基于网络药理学及分子对接技术探讨参麦注射液活性成分对细胞色素P450 的影响机制*

刘艳文，刘 黎

（湖南省脑科医院药学部，湖南 长沙 410007）

参麦注射液（SMI）由红参和麦冬2 味中药材组方，用于治疗心力衰竭、肺源性心脏病、冠状动脉粥样硬化性心脏病、病毒性心肌炎、粒细胞减少等［1］。红参主要活性成分有皂苷类、挥发油类、糖类、氨基酸类等，具有增强免疫力、抗肿瘤、抗氧化、抗衰老、抗疲劳等作用［2］。麦冬主要活性成分有甾体皂苷类、高异黄酮类、多糖类等，具有降血糖、保护心血管系统、增强免疫力、抗炎、抗肿瘤等作用［3］。参麦注射液的有效成分为人参、麦冬皂苷及微量多糖，能降低巨噬细胞炎性反应递质胺的释放量，减轻对机体的损伤，增强机体体液免疫及细胞免疫应答功能，提高抗肿瘤能力［4］。细胞色素 P450（CYP450）具有氧化功能，广泛参与外源及内源物质（药物、致癌物质、类固醇等）的代谢。近年来已有大量关于CYP450 酶与心血管疾病相关性的报道，提示花生四烯酸的CYP450环氧化物酶代谢物环氧－二十碳三烯酸（EETs）具有心血管保护作用［5］。某些CYP450 酶的过表达与肿瘤耐药相关，可作为抗肿瘤治疗策略的代表性新靶点，且已有关于参麦注射液对 CYP450 有影响的报道［6－8］，但尚未明确其具体活性物质基础及作用机制。本研究中通过网络药理学研究和分子对接技术，分析了参麦注射液活性成分对CYP450 的影响机制，为后期进行生物学试验提供理论基础和研究方向。现报道如下。

1 材料与方法

1.1 数据库及运用工具

数据库：中药系统药理学数据库（TCMSP，https：／ ／tcmspw.com ／tcmsp.php）；中 药 综 合 数 据 库 （TCMID，http：／ ／www.megabionet.org ／tcmid ／）；用于评估小分子的药代动力学和药物相似性数据库（SIB，http：／ ／www.swissadme.ch ／）；蛋白结构数据库（PDB，http：／ ／www.rcsb.org ／）；小 分 子 数 据 库 （ZINC，http：／ ／zinc.docking.org ／）。

运用工具：中药分子机制的生物信息学分析工具（BATMAN － TCM， http：／ ／bionet.ncpsb.org ／batman －tcm ／）；三维分子结构软件（PyMol，https：／ ／pymol.org ／2 ／）；分子对接软件（AutoDock Tools v1.5.6，http：／ ／autodock.scripps.edu）。

1.2 参麦注射液化学成分获取

在 TCMSP 数据库的“Herb name”输入“红参”“麦冬”，在 TCMID 数据库的“Herb”输入“HONG SHEN”“MAI DONG”，分别收集相关成分；在此基础上，在BATMAN － TCM 数据库的“Select input type”选“Herb”，输入“HONG SHEN”“MAI DONG”，收集相关成分，并用于后续研究。

1.3 参麦注射液活性成分筛选

1.2 项下得到的红参和麦冬的化学成分通过PubMed 数据库下载其规范化的三维分子结构或Smiles ID，并输入SIB 数据库，整理化学成分的药代动力学参数。口服生物利用度（OB）是药物吸收、分布、代谢、排泄（ADME）过程中起重要作用的参数［9］。在 Swiss ADME中，胃肠道吸收的高低以OB 来表示，OB 值越高表示药效分子进入体内后更易被吸收［10］。CYP450 和P－糖蛋白（P－gp）能在胃肠道中高度表达，且两者的底物能相互重叠，CYP450 和P－gp 作为界定OB 的参数，进一步提高了数据的可靠性［4］。

1.4 参麦注射液活性成分配体前处理

活性成分英文名导入ZINC 数据库或TCMSP 数据库，以mol 格式文件下载其3D 结构；在PyMol 软件中检查空间结构无误后，以pdb 格式保存；将结构件载入AutoDock Tools v 1.5.6 程序，添加原子电荷，分配原子类型，所有柔性键默认为可旋转；将其保存为pdbqt 格式，作为对接配体［11］。

1.5 CYP450 受体前处理

CYP450 通过PDB 数据库下载通过X 晶体衍射法获取的蛋白结构，为了保证对接精度，选择晶体解析度小于3Å 且自带小分子配体的蛋白，删除多余的蛋白链和配体，加氢去除水分子，计算Gasteiger 电荷，保存为pdbqt 文件，作为分子对接的受体。

1.6 分子对接验证

1.4 和1.5 项下得到的配体和受体使用 Autodock Tools v 1.5.6 软件进行对接，取优势构象进行分析，并用PyMol 作图。

2 结果

2.1 参麦注射液活性成分

参麦注射液中红参和麦冬的活性成分，通过TCMSP数据库分别得到74 个和0 个，通过TCMID 数据库分别得到9 个和57 个，通过BATMAN－TCM 数据库分别得到9 个和10 个；删除重复成分，最终得到155 个化学成分（红参 88 个、麦冬 67 个）。在 Swiss ADME 中，根据药代动力学参数OB，以胃肠道吸收高和OB≥0.55 为标准进行筛选。由于红参的人参皂苷 Rb1（ginsenoside Rb1）、人 参 皂 苷 Rb2（ginsenoside Rb2）、人 参 皂 苷 Rc（ginsenoside Rc）、人参皂苷 Rh1（ginsenoside Rh1）、人参皂 苷 Rh2（ginsenoside Rh2）、人 参 皂 苷 Rg3（ginsenoside Rg3）等成分虽不符合以上筛选标准，但均有增强免疫的功能，且对 CYP450 酶有影响［12］，故这 6 个成分也被列为活性成分。最终，筛选得到41 个活性成分（红参27个、麦冬14 个），用于后期分子对接的配体。详见表1。其中，C1为（3 R，9 R，10 R）－heptadec－1－en－4，6－diyne－3，9，10 － triol；C2为（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为（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为（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为（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 为邻苯二甲酸二正辛酯。

表1 经ADME 筛选的参麦注射液活性成分Tab.1 Active components of Shenmai Injection screened by ADME

2.2 受体蛋白

参考参麦注射液对CYP450 酶影响的相关文献，共收集 12 个 CYP450，包括 CYP1A2，CYP2C19，CYP2B1，CYP2J3，CYP1A1，CYP1B1，CYP2C11，CYP2E1，CYP4A1，CYP4F1，CYP4F4，CYP4F5，将其中 5 个具有晶体结构的药物代谢酶作为受体蛋白。详见表2。

表2 具有晶体结构CYP450 亚型的受体蛋白Tab.2 CYP450 subtype receptor protein with crystal structure

2.3 分子对接验证结果

按能量原则来实现受体与配体的相互作用，查找最佳结合模式。针对网络分析得到参麦注射液影响CYP450 的5 个亚型分别建立对接模型，选取原配体从活性口袋里分离并进行对接，计算对接后的结合能（Score）值。Score 越低，表示配体与受体结合的构象越稳定，发生相互作用的可能性越大［13］。以 Score≤ － 5.0 kJ／mol 为筛选标准，结果见表3。活性成分中有3%与CYP2E1 对接成功，63%与CYP1A1 对接成功，74%与CYP1B1 对接成功，77%与CYP2C19 对接成功，63%与CYP1A2 对接成功。部分成分与5 个CYP450 间的对接模式见图1。可见，ophiopogonanone D 与 CYP1A2 之间形成了2 个芳香氢键（ASP313 和 ASN257），与 PHF125 形成 π －π键；coumaran 与 CYP2E1 的氨基酸残基PHE478 形成ππ 键；ophiopogonone A 与 CYP1B1 的氨基酸残基 ASP333形成芳香氢键，与ASN228 形成氢键，与PHE231 形成2个 π －π 键，与 PHE134 形成 π －π 键；ophiopogonanone F与CYP2C19 的氨基酸残基GLY296 形成芳香氢键，与PHE114 形成 π － π 键；DNOP 与 CYP1A1 之间形成 3个芳香氢键（ASP320 和 2 个PHE123），与 PHE224 形成π－π 键。分子对接结果显示，在多种分子间相互作用的协助下，参麦注射液活性成分均能与CYP450 亚型的氨基酸残基形成各种作用力而稳定结合，对CYP2E1，CYP1A1，CYP1B1，CYP2C19，CYP1A2 代谢酶活性有较明确的调节潜能。可见，参麦注射液在理论上为一种多靶点的药物代谢酶调节剂。

图1 参麦注射液部分成分与5 个CYP450 间的对接模式Fig.1 Docking mode among some components of Shenmai Injection and five CYP450

表3 分子对接结合能验证结果（Score≤－5.0 kJ／mol）Tab.3 Results of the binding energy scores of molecular docking（Score≤ －5.0 kJ ／mol）

3 讨论

本研究结果表明，具有较高胃肠道吸收和OB 的成分中，红参主要包括挥发油和皂苷类成分，麦冬主要包括甾体皂苷类和高异黄酮类成分。在心血管疾病研究方面，参麦注射液通过改善心功能，抑制心肌纤维化，从而对急性心肌梗死模型大鼠发挥心肌保护作用［14］。红参提取物可抑制乳酸脱氢酶和丙二醛释放，提高超氧化物歧化酶活性，以及B 淋巴细胞瘤2／兔抗人单克隆抗体比值，从而减轻H2O2诱导的氧化应激损伤，减少大鼠心肌细胞凋亡［15］，但缺乏红参具体活性成分在心血管方面的研究。麦冬活性成分对试验性心肌梗死及脑缺血损伤均有保护作用［16］。麦冬皂苷D 为麦冬的主要有效成分之一，可通过降低DOX 诱导活性氧累积，缓解内质网应激，而对心肌产生保护作用［17］。在肿瘤研究方面，参麦注射液通过促进白细胞生成，抑制肿瘤生长，调节免疫功能，从而达到增强抗肿瘤的作用［18］。麦冬的有效成分麦冬皂苷B 能抑制人黑色素瘤A375 细胞增殖，诱导细胞凋亡［19］。此外，麦冬中的标志性成分高异黄酮具有良好的抗肿瘤活性，是抗肿瘤的药效物质。红参提取物通过调节lncRNA，从而达到抑制癌细胞增殖的作用［20］。

分子对接结果表明，与 CYP1A2，CYP2C19，CYP1A1，CYP1B1，CYP2E1 亚型具有较好结合活性的成分为麦冬的麦冬皂苷类成分。心血管疾病研究方面，麦冬皂苷D 通过诱导CYP2J3，增强内质网钙调蛋白SERCA2a 的活性，升高内质网钙离子水平，从而改善大鼠心肌细胞的心衰表现［21］。CYP2C19 基因分型可用来指导老年患者心脑血管二级预防中抗血小板药物的应用，麦冬皂苷D 与CYP2C19 结合活性最低（Score ＝ － 9.6），提示配体与受体结合的构象越稳定，发生相互作用的可能性就越大。但麦冬皂苷D 是否通过影响CYP2C19 活性而改善心血管疾病，有待进一步试验验证。据报道，麦冬诱导CYP2E1 和 CYP1A2 活性［22］，参麦注射液、红参注射液、麦冬注射液均上调了CYP2E1 mRNA 的表达，表明参麦注射液对CYP2E1 的诱导作用可能由复方中的红参和麦冬共同贡献［7］。可见，这些中药可使经由这些酶代谢药物的代谢活性增强，消除加快，难以达到有效的血药浓度，故应注意调整这些药物的使用剂量或换用其他药物。但红参具体的活性成分作用于CYP450 而影响心血管疾病的研究报道较少。以上结果为参麦注射液活性成分通过影响CYP450，从而发挥心血管保护作用的预测结果提供了佐证。在肿瘤研究方面，虽然有研究报道参麦注射液、红参、麦冬及其活性成分均具有抗肿瘤作用，某些CYP450 酶可作为抗肿瘤治疗策略的代表性新靶点，但参麦注射液、红参、麦冬及其活性成分是否影响CYP450 的活性，从而达到抗肿瘤作用，尚缺少相关研究。

综上所述，本研究虽可分析出部分参麦注射液对CYP450 的影响机制，但网络药理学和分子对接技术有一定局限性，体内外药理学、药效学和作用靶点均需进一步的试验验证。