点-通路的三级网络模型；在技术维度上，整合计算预测与实验验证的闭环研究流程。这种多维度的研究范式，为传统医学现代化提供了可推广的方法论体系。