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中药可以有效对抗新型禽流感病毒

 

流行性感冒是由流感病毒引起的一种急性呼吸道传染病,传染性强,发病率高,容易引起暴发流行或大流行。20133月以来在我国暴发的H7N9高致病性禽流感,感染人数超过130人,感染死亡率接近30%。 流感病毒基因具有高突变性,常常使得接种疫苗进行免疫或使用抗病毒药物进行治疗失效, 如H7N9流感病毒在暴发后短时间内已经出现了对达菲耐药的毒株。

 

中医药在抗H7N9禽流感上表现不俗,有多例患者在接受以中医药为主治疗后得到治愈。为了探明中药抗流感病毒的分子机制, 北京大学定量生物学中心来鲁华-裴剑锋课题组使用计算生物学方法研究了到目前为止所有已知三维结构流感病毒蛋白与中药化学成分分子之间的相互作用关系。 他们的研究表明,不同于达菲等药物的单一靶标/单一组分作用方式,流感病毒蛋白与中药分子与之间存在显著的多靶标/多组分的网络相互作用关系; 另外,中药分子具有冗余效应,例如黄酮类化合物可以抑制病毒的血凝素(H蛋白)和神经氨酸酶(N蛋白),而中药中具有多种黄酮类化合物衍生物,这些不同的黄酮类分子可以储备作用于不同的H蛋白/N蛋白亚型或突变体。 以上作用机制说明了中药对于多种流感病毒亚型或者突变株的有效性, 中药的这种多效性对于预防和治疗将来可能新发的流感病毒亚型具有重要意义。

 

 

 

图一中药分子与流感病毒蛋白相互作用网络图

 

国家卫生和计生委员会20133月推荐的抗H7N9的中药配方中包含10种单味药, 该计算研究表明其中5种草药(金银花、连翘、青蒿、黄芩、甘草)对于H7N9病毒的多种蛋白可以具有较好的抑制作用,其他5种草药可则起到降温等减轻症状的作用。其它的一些常用中草药,如板蓝根、黄连、大青叶、鱼腥草、桂枝也含有较好的抗H7N9病毒蛋白成分。而板蓝根表现出可以与多种流感病毒来源蛋白广谱作用的特性,在一定程度上表明板蓝根用于防治流感的合理性。

 

这项研究工作日前在 Molecular Biosystems杂志上在线登出:Gu S., Yin N., Pei J. F.*, Lai L. H., “Understanding Molecular Mechanisms of Traditional Chinese Medicine for Treatment of Influenza Viruses Infection by Computational Approaches”, Mol. BioSyst., 2013, DOI: 10.1039/C3MB70268E.

  

该研究组在此前的工作中,还使用分子对接结合网络动力学分析的方法,研究了抗炎中药在花生四烯酸代谢网络中的作用机制(计算方法见图二)。 他们发现抗炎中药组方中的化合物分子是以多组分方式作用于整个花生四烯酸代谢网络, 协同效应可以让中药组方在低剂量时就达到单方高剂量才能达到的效果, 并且不容易引起副作用。 这项研究还发现中药倾向于抑制花生四烯酸代谢网络的白三烯代谢通路, 而目前市场上的西药分子倾向于抑制前列腺素代谢通路, 这解释了为什么抗炎类中药主要用于治疗白三烯通路相关的疾病如咳嗽和哮喘等。 这项研究还提出了定量设计新型中药抗炎组方的方法。相关工作发表在Molecular Biosystems杂志上: Gu S., Yin N., Pei J. F., Lai L. H.*,Understanding traditional Chinese medicine anti-inflammatory herbal formulae by simulating their regulatory functions in the human arachidonic acid metabolic networkMol. BioSyst., 2013, 9, 1931

 

 

 

图二分子对接结合网络动力学分析研究抗炎中药组方在花生四烯酸代谢网络中的作用机制

 

以上工作受到国家科技部、自然科学基金委员会和北京大学-清华大学生命科学联合研究中心的资助。主要参与研究人员包括研究生顾硕、尹宁和裴剑锋研究员、来鲁华教授。