基于網絡藥理學及分子對接技術探討參麥注射液活性成分對細胞色素P450 的影響機制*

劉艷文，劉 黎

（湖南省腦科醫院藥學部，湖南 長沙 410007）

參麥注射液（SMI）由紅參和麥冬2 味中藥材組方，用于治療心力衰竭、肺源性心臟病、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病、病毒性心肌炎、粒細胞減少等［1］。紅參主要活性成分有皂苷類、揮發油類、糖類、氨基酸類等，具有增強免疫力、抗腫瘤、抗氧化、抗衰老、抗疲勞等作用［2］。麥冬主要活性成分有甾體皂苷類、高異黃酮類、多糖類等，具有降血糖、保護心血管系統、增強免疫力、抗炎、抗腫瘤等作用［3］。參麥注射液的有效成分為人參、麥冬皂苷及微量多糖，能降低巨噬細胞炎性反應遞質胺的釋放量，減輕對機體的損傷，增強機體體液免疫及細胞免疫應答功能，提高抗腫瘤能力［4］。細胞色素 P450（CYP450）具有氧化功能，廣泛參與外源及內源物質（藥物、致癌物質、類固醇等）的代謝。近年來已有大量關于CYP450 酶與心血管疾病相關性的報道，提示花生四烯酸的CYP450環氧化物酶代謝物環氧－二十碳三烯酸（EETs）具有心血管保護作用［5］。某些CYP450 酶的過表達與腫瘤耐藥相關，可作為抗腫瘤治療策略的代表性新靶點，且已有關于參麥注射液對 CYP450 有影響的報道［6－8］，但尚未明確其具體活性物質基礎及作用機制。本研究中通過網絡藥理學研究和分子對接技術，分析了參麥注射液活性成分對CYP450 的影響機制，為后期進行生物學試驗提供理論基礎和研究方向。現報道如下。

1 材料與方法

1.1 數據庫及運用工具

數據庫：中藥系統藥理學數據庫（TCMSP，https：／ ／tcmspw.com ／tcmsp.php）；中 藥 綜 合 數 據 庫 （TCMID，http：／ ／www.megabionet.org ／tcmid ／）；用于評估小分子的藥代動力學和藥物相似性數據庫（SIB，http：／ ／www.swissadme.ch ／）；蛋白結構數據庫（PDB，http：／ ／www.rcsb.org ／）；小 分 子 數 據 庫 （ZINC，http：／ ／zinc.docking.org ／）。

運用工具：中藥分子機制的生物信息學分析工具（BATMAN － TCM， http：／ ／bionet.ncpsb.org ／batman －tcm ／）；三維分子結構軟件（PyMol，https：／ ／pymol.org ／2 ／）；分子對接軟件（AutoDock Tools v1.5.6，http：／ ／autodock.scripps.edu）。

1.2 參麥注射液化學成分獲取

在 TCMSP 數據庫的“Herb name”輸入“紅參”“麥冬”，在 TCMID 數據庫的“Herb”輸入“HONG SHEN”“MAI DONG”，分別收集相關成分；在此基礎上，在BATMAN － TCM 數據庫的“Select input type”選“Herb”，輸入“HONG SHEN”“MAI DONG”，收集相關成分，并用于后續研究。

1.3 參麥注射液活性成分篩選

1.2 項下得到的紅參和麥冬的化學成分通過PubMed 數據庫下載其規范化的三維分子結構或Smiles ID，并輸入SIB 數據庫，整理化學成分的藥代動力學參數。口服生物利用度（OB）是藥物吸收、分布、代謝、排泄（ADME）過程中起重要作用的參數［9］。在 Swiss ADME中，胃腸道吸收的高低以OB 來表示，OB 值越高表示藥效分子進入體內后更易被吸收［10］。CYP450 和P－糖蛋白（P－gp）能在胃腸道中高度表達，且兩者的底物能相互重疊，CYP450 和P－gp 作為界定OB 的參數，進一步提高了數據的可靠性［4］。

1.4 參麥注射液活性成分配體前處理

活性成分英文名導入ZINC 數據庫或TCMSP 數據庫，以mol 格式文件下載其3D 結構；在PyMol 軟件中檢查空間結構無誤后，以pdb 格式保存；將結構件載入AutoDock Tools v 1.5.6 程序，添加原子電荷，分配原子類型，所有柔性鍵默認為可旋轉；將其保存為pdbqt 格式，作為對接配體［11］。

1.5 CYP450 受體前處理

CYP450 通過PDB 數據庫下載通過X 晶體衍射法獲取的蛋白結構，為了保證對接精度，選擇晶體解析度小于3? 且自帶小分子配體的蛋白，刪除多余的蛋白鏈和配體，加氫去除水分子，計算Gasteiger 電荷，保存為pdbqt 文件，作為分子對接的受體。

1.6 分子對接驗證

1.4 和1.5 項下得到的配體和受體使用 Autodock Tools v 1.5.6 軟件進行對接，取優勢構象進行分析，并用PyMol 作圖。

2 結果

2.1 參麥注射液活性成分

參麥注射液中紅參和麥冬的活性成分，通過TCMSP數據庫分別得到74 個和0 個，通過TCMID 數據庫分別得到9 個和57 個，通過BATMAN－TCM 數據庫分別得到9 個和10 個；刪除重復成分，最終得到155 個化學成分（紅參 88 個、麥冬 67 個）。在 Swiss ADME 中，根據藥代動力學參數OB，以胃腸道吸收高和OB≥0.55 為標準進行篩選。由于紅參的人參皂苷 Rb1（ginsenoside Rb1）、人 參 皂 苷 Rb2（ginsenoside Rb2）、人 參 皂 苷 Rc（ginsenoside Rc）、人參皂苷 Rh1（ginsenoside Rh1）、人參皂 苷 Rh2（ginsenoside Rh2）、人 參 皂 苷 Rg3（ginsenoside Rg3）等成分雖不符合以上篩選標準，但均有增強免疫的功能，且對 CYP450 酶有影響［12］，故這 6 個成分也被列為活性成分。最終，篩選得到41 個活性成分（紅參27個、麥冬14 個），用于后期分子對接的配體。詳見表1。其中，C1為（3 R，9 R，10 R）－heptadec－1－en－4，6－diyne－3，9，10 － triol；C2為（3 S，5 R，6 S，8 R，9 R，10 R，12 R，13 R，14 R，17 S）－17－ ［（2 S）－2－hydroxy－6－methylhept－5－en－2－yl］－4，4，8，10，14－pentamethyl－2，3，5，6，7，9，11，12，13，15，16，17 －dodecahydro－1H－cyclopenta［a］phenanthrene－3，6，12－triol；C3為（3 R，5 R，8 R，9 R，10 R，12 R，13 R，14 R，17 S）－17－ ［（2 S）－2－hydroxy－6－methylhept－5－en－2－yl］－4，4，8，10，14 － pentamethyl－ 2，3，5，6，7，9，11，12，13，15，16，17 － dodecahydro － 1H － cyclopenta［a］phenanthrene－3，12 － diol；C4為（3 S，5 R，8 R，9 R，10 R，12 R，13 R，14 R，17 S）－17 － ［（2 S）－2 － hydroxy－6 －methylhept－ 5 － en － 2 － yl］－4，4，8，10，14 － pentamethyl－ 2，3，5，6，7，9，11，12，13，15，16，17 －dodecahydro－1H －cyclopenta［a］phenanthrene － 3，12 － diol；C5為（3 S，5 R，6 S，8 R，9 R，10 R，12 R，13 R，14 R，17 S）－17 － ［（2 R）－2－hydroxy－6－methylhept－5－en－2－yl］－4，4，8，10，14 － pentamethyl－2，3，5，6，7，9，11，12，13，15，16，17－dodecahydro－1H －cyclopenta［a］phenanthrene－3，6，12 － triol；DNOP 為鄰苯二甲酸二正辛酯。

表1 經ADME 篩選的參麥注射液活性成分Tab.1 Active components of Shenmai Injection screened by ADME

2.2 受體蛋白

參考參麥注射液對CYP450 酶影響的相關文獻，共收集 12 個 CYP450，包括 CYP1A2，CYP2C19，CYP2B1，CYP2J3，CYP1A1，CYP1B1，CYP2C11，CYP2E1，CYP4A1，CYP4F1，CYP4F4，CYP4F5，將其中 5 個具有晶體結構的藥物代謝酶作為受體蛋白。詳見表2。

表2 具有晶體結構CYP450 亞型的受體蛋白Tab.2 CYP450 subtype receptor protein with crystal structure

2.3 分子對接驗證結果

按能量原則來實現受體與配體的相互作用，查找最佳結合模式。針對網絡分析得到參麥注射液影響CYP450 的5 個亞型分別建立對接模型，選取原配體從活性口袋里分離并進行對接，計算對接后的結合能（Score）值。Score 越低，表示配體與受體結合的構象越穩定，發生相互作用的可能性越大［13］。以 Score≤ － 5.0 kJ／mol 為篩選標準，結果見表3。活性成分中有3%與CYP2E1 對接成功，63%與CYP1A1 對接成功，74%與CYP1B1 對接成功，77%與CYP2C19 對接成功，63%與CYP1A2 對接成功。部分成分與5 個CYP450 間的對接模式見圖1。可見，ophiopogonanone D 與 CYP1A2 之間形成了2 個芳香氫鍵（ASP313 和 ASN257），與 PHF125 形成 π －π鍵；coumaran 與 CYP2E1 的氨基酸殘基PHE478 形成ππ 鍵；ophiopogonone A 與 CYP1B1 的氨基酸殘基 ASP333形成芳香氫鍵，與ASN228 形成氫鍵，與PHE231 形成2個 π －π 鍵，與 PHE134 形成 π －π 鍵；ophiopogonanone F與CYP2C19 的氨基酸殘基GLY296 形成芳香氫鍵，與PHE114 形成 π － π 鍵；DNOP 與 CYP1A1 之間形成 3個芳香氫鍵（ASP320 和 2 個PHE123），與 PHE224 形成π－π 鍵。分子對接結果顯示，在多種分子間相互作用的協助下，參麥注射液活性成分均能與CYP450 亞型的氨基酸殘基形成各種作用力而穩定結合，對CYP2E1，CYP1A1，CYP1B1，CYP2C19，CYP1A2 代謝酶活性有較明確的調節潛能。可見，參麥注射液在理論上為一種多靶點的藥物代謝酶調節劑。

圖1 參麥注射液部分成分與5 個CYP450 間的對接模式Fig.1 Docking mode among some components of Shenmai Injection and five CYP450

表3 分子對接結合能驗證結果（Score≤－5.0 kJ／mol）Tab.3 Results of the binding energy scores of molecular docking（Score≤ －5.0 kJ ／mol）

3 討論

本研究結果表明，具有較高胃腸道吸收和OB 的成分中，紅參主要包括揮發油和皂苷類成分，麥冬主要包括甾體皂苷類和高異黃酮類成分。在心血管疾病研究方面，參麥注射液通過改善心功能，抑制心肌纖維化，從而對急性心肌梗死模型大鼠發揮心肌保護作用［14］。紅參提取物可抑制乳酸脫氫酶和丙二醛釋放，提高超氧化物歧化酶活性，以及B 淋巴細胞瘤2／兔抗人單克隆抗體比值，從而減輕H2O2誘導的氧化應激損傷，減少大鼠心肌細胞凋亡［15］，但缺乏紅參具體活性成分在心血管方面的研究。麥冬活性成分對試驗性心肌梗死及腦缺血損傷均有保護作用［16］。麥冬皂苷D 為麥冬的主要有效成分之一，可通過降低DOX 誘導活性氧累積，緩解內質網應激，而對心肌產生保護作用［17］。在腫瘤研究方面，參麥注射液通過促進白細胞生成，抑制腫瘤生長，調節免疫功能，從而達到增強抗腫瘤的作用［18］。麥冬的有效成分麥冬皂苷B 能抑制人黑色素瘤A375 細胞增殖，誘導細胞凋亡［19］。此外，麥冬中的標志性成分高異黃酮具有良好的抗腫瘤活性，是抗腫瘤的藥效物質。紅參提取物通過調節lncRNA，從而達到抑制癌細胞增殖的作用［20］。

分子對接結果表明，與 CYP1A2，CYP2C19，CYP1A1，CYP1B1，CYP2E1 亞型具有較好結合活性的成分為麥冬的麥冬皂苷類成分。心血管疾病研究方面，麥冬皂苷D 通過誘導CYP2J3，增強內質網鈣調蛋白SERCA2a 的活性，升高內質網鈣離子水平，從而改善大鼠心肌細胞的心衰表現［21］。CYP2C19 基因分型可用來指導老年患者心腦血管二級預防中抗血小板藥物的應用，麥冬皂苷D 與CYP2C19 結合活性最低（Score ＝ － 9.6），提示配體與受體結合的構象越穩定，發生相互作用的可能性就越大。但麥冬皂苷D 是否通過影響CYP2C19 活性而改善心血管疾病，有待進一步試驗驗證。據報道，麥冬誘導CYP2E1 和 CYP1A2 活性［22］，參麥注射液、紅參注射液、麥冬注射液均上調了CYP2E1 mRNA 的表達，表明參麥注射液對CYP2E1 的誘導作用可能由復方中的紅參和麥冬共同貢獻［7］。可見，這些中藥可使經由這些酶代謝藥物的代謝活性增強，消除加快，難以達到有效的血藥濃度，故應注意調整這些藥物的使用劑量或換用其他藥物。但紅參具體的活性成分作用于CYP450 而影響心血管疾病的研究報道較少。以上結果為參麥注射液活性成分通過影響CYP450，從而發揮心血管保護作用的預測結果提供了佐證。在腫瘤研究方面，雖然有研究報道參麥注射液、紅參、麥冬及其活性成分均具有抗腫瘤作用，某些CYP450 酶可作為抗腫瘤治療策略的代表性新靶點，但參麥注射液、紅參、麥冬及其活性成分是否影響CYP450 的活性，從而達到抗腫瘤作用，尚缺少相關研究。

綜上所述，本研究雖可分析出部分參麥注射液對CYP450 的影響機制，但網絡藥理學和分子對接技術有一定局限性，體內外藥理學、藥效學和作用靶點均需進一步的試驗驗證。