化湿败毒汤（Q-14）作为“三药三方”之一，在抗击新冠疫情中发挥了重要作用。Q-14由14种中药组成，分别为君药：麻黄、广藿香、石膏药；臣药：苦杏仁、半夏、厚朴、苍术、草果、茯苓；佐药：黄芪、葶苈子、赤芍、大黄；使药：甘草，在临床实践中，化湿败毒方能显著降低疾病转重率，显著缩短核酸转阴时间，有效改善发热、咳嗽、乏力、胸闷等症状，临床疗效确切且安全性良好。为什么化湿败毒方能有这样的疗效？随后，针对这一中药复方活性成分及作用靶点等微观机理的研究被提上日程。

2023年4月24日，中国中医科学院黄璐琦院士团队在PNAS（IF=11.1, 2023）发表了题为“Bioactive compounds from Huashi Baidu decoction possess both antiviral and anti-inflammatory effects against COVID-19”的文章。本研究通过中药成分分析和中药入血分析初步表征了343种化合物，随后在血浆中追踪了化湿败毒方的60种原型化合物。明确了化湿败毒方“7种成分、5个靶点、2条途径”的作用机制，证实了化湿败毒方治疗新冠病毒感染具有“多成分-多靶点-多通路”的整合调节特点，进而调节机体免疫和代谢通路等多种途径，为研究中药复方的“多成分、多途径、多靶点”提供了思路。

英文标题：Bioactive compounds from Huashi Baidu decoction possess both antiviral and anti-inflammatory effects against COVID-19

期刊名称：Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）

影响因子：11.1

研究对象：化湿败毒方、SD大鼠、hACE2小鼠

实验流程

主要研究结果

1、Q-14中药成分分析

首先，研究人员采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF/MS）方法，明确了Q-14的药效物质基础。研究人员通过UNIFI平台将正负离子模式下Q-14的BPI色谱图进行质谱数据分析（图1A-B），将化合物碎片信息与中医药百科全书（ETCM）数据库中的Q-14化合物库进行匹配，并使用68个标准品提高化合物鉴定的可靠性。根据保留时间和裂解规律，得到Q-14中主要有343种化学成分，其中包含70个黄酮类成分、46个三萜皂苷类、33个萜类、29个生物碱类等其他化学成分（图1C）。值得注意的是，有些化合物同时存在于几味中药，如槲皮素在大黄、葶苈子、甘草、草果、麻黄和赤芍中均存在（图1D）。

图1. UPLC-Q-TOF/MS技术鉴定Q-14的化学成分。(A)负离子模式下BPI图谱。(B)正离子模式下BPI图谱。(C)Q-14中所含化合物的结构分类。(D)每种草药的化学成分的数量

（图源：Xu HY, et al., PNAS. 2023）

2、Q-14中药入血分析

中药复方成分繁多，但不是所有成分都是其活性成分和药效物质基础，想成为药效物质基础前体是入血暴露在体内。在鉴定了Q-14的药效物质基础之后，研究者对Q-14体内的原型化合物（指在Q-14和血浆中均观察到的化学成分）进行了中医药理论驱动的天然药物研发（TCMT-NDRD）追踪，以确定针对COVID-19的潜在生物活性化合物，发现了60种原型化合物，包括黄酮类化合物13个、三萜皂苷类9个、生物碱类8个、糖苷类8个、酚酸类5个、蒽醌类4个、萜类3个、木脂素类4个、脂肪酸类2个和其他类4个，其中30种原型化合物可用于后续的抗病毒和抗炎筛选实验（图2）。

图2. UPLC-Q-TOF/MS系统处理后血浆中具有原型结构的化合物。(A) 血浆中原型化合物的结构分类。(B) 每种草药血浆中原型化合物的数量。(C) 血浆中原型化合物的结构。

（图源：Xu HY, et al., PNAS. 2023）

3. Q-14抗病毒化合物的筛选

在确定了入血原型化合物之后，研究团队利用SARS-CoV-2筛选抗病毒活性化合物，发现厚朴酚、甘草异黄酮、甘草查尔酮B、槲皮素等10个化合物具有显著的抗病毒活性（图3A）。由图3B所示，有6种化合物（厚朴酚、甘草异黄酮、甘草异黄酮A、大黄素、刺甘草查尔酮和槲皮素）选择性指数（SI）值大于5.0。并通过炎症细胞模型评估了Q-14化合物的抗炎活性，结果显示甘草查尔酮B、甘草异黄酮和刺甘草查尔酮显示出抗炎活性。如图3C所示，槲皮素和刺甘草查尔酮在亚微摩尔水平表现出中等的SARS-CoV-2 Mpro抑制活性，西北甘草异黄酮和甘草异黄酮A对RdRp表现出显著的抑制作用（图3D）。此外，研究人员采用采用新冠病毒主蛋白酶和RNA聚合酶体外活性检测技术，确定了槲皮素和刺甘草查尔酮的抗病毒靶点为SARS-CoV-2 Mpro，西北甘草异黄酮和甘草异黄酮A的抗病毒靶点为SARS-CoV-2 RdRp。

图3. 从Q-14中筛选抗病毒化合物。（A）在100 μM下具有抗病毒活性的市售原型化合物；（B）前10种化合物的EC50和CC50；（C）槲皮素和刺甘草查尔酮的SARS-CoV-2抑制活性；（D）甘草异黄酮和甘草异黄酮A对RdRp的抑制。

（图源：Xu HY, et al., PNAS. 2023）

4. Q-14靶向PDE4的生物活性化合物

4型磷酸二酯酶（PDE4）对COVID-19进展期间中性粒细胞的激活和中性粒细胞介导的炎症反应至关重要。研究人员使用闪烁邻近测定法（Scintillation Proximity Assay，SPA）筛选Q-14中30种原型化合物靶向PDE4的能力。初步筛选发现10种化合物在50 μM浓度下对PDE4活性的抑制率超过50%（图4A），确证西北甘草异黄酮、槲皮素、甘草异黄酮A和甘草查尔酮B等4种化学成分对PDE4具有较好的抑制活性（图4B）。最后，分子对接显示西北甘草异黄酮和甘草异黄酮A以相似的结合模式占据PDE4催化活性位点，从而有效抑制PDE4水解活性（图4C）。这些结果共同提供了PDE4识别甘草异黄酮和甘草异黄酮A的潜在分子机制以及基于结构解释对PDE4的有效抑制活性。

图4. Q-14中化合物对PDE4的抑制作用。（A）SPA法筛选Q-14的30种化合物在50 μM下的酶抑制作用；（B）甘草异黄酮、槲皮素、甘草异黄酮A和甘草查尔酮B抑制PDE4的代表性IC50曲线；（C）甘草异黄酮和甘草异黄酮A结合PDE 4的结构概述

（图源：Xu HY, et al., PNAS. 2023）

本文小结

本文以抗击新冠肺炎的“三药三方”之一化湿败毒方为例，利用中药成分分析、中药入血分析整合药理学研究策略，围绕抗病毒、抗炎两个关键药效途径，从整体药效到分子机制，深入解析了化湿败毒方“7种成分、5个靶点、2条途径”治疗新冠肺炎的作用机制，其中，6种成分发挥抗病毒作用，主要作用在病毒复制蛋白靶点SARS-CoV-2 Mpro、RdRp；5种抗炎成分的主要作用靶点为PDE4及炎性细胞死亡通路，其中4种成分具有抗新冠病毒和抗炎的双重作用，揭示了正是由于中药复方“多成分、多靶点、多途径”整合调节作用特点，使其在治疗中可以发挥多种作用。

拜谱生物小结

大量临床数据表明复方中药对特定的疾病有治疗作用，但是复方中药的成分复杂，有效入血成分不清楚，综合治疗机制尚未有系统的研究。中药成分分析和中药入血分析等方法可以对中药的潜在有效成分进行鉴定，并对其靶点进行预测，从而挖掘中药的治病机理。利用多组学方法解决中药多成分、多靶点、多途径的治病机理问题是中药前沿研究的热点方向。拜谱生物现推出全新的中药代谢组整体解决方案，包括中药成分分析、中药入血/组织分析、网络药理学分析等服务内容，基于更专业的数据库（BP-TCM中药数据库），更高的数据质量（多针重复、加长机时），更优质的服务（售前、售中、售后全流程服务、专业团队人工复核）方案，助力客户攀登中药前沿研究的高峰，欢迎大家咨询！

参考文献：Xu HY, Li SF, Liu JY, et al. Bioactive compounds from Huashi Baidu decoction possess both antiviral and anti-inflammatory effects against COVID-19. PNAS. 2023; 120(8) e2301775120:116418. 10.1073/pnas.2301775120.