特发性肺纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis, IPF ）是一种不明原因的慢性纤维化间质性肺炎，其特征是呼吸困难和肺功能进行性恶化[1] 。IPF 影响着全球约300 万人，且老年人的发病率不断升高[2] 。IPF 预后不良，生存期短，美国的65 岁及以上人群中，IPF 中位生存期仅有3.8 年[3] 。IPF 的发病机制尚未研究清楚，目前认为肺纤维化是由肺上皮重复性损伤引起的，伴有成纤维细胞累积、肌成纤维细胞活化与基质沉积；同时，损伤与机体免疫反应、成纤维细胞功能障碍等相结合，造成了组织重塑与纤维化[2] 。现有的治疗方案中，肺移植仅适用于少数患者，大多数患者主要采用抗纤维化治疗以及支持性和姑息性措施[2] 。抗纤维化的一线药物主要有尼达尼布和吡非尼酮，但其难以治愈疾病，且存在药物耐受性的问题[4] 。因此，进一步探索IPF 的发病机制，挖掘IPF 特征基因，并靶向特征基因寻求新的治疗药物，突破当前药物的局限性，是亟待研究的重要方向。而在IPF 的新药研究中，中医药研究及其密切相关的天然药物研究方向是当前研究的热点与重点。
IPF在中医学中属于“肺痹”“肺痿”等范畴，其病机以“虚”和“瘀”为主[5-6]。中医药治疗IPF临床效果显著。网状Meta分析提示，中西医联合治疗IPF在提高临床有效率与改善肺功能方面优于常规的西医治疗[7-8]，其中推荐补阳还五汤或血府逐瘀汤联合西医常规治疗[7]。因此，将现代研究技术与中医药相结合，挖掘靶向IPF特征基因的中药及活性成分，具有较大的临床意义及较好的研究前景。
本研究拟通过生物信息学及机器学习方法，基于IPF 患者的测序数据，挖掘IPF 的特征基因、生物过程、通路及免疫细胞浸润特点，靶向特征基因挖掘潜在中药及活性成分，并进行动物实验验证及分子对接验证。研究流程见图1 。
1 材料
1.1 动物
1.2 药品与试剂
1.3 仪器
SR310-M 型小动物喉镜（上海玉研科学仪器有限公司）、NanoPhotometer N50 Touch 超微量分光光度计（德国Implen 公司）、Veriti 型96 孔热循环仪（美国Thermo Fisher 公司）、QuantStudio 5 型实时荧光定量PCR 仪（美国Thermo Fisher 公司）、Pannoramic MIDI 型数字病理切片扫描系统（匈牙利3D HISTECH 公司）。
2 方法
2.1 IPF基因芯片获取
2.2 IPF差异基因分析
采用R 4.3.3 软件中的“sva ”与“limma ”包，去除芯片GSE21369 、GSE24206 、GSE53845 和GSE72073 的批次效应，并进行主成分分析（principal component analysis ，PCA ）。以log2FC ［FC 表示差异倍数（fold change ）］绝对值＞1 、校正后P 值（Padj ）＜0.05 为标准，筛选IPF 的差异表达基因（differentially expressed genes ，DEGs ）。
2.3 富集分析
设置P ＜0.05 ，采用“clusterProfiler ”R 包对IPF 的DEGs 进行基因本体（gene ontology ，GO ）功能富集分析及京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes ，KEGG ）通路富集分析。P 值越小代表显著性越高，选取显著性较高的条目进行可视化展示。
2.4 IPF特征基因预测及外部芯片验证
2.5 免疫浸润分析
通过CIBERSORT 算法对样本进行免疫细胞浸润分析，分析IPF 组与对照组的免疫微环境中22 种免疫细胞所占比例，并比较两组间的免疫细胞浸润差异。采用Spearman 相关性分析，探索IPF 特征基因与免疫细胞浸润之间的相关性，通过Lollipop 图进行可视化。图形可视化基于微生信网站（https://www.bioinformatics.com.cn/ ）完成。
2.6 动物实验验证IPF特征基因
2.6.1分组及造模将20只小鼠随机分成对照组和模型组，每组各10只。小鼠麻醉后，经口气管滴注3.5 mg/kg硫酸博来霉素，对照组给予生理盐水，滴注完成后轻柔地摇晃小鼠，使液体在肺中均匀分布。等待小鼠麻醉苏醒，观察一般情况无异常后，放回笼中继续饲养。造模后第21天留取肺组织进行检测。
2.6.2肺大体观及病理学观察剥离肺组织后，用生理盐水清洗血渍，观察肺的大体观。将肺组织固定、石蜡包埋后连续切片，进行苏木精- 伊红（hematoxylin-eosin ，HE ）染色、马松（Masson ）染色，观察病理学变化。采用Szapiel 评分量化炎症程度，Ashcroft 评分量化纤维化程度，分数越高提示肺组织的炎症程度、纤维化程度越高。
2.6.3特征基因的mRNA 水平检测为验证IPF 特征基因在模型小鼠中的表达情况，从mRNA 角度观察IPF 特征基因的转录情况。根据试剂盒说明书对小鼠肺组织进行总RNA 提取，并逆转录成cDNA ，通过实时荧光定量聚合酶链反应（Real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction ，RT-qPCR ）法检测特征基因mRNA 的水平。以β-actin 为内参，引物序列见表1 。
2.6.4特征基因的蛋白水平检测为验证IPF 特征基因在模型小鼠中的表达情况，从蛋白角度观察IPF 特征基因的翻译情况。通过免疫组化方法观察小鼠肺组织特征基因的蛋白水平。将石蜡切片脱蜡至水，进行抗原修复并阻断内源性过氧化物酶后，行血清封闭，滴加CDH3 （1 ∶800 ）、FNDC1 （1 ∶150 ）、ITGBL1 （1 ∶300 ）、MAOA （1 ∶1 500 ）、MS4A15 （1 ∶400 ）和SCARA3 （1 ∶300 ）抗体4 ℃孵育过夜。PBS 洗涤后，滴加HRP 标记的山羊抗兔IgG ，室温孵育50 min 。PBS 洗涤后，滴加DAB 显色液后复染细胞核，脱水封片。
2.6.5 统计学方法采用GraphPad Prism 8.0.2 软件进行统计学分析。对定量数据进行正态性检验，P ＞0.05 为正态分布，反之为偏态分布。正态分布采用成组两样本t 检验，偏态分布采用成组两样本秩和检验。以P ＜0.05 认为组间差异具有统计学意义。
2.7 基于IPF特征基因预测靶向中药
利用Coremine 数据库（https://coremine.com/ medical/#search ）预测IPF 特征基因的潜在靶向中 药，设置P＜0.05。参考《中国药典》2020年版[9]、《中药学》[10]以及《广东省中药材标准（第一册）》[11] 对中药名称进行规范，并对药性、药味、归经与功效进行统计分析及雷达图可视化展示。同时，采用Cytoscape 3.7.2 绘制“基因- 药物- 功效”网络图，并根据IPF 的中医理论，构建“病- 证- 法- 药”关联图。
2.8 基于中药预测活性成分
基于“病- 证- 法- 药”关联图中所涉及到的与IPF 临床治疗密切相关的中药，在TCMSP 数据中，以口服生物利用度≥30 、类药性≥0.18 为筛选标准，预测中药活性成分。构建“疾病- 基因- 中药- 活性成分”网络图，并计算网络的度值，选取度值最高的前3 位作为中药核心活性成分。
2.9 分子对接验证中药活性成分与IPF特征基因的结合能力
对中药核心活性成分与IPF 特征基因进行分子对接。在PubChem （https://pubchem.ncbi.nlm.nih. gov/ ）数据库中获取目标成分的结构。在PDB 蛋白数据库（http://www.rcsb.org/ ）中获取目标蛋白的结构，并去除水分子、加氢等。采用AutoDock vina 1.5.6 软件将目标蛋白结构和目标成分结构转为pdbqt 格式，并确定活性口袋，最后进行分子对接。若结合能＜0 kcal/mol （1 kcal ＝4.2 kJ ），代表目标蛋白和目标成分可自发结合，若结合能≤−5 kcal/mol ，代表二者可良好结合[12] 。
3 结果
3.1 IPF的DEGs
PCA 结果提示芯片间的批次效应去除效果较为理想，见图2-A 、B 。4 个芯片共获得271 个与IPF 相关的DEGs ，包含111 个下调基因和160 个上调基因，见图2-C 。
3.2 富集分析
对271 个DEGs 进行富集分析。GO 功能富集分析提示，中性粒细胞迁移与趋化、含胶原蛋白的细胞外基质、纤维状胶原三聚体、整合素结合、趋化因子活性、细胞因子受体活性等可能与IPF 的疾病机制相关，见图3-A 。KEGG 通路富集分析提示，细胞因子与细胞因子受体的相互作用、蛋白质的消化和吸收、趋化因子信号通路、细胞外基质（extracellular matrix ，ECM ）与受体的相互作用、糖尿病并发症中的晚期糖基化终产物- 晚期糖基化终产物受体（advanced glycation end products-receptor for advanced glycosylation end products ，AGE-RAGE ）信号通路、过氧化物酶体增殖物激活受体（peroxisome proliferator activated receptor ，PPAR ）信号通路等可能参与了IPF 的发生发展，见图3-B 。
3.3 IPF特征基因预测及外部芯片验证
Lasso 回归模型提示，交叉验证误差最小的点所对应的基因数目为11 ，见图4-A 。将这11 个基因视为IPF 特征基因，分别为CDH3 、MAOA 、FNDC1 、红细胞膜蛋白条带4.1 样5 （erythrocyte membrane protein band 4.1 like 5 ，EPB41L5 ）、序列相似度为167 的家族成员A （family with sequence similarity 167, member A ，FAM167A ）、MS4A15 、SCARA3 、软骨酸性蛋白1 （cartilage acidic protein 1 ，CRTAC1 ）、胆囊收缩素（cholecystokinin ，CCK ）、四旋蛋白7 （tetraspanin 7 ，TSPAN7 ）和ITGBL1 。
3.4 免疫浸润分析
22 种免疫细胞的浸润丰度见图5-A 。进一步分析每种免疫细胞在IPF 组与对照组之间的浸润差异，结果见图5-B 。记忆B 细胞、CD8+ T 细胞、静息的记忆性CD4+ T细胞、活化的记忆性CD4+ T细胞、调节性T细胞、静息的NK细胞、单核细胞、M1型巨噬细胞、静息的树突状细胞、静息的肥大细胞与中性粒细胞在对照组和IPF组中存在浸润差异，且差异具有统计学意义（P＜0.05）。
将IPF的特征基因逐一与免疫细胞进行相关性分析，见图6。CDH3与活化的记忆性CD4+ T细胞、单核细胞相关性最大，MAOA、CKK与中性粒细胞、滤泡辅助性T细胞相关性最大，FNDC1与活化的NK细胞、静息的NK细胞相关性最大，EPB41L5与静息的记忆性CD4+ T细胞、调节性T细胞相关性最大，FAM167A与单核细胞、调节性T细胞相关性最大，MS4A15、CRTAC1与活化的NK细胞、浆细胞相关性最大，SCARA3与静息的肥大细胞、滤泡辅助性T细胞相关性最大，TSPAN7与滤泡辅助性T细胞、活化的记忆性CD4+ T细胞相关性最大，ITGBL1与CD8+ T细胞、浆细胞相关性最大。提示IPF特征基因可能通过调节肺组织的免疫细胞浸润程度影响疾病的发生发展。
3.5 动物实验验证IPF特征基因
3.5.1肺大体观及病理学观察对照组与模型组小鼠的肺大体观见图7-A 。相比于对照组，模型组小鼠的肺大观更加瘀暗，病变明显。显微镜下，HE 染色及Masson染色的肺组织病理显示，IPF小鼠的肺组织呈现明显的炎症浸润及纤维化；Szapiel评分和Ashcroft评分也提示模型组小鼠的肺部炎症程度、纤维化程度显著高于对照组，组间差异具有统计学意义（P ＜0.01），见图7-B～D。
3.5.2 特征基因的mRNA 水平检测通过RT-qPCR 检测肺组织中IPF 特征基因的mRNA 水平，见图8 。与对照组比较，模型组小鼠肺组织CDH3 、MAOA 、FNDC1 、ITGBL1 的mRNA 水平显著升高，而MS4A15 、SCARA3 、EPB41L5 、FAM167A 、TSPAN7 的mRNA 水平显著降低，组间差异均具有统计学意义（P ＜0.05 、0.01 、0.001 、0.000 1 ）；CRTAC1 、CCK 的mRNA水平降低，但差异不具有统计学意义（P＞0.05 ）。结果表明，11 个特征基因中有9 个基因IPF模型小鼠中得到基因转录层面的验证。
3.5.3特征基因的蛋白水平检测共有9 个特征基因得到mRNA 转录层面的验证。从中挑选RT-qPCR 检测趋势与基因功能相符的6 个基因（CDH3 、MAOA 、FNDC1 、ITGBL1 、MS4A15 和SCARA3 ），观察其在蛋白翻译层面的水平，结果见图9 。与对照组比较，IPF 小鼠肺组织CDH3 、FNDC1 、ITGBL1 和MAOA 蛋白水平显著升高，而SCARA3 蛋白水平显著降低，差异均具有统计学意义（P ＜0.05 、0.01 ）；MS4A15 蛋白水平降低，但差异不具有统计学意义（P ＞0.05）。
3.6 基于IPF特征基因预测靶向中药
基于IPF特征基因进行靶向中药预测，剔除P≥0.05 或在《中国药典》2020 年版[9] 等资料中无法查询到的中药。最后共有6 个基因预测到69 种符合条件的中药，去除重复项后剩60 种中药。“基因- 药物- 功效”网络见图10-A 。药物类别包含了补虚药和活血化瘀药等，且MAOA 预测到的中药数目最多。由图10-B ～D 可知，所预测的中药中，药性以寒、平、温居多，药味以甘、苦、辛居多，归经以肝、脾、肺、肾居多。中医认为特发性肺纤维化的病机多为“虚”和“瘀”；虚证为肺燥阴伤、肺气虚冷，瘀证为瘀血阻络，可兼有其他病证，如水泛、毒积、痰结、气逆等；治当养阴清热、益气补阳、活血化瘀、利水、解毒、祛痰、降气等[13-15] 。而预测的中药中，可供选择药物有地骨皮、太子参、西红花和桑白皮等。由此绘制的“病- 证- 法- 药”关联图见图10-E 。
3.7 基于中药预测活性成分
“病- 证- 法- 药”关联图所涉及的与IPF 临床治疗密切相关的38 种中药中，只有22 个中药能预测到相关的活性成分。构建“疾病- 基因- 中药- 活性成分”网络图，见图11 。以网络的度值由大到小排列，前3 名成分视为核心活性成分，分别是槲皮素、β- 谷甾醇与山柰酚。网络图共涉及特征基因5 个，分别为MAOA 、CDH3 、CCK 、TSPAN7 和SCARA3 ，提示这些基因可能是IPF 临床所用中药可潜在靶向的基因。
3.8 分子对接验证中药活性成分与IPF特征基因的结合能力
根据“疾病- 基因- 中药- 活性成分”网络图得到3 个核心活性成分槲皮素、β- 谷甾醇与山柰酚；以及5 个与IPF 临床用药密切相关的特征基因MAOA 、CDH3 、CCK 、TSPAN7 和SCARA3 。这5 个基因中，在动物实验中得到验证，且表达趋势与基因功能相符的有3 个，分别为MAOA 、CDH3 和SCARA3 。因此，本研究以槲皮素、β-谷甾醇与山柰酚为目标成分，MAOA、CDH3和SCARA3为目标蛋白，进行分子对接，结果见图12。所有分子对接的结合能均小于−5.0 kcal/mol，提示成分与蛋白之间可良好结合。其中，以槲皮素与MAOA的结合能最低，为−9.6 kcal/mol，提示槲皮素在体内可能通过与MAOA蛋白的紧密结合，发挥治疗IPF的作用。
4 讨论
IPF 是一种病因不明的、慢性的、进展性的肺部纤维化疾病，其特征是肺功能进行性下降，最终导致呼吸衰竭、死亡[4,16-17] 。当前IPF 的疾病机制尚不明确，治疗手段受限。而新药研发离不开疾病机制的研究。因此，本研究探索了IPF 的特征基因，并预测了靶向基因的中药及活性成分。
组织纤维化的特征是成纤维细胞过度活化与增殖，成纤维细胞分化为肌成纤维细胞，上皮细胞进行上皮- 间充质转化（epithelial-mesenchymal transition ，EMT ）以扩大成纤维细胞和肌成纤维细胞的数量，从而过度分泌与沉积ECM 蛋白，造成纤维化[18-19] 。而氧化应激、炎症反应在成纤维细胞的激活和增殖中发挥了重要作用[18] 。本研究共挖掘出11 个IPF 特征基因，其中CDH3 、MAOA 、FNDC1 、ITGBL1和SCARA3在动物实验中得到了验证。结合文献研究发现，本研究挖掘的IPF特征基因主要聚焦于ECM重塑机制，也有部分基因通过EMT、肌成纤维细胞去分化和氧化应激等机制影响IPF肺中的ECM重塑。
ECM 是一种动态的三维网络，可为组织提供结构支撑，其组成含有蛋白聚糖、胶原蛋白、层黏连蛋白、弹性蛋白和纤连蛋白等糖蛋白[20] 。在IPF 中，胶原蛋白合成与降解平衡失调，会造成肺ECM 的过度积累与进行性肺瘢痕形成[21] 。FNDC1 是一种ECM 重塑基因[22] 。CDH3是具有单跨膜结构域的糖蛋白，可介导细胞间黏附[23]。钙黏蛋白家族与IPF密切相关，例如CDH11是组织纤维化的中枢介质，在IPF患者中表达增加[24]；CDH3可调节ECM重塑与ECM诱导的细胞迁移，从而促进定向集体细胞迁移[25] 。本研究通过生物信息学及动物实验验证发现，FNDC1 与CDH3 在IPF 中呈高表达状态，这提示FNDC1 与CDH3 可能诱导ECM 重塑，导致IPF 的发生发展。
EMT与IPF 的病理生理学密切相关[26] 。EMT 会出现上皮标志物E- 钙黏蛋白丢失，细胞极性与细胞间连接改变和N- 钙黏蛋白、波形蛋白与纤连蛋白等间充质标志物增加[27] 。SCARA3 表达水平上升可降低肺癌细胞的迁移与侵袭能力，减少EMT 标志物[28] 。本研究通过生物信息学及动物实验验证发现，SCARA3 在IPF 中呈低表达水平，推测SCARA3 可能是IPF 的保护因素，可能通过减少EMT ，改善ECM 重塑，减轻IPF 纤维化。
肌成纤维细胞是一种病理性纤维化效应物，主要来源于成纤维细胞，而近年发现的肌成纤维细胞去分化潜力，为纤维化疾病的治疗开拓了新思路[29] 。研究表明，肌成纤维细胞在压力疗法下，ITGBL1 的表达受抑制，可导致肌成纤维细胞向成纤维细胞去分化[30] 。本研究经动物实验证实，ITGBL1 在IPF 中呈高表达趋势。结合文献推测，ITGBL1 表达上调可能抑制肌成纤维细胞的去分化能力，造成ECM 重塑，发生组织纤维化。
氧化应激也与IPF的发生发展密切相关，IPF的细胞成分大多可出现氧化剂与抗氧化剂不平衡的情况；在IPF患者身上也发现了大量氧化应激标志物[31] 。MAOA 是氧化应激的重要来源，而MAOA 抑制剂可预防心脏收缩功能障碍和纤维化[32] 。本研究通过生物信息学及动物实验验证发现MAOA 在IPF 中呈高水平表达，推测其可能通过增加氧化应激，促进成纤维细胞的活化与增殖，造成ECM 重塑，促进组织纤维化。
除了IPF 的特征基因，GO 与KEGG 富集分析结果也靶向了ECM 重塑。富集分析提示，含胶原蛋白的细胞外基质、整合素结合、细胞因子受体活性、蛋白质的消化和吸收、趋化因子信号通路、ECM 与受体的相互作用、糖尿病并发症中的AGE-RAGE 信号通路、PPAR 信号通路等可能与IPF 密切相关。如上所述，ECM 作为一种大分子网络，含有丰富的胶原蛋白与纤连蛋白，而胶原蛋白合成与降解失调会造成ECM 过度积累，诱发IPF[20-21] 。此外，趋化因子及细胞因子也被证实参与了IPF 的发病。趋化因子可调节免疫和组织的稳态、损伤与修复；趋化因子受体信号通路可诱导成纤维细胞、肺泡巨噬细胞等肺驻留细胞的活化与增殖，而肺泡巨噬细胞又是IPF 细胞因子和趋化因子的重要来源[33] 。临床研究发现IPF 患者支气管肺泡灌洗液中的CXC 趋化因子配体6 （C-X-C motif chemokine 6 ，CXCL6 ）水平升高，且与生存率低有关系；分泌细胞中CXCL6 表达水平升高可驱动成纤维细胞合成胶原蛋白[34] 。AGE 是蛋白质与脂质老化时与氧化剂发生非酶促反应的结果；而RAGE 作为AGE 的受体，与肺纤维化和肺泡稳态有关[35] 。研究发现，IPF 患者肺部的AGE 增加，RAGE 减少，AGEs-RAGEs 比例增加[35] 。在IPF 患者与模型鼠的肺脏中，PPARγ 的表达均被显著抑制[36] 。因此，富集分析结果提示，IPF 发病机制可能集中在ECM 重塑方面，与细胞因子/ 趋化因子等炎症反应、氧化应激相关。
而除了传统的致病基因、功能通路的探索，免疫细胞浸润也是近些年研究的重要方向。免疫应答是IPF 疾病发展过程中的关键环节，研究IPF 中免疫系统的作用可能有助于研发出改变疾病进程的、靶向免疫调节的疗法[37] 。本研究发现，调节性T 细胞、M1 型巨噬细胞、静息的树突状细胞、CD8+ T 细胞、静息的记忆性CD4+ T 细胞、活化的记忆性CD4+ T 细胞等免疫细胞在对照组和IPF 组中存在浸润差异（P ＜0.05 ）。在IPF 患者的T 细胞亚群中，CD8+ T细胞的百分比是上升的[38]。CD4+ T细胞也被发现与纤维化密切相关。CD4+ T细胞的程序性细胞死亡-1 （programmed cell death-1 ，PD-1 ）上调可借助信号转导和转录激活因子3 （signal transducer and activator of tranion 3 ，STAT3 ）介导IL-17A 与转化生长因子-β1 （transforming growth factor-β1 ，TGF-β1 ）的产生，发挥促肺纤维化的作用[39] 。因此，IPF 的特征基因也可能通过调节免疫反应影响疾病的发展。
本研究发现，IPF 的特征基因与免疫细胞浸润均存在一定的相关性，如CDH3 可能与活化的记忆性CD4+ T 细胞、调节性T 细胞关系密切。相同地，也有研究指出肺癌患者CDH3 的表达与CD4+ T 细胞、调节性T 细胞的浸润呈正相关[23] 。近年来也发现，FNDC1 基因的多态性可能是川崎病患者冠状动脉瘤形成的危险因素；而川崎病作为一种免疫性疾病，其发病机制主要是免疫细胞过度激活与炎症因子产生，导致了免疫系统失衡[40] 。可见，FNDC1 也可能与疾病的免疫应答有一定的相关性。
综上所述，在IPF 疾病机制探讨部分，本研究通过特征基因、通路富集分析、免疫浸润分析、特征基因与免疫浸润相关性分析以及动物实验验证等方法，挖掘了CDH3 、MAOA 、FNDC1 、ITGBL1 和SCARA3 等IPF 特征基因，以及含胶原蛋白的细胞外基质、细胞因子受体活性、ECM 与受体的相互作用、糖尿病并发症中的AGE-RAGE 信号通路等生物过程，提示IPF 特征基因可能靶向了ECM 重塑机制，也可能通过调节EMT 、肌成纤维细胞去分化、氧化应激、炎症、免疫应答等生物过程，影响ECM 的重塑。
在探索IPF 发病机制的基础上，本研究还预测了靶向IPF 特征基因的中药及活性成分。但中药的挖掘与运用并非通过简单的、机械性的计算机分析可得，而是从“理法方药”出发，寻求符合中医理论与临床实际的药物。从中医理论而言，IPF 属于“肺痹”“肺痿”的范畴，“虚”与“瘀”是病机重点[5-6] 。曹世宏认为病机主要为肺燥阴伤与肺气虚冷，二者相互兼夹、常可致瘀、且易生水饮，当治以滋阴清热、健脾温肺，兼活血化瘀与利水[13] 。于睿智等[14] 提出IPF 的病机可概括为久病正气亏虚，致痰、瘀、毒互结，治当虚实兼顾，补虚、祛痰、解毒与化瘀相结合。此外，肺气郁闭，失于肃降，气机上逆，则发为气喘，为IPF 最典型的症状，治当降气平喘。本研究预测的中药，其药性以寒、平、温居多，适用于肺燥阴伤之病性热者或肺气虚冷之病性寒者。药味以甘、苦、辛居多。甘能补、苦能泻、辛能散能行，适用于虚者、热者、瘀者、毒者。归经以肝、脾、肺、肾居多。入肝可疏肝行气辅肺气宣降，亦可行气散瘀；入脾、肺可健脾温肺；入肺、肾者则可补益肺气、降气平喘，亦可补益肾气、纳气平喘。具体的中药包括地骨皮、太子参、西红花和桑白皮等。地骨皮功善清虚热、泻肺火；太子参擅长益气健脾、生津润肺；西红花可活血化瘀、凉血解毒；桑白皮能泻肺平喘、利水消肿。因此，本研究预测的中药符合IPF 的病机、病证与病症，也符合IPF 的临床用药逻辑，可为IPF 的临床中药运用提供思路，也对新药研发具有一定的参考价值。
而本研究还根据潜在中药预测了药物的活性成分。结果发现槲皮素、β-谷甾醇与山柰酚等中药活性成分在研发成为IPF的治疗药物方面具有极大的潜力。槲皮素可抑制ECM的形成，减少肺纤维化[41] 。槲皮素还可调节TGF-β-Smad2/3 通路，以影响巨噬细胞极性和巨噬细胞到肌成纤维细胞的转变，缓解矽肺小鼠的肺纤维化[42] 。β- 谷甾醇是植物界中含量最丰富的甾醇之一，可抑制人肺泡上皮细胞中胶原蛋白和纤连蛋白等纤维化蛋白的表达以及下调EMT 标志物，从而缓解肺部纤维化[43] 。山柰酚是源自草本植物的黄酮类化合物，可发挥抗氧化应激、抗炎和抗纤维化等作用，有效降低大鼠肝纤维化模型的α- 平滑肌肌动蛋白和I 型胶原蛋白的表达[44] 。由此可见，槲皮素、β- 谷甾醇与山柰酚均可能有抗肺部纤维化的作用，其更深层次的机制也可能与改善ECM 重塑有关。此外，本研究还对中药活性成分与IPF 特征基因进行了分子对接，结果提示槲皮素、β- 谷甾醇、山柰酚与MAOA 、CDH3 、SCARA3 之间可良好结合，以槲皮素和MAOA 的结合能最佳。这提示了中药活性成分可能自发结合IPF 特征基因的蛋白结构，影响肺组织ECM 重塑，发挥治疗IPF 的作用。
5 结论
本研究挖掘了CDH3 、MAOA 、FNDC1 、ITGBL1 和SCARA3 等IPF 特征基因，认为其可能靶向了ECM 重塑机制，也可能通过EMT 、肌成纤维细胞去分化、氧化应激等影响ECM 重塑。结合IPF “虚”和“瘀”的中医病机特点以及“养阴清热、益气补阳、活血化瘀”等治则，本研究靶向IPF 特征基因预测了地骨皮、太子参与西红花等中药供临床参考。而中药活性成分，如槲皮素、β- 谷甾醇与山柰酚等也可能通过改善ECM 重塑发挥抗纤维化的作用。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
参考文献（略）返回搜狐，查看更多
责任编辑：