基于CADD方法的复方丹参滴丸脑靶向性研究

贾朝，程敏，梁旭华

（1.商洛学院 生物医药与食品工程学院，陕西商洛 726000；2.西北大学 化工学院，陕西西安 710069）

复方丹参滴丸是由丹参、冰片、三七组成的中药滴丸。具有活血化瘀、理气止痛的作用，在临床上得到广泛应用[1]。复方丹参滴丸是世界上第一个通过FDA 临床用药审查的天然药物制剂，已被列为临床紧急治疗心血管疾病的必备药物。近年来，通过大量临床观察、药效学实验及各项指标的综合测定，表明复方丹参滴丸具有扩张心脑血管、提高心肌耐缺氧、抗血小板聚集、抗自由基损伤、改善微循环等作用。其临床应用范围逐步扩大，除已广泛用于治疗冠心病、心绞痛外，还扩大应用到脑血管疾病领域。但其防治脑血管疾病的分子机制尚未明确，故有必要对其脑靶向性物质基础和分子机制进行相关研究[2]。

脑靶向性是影响脑血管病药物疗效的主要因素之一。定量摄入情况下，脑靶向性差的药物入脑量较少，难以达到有效药物浓度，导致治疗效果不理想[3]。除了药物自身的因素，大脑中存在的一个独特的生理屏障——血脑屏障（BBB），直接影响药物的脑靶向性。BBB 是在脑和脊髓内的毛细血管与神经组织之间存在的一个调节界面（regulatory interface），它能选择性地阻止血液内大部分物质进入脑组织。BBB 的存在虽然能维持大的内环境的稳定，但同时也会阻止药物由血液进入大脑，因而很多药物成分无法进入大脑发挥疗效，这也成为研发治疗脑血管疾病药物的难点[4]。一般认为亲脂性的药物分子，比较容易通过被动扩散穿过BBB，但实际上其在脑内的浓度却很低。造成这种结果的原因是由于BBB 上ABC 转运蛋白的外排作用，导致它们被转运到脑外，其中P-糖蛋白（P-gp）起着重要的作用。P-糖蛋白是广泛分布于人体正常组织中的转运蛋白，能将内源性、外源性物质及其代谢物排出细胞。因其分布广泛及对药物的逆向转运功能，使其在药物的吸收、分布、代谢和排泄方面都具有重要意义。抑制P-糖蛋白可减少药物外排作用，增加药物在脑组织中的积累量，提高中枢神经系统疾病的治疗效果[5]。

计算机辅助药物设计方法（CADD）包括虚拟药物筛选、先导优化、靶标预测、动力学模拟等，可以降低新药研发的成本，提高研发效率，大大缩短了研发周期，达到事半功倍的效果[6-7]。为了研究丹参滴丸的脑靶向性，本文以化合物的脂水分配系数、 脑血浓度比及P-糖蛋白外排作用力大小等参数的为基础，利用CADD 的方法开展复方丹参滴丸脑靶向性物质基础和分子机制研究，为复方丹参滴丸在脑血管疾病中的临床应用提供理论依据[8-10]。

1 材料与方法

1.1 计算工具

脂质溶解度（logP）、脑血药浓度比（BB）和P-糖蛋白外排力对脑靶向性有重要影响。分别用Algps 2.1 （http://www.vcclab.org/lab/algps/） 和Preadmet（http://preadmet.bmdrc.org）对设计化合物的 logP 和 BB 进行了预测。同时，利用AutoDocking4.2 软件对各化合物与P-糖蛋白结合力进行分子对接计算[11-12]。

1.2 研究方法

1.2.1 复方丹参滴丸化学成分数据库的建立

复方丹参滴丸的化学成分信息来自TCMSP数据库（http://lsp.nwsuaf.edu.cn/tcmsp.php）。检索丹参、冰片、三七的化学成分，通过文献调研对数据进行补缺，并附加每个化学成分的生物活性资料，建立化学成分数据库。该数据库的化合物以SDF 格式呈现，化合物数目共计为111 个。

1.2.2 化合物的脂溶性（logP）、脑血浓度比（BB）在线预测

Algps2.1 软件具有在线预测化合物脂水分配系数logP 等参数的功能。计算的logP 值在2.0左右时表示化合物有较好的BBB 透过性。

Preadmet 软件可以通过预测模型的搭建得到脑血浓度比（BB）的预测数据。BB 是药物的脑血浓度比，表示为 BB＝[(Brain)/(Blood)]，这里的Brain 及Blood 分别是放射性标记的药物化合物在稳态时分散在脑部和外周血的浓度。一般认为BB>2.0为中枢神经系统高吸收；1.0

1.2.3 复方丹参滴丸化学成分与P-糖蛋白分子对接研究

AutoDocking 是常用的分子对接软件，可以计算配体分子与受体蛋白的结合力或亲和力大小，根据亲和力大小预测复方丹参滴丸化学成分被P-糖蛋白外排的优先次序。其中亲和力越大，越易被P-糖蛋白外排，从而可以使同时存在的其它药物分子的脑内浓度升高。在分子对接过程中，采用准确性较高的 LibDock 打分算法，LibDock Score 值越大，化合物与P-糖蛋白结合力越大[13]。

选用P-糖蛋白三维结构模型，序列号：4F4C。去除配体、加氢，作为分子对接的受体，配体分子选用mol2 格式，加氢，并进行能量优化。计算过程中仅考虑配体分子5Å 范围内的氨基酸残基与配体的相互作用。固定受体的几何构型，优化配体分子，将配体和受体进行分子对接，对结合能、氢键等数据，进行综合评价[14-15]。

2 结果与分析

根据软件的预测说明，一般认为logP2.0 左右时化合物有较好的BBB 透过性。复方丹参滴丸中重要的111 个化学成分中有34 个符合要求，显示在表1 中。

BB>0.1 左右时，中枢神经系统吸收处于弱至中等范围内以上，这样有可能实现较好的脑靶向性。L-异龙脑、龙脑、D-龙脑和D-异龙脑的BB 值为3.81，是34 个化合物中最高的。

复方丹参滴丸中丹参为君药，通行血脉，活血祛瘀，而丹参素是丹参药效组分的主要成分之一[16]。从表 1 可知，L-异龙脑（-49.79）、龙脑（-49.79）、D-龙脑（-49.79）、D-异龙脑（-50.88）、原儿茶酸（-66.56）和橙皮酸（-73.06）与 P-糖蛋白亲和力数值要明显优于丹参素（-76.44）。可见这些化合物与丹参素共存时被优先被泵出，从而使丹参素保留在脑内发挥治疗作用。从而使复方丹参滴丸实现脑靶向给药。

表1 丹参滴丸中脑靶向性化学成分预测结果

综合上述化合物的脂溶性（logP）、 脑血浓度比（BB）及LibDock Score 预测数值，可知复方丹参滴丸佐药冰片中的龙脑类成分L-异龙脑、 龙脑和D-龙脑最有可能实现脑靶向给药。对接结果见图1。

图1 龙脑与p-糖蛋白的受体-配体相互作用

氨基酸残基表示为线状； 龙脑表示为棍状；虚线表示氨基酸残基-配体之间形成的氢键及氨基酸残基-配体过近接触。

由图1 可见，在P-糖蛋白的活性中心，配体分子龙脑与P-糖蛋白氨基酸残基之间形成了紧密的相互作用。其相互作用包括龙脑与氨基酸残基SER1029 形成分子间氢键，与氨基酸残基THR1028，LEU1031 和 ALA910 形成了过近接触。

3 讨论与结论

复方丹参滴丸是由丹参、三七、冰片精制而成，具有活血化瘀、理气止痛的作用。丹参为君药，通行血脉，活血祛瘀。其中丹参素能够扩张外周血管，让血流量增加，具有很好的提高纤溶酶活性，延长凝血时间，抗血栓作用，是主要的药效成分之一。三七化瘀通络止痛为臣药。冰片芳香开窍，通阳定痛为佐药。从CADD 预测结果可知冰片的存在增加了复方的脑靶向性，其中龙脑类成分L-异龙脑、 龙脑、D-龙脑和D-异龙脑发挥重要作用。龙脑类成分L-异龙脑、龙脑、D-龙脑和D-异龙脑与丹参素共存时，血脑屏障上的P-gp与L-异龙脑、 龙脑、D-龙脑和D-异龙脑结合力强于丹参素，而被优先泵出脑外，从而使丹参素保留在脑内发挥治疗作用。从而使复方丹参滴丸实现脑靶向给药，这个结论与文献[17]的报道一致。所以复方丹参滴丸可以被用在脑血管疾病的临床实践中。