基于网络药理学与分子模拟揭示鸭嘴花（Adhatoda vasica）治疗慢性阻塞性肺病（COPD）的潜在靶点与作用机制

本研究通过整合网络药理学、分子对接及分子动力学模拟，首次系统揭示了传统药用植物鸭嘴花（Adhatoda vasica）在慢性阻塞性肺病（COPD）治疗中的多靶点作用机制。研究发现鸭嘴花中的生物碱类成分（如vasicoline、vasicolinone等）可通过调控STAT3、TLR4、NFKB1、PIK3R1、HIF1A等关键靶点，影响PI3K-Akt信号通路、癌症通路等COPD相关通路，具有显著的抗炎与免疫调节潜力。该研究为COPD的植物药研发提供了新思路，并为鸭嘴花的临床应用提供了理论依据。

　　

慢性阻塞性肺病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD）是一种以持续性气流受限为特征的常见呼吸系统疾病，主要包括慢性支气管炎和肺气肿。全球范围内，COPD是第三大死因，每年导致超过300万人死亡，且其发病率与死亡率仍在持续上升。患者常表现为咳嗽、咳痰、呼吸困难等症状，严重影响生活质量。目前临床治疗COPD主要依赖支气管扩张剂和抗炎药物，但这些药物价格昂贵且伴随显著副作用，长期使用效果有限。因此，开发安全有效的新型治疗策略成为当务之急。

在这一背景下，传统草药系统逐渐受到重视。鸭嘴花（Adhatoda vasica，AV）作为一种在阿育吠陀医学中广泛应用数千年的药用植物，被用于治疗咳嗽、哮喘、支气管炎等呼吸道疾病。尽管其临床疗效得到部分科学验证，但其治疗COPD的具体分子机制和关键靶点仍不明确。为此，Rohit Sharma和Ekta Bala开展了一项整合网络药理学、分子对接和分子动力学模拟的研究，系统揭示了鸭嘴花治疗COPD的潜在作用靶点和通路机制，为基于天然产物的药物研发提供了新方向。该研究发表在《In Silico Research in Biomedicine》上。

本研究采用多步骤计算生物学方法。首先，从多个数据库（Dr. Duke’s Phytochemical and Ethnobotanical Databases、KNApSAcK、IMPPAT）收集鸭嘴花的植物化学成分，并通过ADMETlab3.0平台进行ADME（吸收、分布、代谢、排泄）筛选，获得6种符合Lipinski规则、口服生物利用度和类药性标准的化合物。随后，利用SuperPred 3.0进行靶点预测，并与从GeneCards、CTD、DisGeNET数据库获取的COPD相关基因进行比对，筛选出144个共同靶点。进一步，通过STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络，使用Cytoscape软件进行拓扑分析和模块识别。基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析用于揭示生物过程、细胞组分、分子功能及相关通路。分子对接通过CB-Dock2平台完成，评估配体与受体的结合亲和力，并结合iMODS进行正常模式分析（NMA），验证复合物的稳定性和灵活性。

研究首先从鸭嘴花中筛选出6种具有良好药代动力学特性的化合物，包括syringic acid、vasicinolone、anisotine、vasicolinone、vasicoline和ephedrine。这些化合物对应250个潜在靶点，与COPD相关基因重叠144个，表明鸭嘴花成分与COPD病理高度相关。

PPI网络分析显示，STAT3、TLR4、NFKB1、PIK3R1、HIF1A、CDC25C和GRB2是网络中的核心节点，具有高度的连接性和功能重要性。模块分析识别出多个功能簇，进一步强调了这些靶点在COPD中的关键作用。

化合物-靶点（CT）网络表明，vasicoline、vasicolinone、anisotine和vasicinolone是鸭嘴花中与COPD靶点相互作用最强的成分，而syringic acid和ephedrine的作用相对较弱。这提示生物碱类成分可能是鸭嘴花药理活性的主要物质基础。

GO和KEGG富集分析结果显示，鸭嘴花靶点显著富集于蛋白质磷酸化、细胞对氮化合物的反应、炎症反应等生物过程，以及细胞膜、细胞连接等细胞组分。KEGG通路分析表明，“癌症通路”和“PI3K-Akt信号通路”是最主要的富集通路，与COPD的发病机制密切相关。疾病本体分析进一步证实，这些靶点与COPD、哮喘、肺癌等呼吸系统疾病高度相关。

分子对接结果显示，vasicoline、vasicolinone、anisotine和vasicinolone与12个核心靶点（如STAT3、HIF1A、PI3K、AMPK等）均表现出强结合亲和力（平均结合能<-7.0 kcal/mol）。其中，anisotine与CDC25C的结合能最低（-9.3 kcal/mol），而vasicolinone与AMPK的结合能最高（-10.4 kcal/mol）。这表明这些化合物可能与COPD相关靶点发生高效相互作用。

正常模式分析（NMA）显示，vasicolinone与AMPK、PI3K等靶点形成的复合物具有较高的结构灵活性和稳定性，其 deformability 和 B-factor 值均优于其他化合物，提示其可能具有更好的药效潜力。

本研究通过系统药理学方法，首次全面揭示了鸭嘴花治疗COPD的多成分、多靶点、多通路作用机制。研究发现，鸭嘴花中的主要生物碱成分（如vasicoline、vasicolinone等）通过调控STAT3、HIF1A、PI3K/Akt等关键信号通路，抑制炎症反应、氧化应激和细胞凋亡，从而缓解COPD病理进程。这一发现不仅为鸭嘴花的传统应用提供了科学依据，也为开发新型COPD治疗药物提供了候选分子和靶点。

研究的优势在于整合了多种计算生物学方法，从网络层面到原子层面逐步验证了鸭嘴花的药理机制。然而，研究的局限性在于缺乏实验验证，未来需要通过体外和体内实验进一步确认这些靶点和通路的有效性。总体而言，这项研究为天然产物在慢性呼吸系统疾病治疗中的应用提供了重要理论支持，并展示了计算生物学在药物研发中的强大潜力。