基于GEO与生物信息学联用的陈皮治疗慢性阻塞性肺疾病分子靶点及作用机制探索性研究

本研究通过UPLC-Q-TOF-MS技术鉴定陈皮(Citri reticulatae pericarpium, CRP)活性成分，结合网络药理学与分子对接技术，系统解析其治疗慢性阻塞性肺疾病(COPD)的"多成分-多靶点-多通路"协同作用机制。研究发现CRP通过调控HIF-1、NF-κB、VEGF等信号通路，作用于ESR1、CCNB1等核心靶点(AUC>0.8)，分子对接验证结合能达-10.1 kcal/mol，为中药现代化及COPD新药研发提供科学依据。

　　

慢性阻塞性肺疾病(COPD)作为全球第三大死因，预计到2060年每年将导致540万人死亡。这种以持续性气流受限为特征的异质性肺部疾病，涉及炎症反应、氧化应激、细胞焦亡等多重病理机制，现有治疗手段远未满足临床需求。在中医药理论中，陈皮(Citri reticulatae pericarpium, CRP)作为治疗COPD的常用药材，虽在止咳化痰方面疗效显著，但其作用机制始终笼罩在"黑箱"之中。

为破解这一难题，来自中国的研究团队在《Chinese Journal of Analytical Chemistry》发表了一项突破性研究。该团队创新性地采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF-MS)鉴定出陈皮中10种活性成分，结合GEO数据库挖掘与生物信息学分析，构建了"成分-靶点-通路"多维互作网络。通过蛋白质互作(PPI)网络拓扑分析锁定37个核心靶点，并运用分子对接技术验证了活性成分与靶点的结合特性。

关键技术方法包括：1) UPLC-Q-TOF-MS鉴定陈皮化学成分；2) 从OMIM、GeneCards等数据库获取10,706个COPD相关靶点；3) STRING数据库构建PPI网络并进行拓扑分析；4) Metascape平台进行GO和KEGG富集分析；5) 基于GSE8545和GSE106986数据集验证靶点表达；6) Autodock Vina进行分子对接，以Ensifentrine和Roflumilast作为阳性对照。

【化学组分分析】
UPLC-Q-TOF-MS在正负离子模式下获得陈皮总离子流图，鉴定出包括柚皮苷、川陈皮素等10种活性成分，为后续机制研究奠定物质基础。

【网络药理学解析】
通过TCMSP和Swiss Target Prediction数据库筛选出176个潜在作用靶点，与COPD疾病靶点取交集获得147个关键靶点。PPI网络拓扑参数分析显示AKT1、TNF、EGFR等靶点处于网络枢纽位置，其中ESR1、CCNB1等靶点对COPD诊断具有显著价值(AUC>0.8)。

【通路富集发现】
GO分析揭示CRP主要参与活性氧应答、核受体结合等生物过程。KEGG富集出124条通路，包括HIF-1信号通路、NF-κB信号通路等关键通路，证实CRP通过调控缺氧诱导因子1(HIF-1)介导的氧稳态平衡和血管内皮生长因子(VEGF)参与的血管重塑发挥治疗作用。

【GEO数据验证】
对GSE8545和GSE106986数据集分析发现，核心靶点在COPD患者中呈现特异性表达模式。ROC曲线显示ABCB1等7个重叠靶点具有优异诊断效能，其中EGFR在GSE8545中的AUC达0.54，多数基因AUC>0.8。

【分子对接验证】
分子对接显示活性成分与靶点结合能介于-6.7至-10.1 kcal/mol之间。最稳定复合物为柚皮苷-MCL1(-10.1 kcal/mol)，通过ASN-46等氨基酸残基形成氢键和π-π堆积。与阳性药Ensifentrine(-10.2 kcal/mol)和Roflumilast(-8.3 kcal/mol)相比，陈皮成分表现出相似甚至更优的结合特性。

这项研究系统揭示了陈皮治疗COPD的分子机制：通过柚皮苷等活性成分协同作用于EGFR、MCL1等靶点，调控HIF-1α介导的PI3K/AKT通路和NF-κB炎症通路，实现抗炎、抗氧化和维持氧稳态的多重效应。特别值得注意的是，陈皮成分与临床一线药物作用于相同的关键氨基酸残基(如GLU、ASN)，从结构生物学层面验证了其治疗潜力。

研究突破传统中药研究范式，将UPLC-Q-TOF-MS成分分析与多组学数据挖掘相结合，为中药现代化研究提供了"化学成分鉴定-生物网络构建-临床数据验证"的完整方法论。发现的HIF-1/NF-κB/VEGF通路串扰机制，不仅解释了陈皮"理气化痰"传统功效的科学内涵，更为开发针对COPD异质性的精准治疗方案提供了新思路。未来研究可进一步聚焦陈皮活性成分的体内代谢过程，以及其与COPD不同表型的关联规律，推动中医药在呼吸系统疾病领域的国际化应用。