仙鶴延齡方抗腫瘤活性的計(jì)算藥理學(xué)*

姜明,鄭啓盛,于光允,龍偉,劉培勛

(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院、北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所,天津市放射醫(yī)學(xué)與分子核醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300192)

·藥物研究·

仙鶴延齡方抗腫瘤活性的計(jì)算藥理學(xué)*

姜明,鄭啓盛,于光允,龍偉,劉培勛

(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院、北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所,天津市放射醫(yī)學(xué)與分子核醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300192)

目的 研究仙鶴延齡方抗腫瘤活性的分子機(jī)制。方法采用分子對(duì)接、生物網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、化學(xué)空間技術(shù)和藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)預(yù)測(cè)等計(jì)算藥理學(xué)方法研究仙鶴延齡方中241個(gè)小分子化合物的作用機(jī)制。結(jié)果仙鶴延齡方大部分分子具有良好的類(lèi)藥性質(zhì);仙鶴延齡方中小分子在化學(xué)空間中的分布表明,該方中大部分活性分子具有相似活性,說(shuō)明仙鶴延齡方組方科學(xué);仙鶴延齡方中既存在一個(gè)分子與多個(gè)靶蛋白的相互作用,也存在不同分子作用于同一個(gè)蛋白的現(xiàn)象,例如靶點(diǎn)環(huán)氧化酶-2(COX-2)與40個(gè)小分子存在相互作用,分子兒茶素與COX-2等5個(gè)靶點(diǎn)存在相互作用。結(jié)論該結(jié)果有助于理解仙鶴延齡方抗腫瘤活性復(fù)雜的作用機(jī)制。

仙鶴延齡方;抗腫瘤;分子對(duì)接;生物網(wǎng)絡(luò);化學(xué)空間

仙鶴延齡方是由仙鶴草、白花蛇舌草、甘草和白英組成的具有抗腫瘤作用的臨床經(jīng)驗(yàn)方化裁而成,該方具有清熱解毒、攻堅(jiān)散結(jié)、祛瘀止痛功效,主治因氣滯血瘀、痰凝毒聚而導(dǎo)致的各種實(shí)體瘤,對(duì)肝癌、肺癌、乳腺癌、宮頸癌等效果尤佳。筆者通過(guò)體外研究發(fā)現(xiàn),仙鶴延齡方中總黃酮提取物對(duì)人乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)、人肝癌細(xì)胞(HepG-2)和人卵巢透明細(xì)胞癌細(xì)胞(ES-2)這3個(gè)腫瘤細(xì)胞系的半數(shù)抑制濃度(50% inhibitory concentration,IC50)分別為24.948,31.569和6.923 μg·mL-1,說(shuō)明仙鶴延齡方中總黃酮對(duì)3個(gè)腫瘤細(xì)胞系都有較好的抑制效果。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn),仙鶴延齡方總黃酮對(duì)荷肝癌22(H-22)小鼠腫瘤生長(zhǎng)有劑量依賴的抑制作用,當(dāng)總黃酮給藥劑量在60 mg·kg-1時(shí),其對(duì)H-22的抑制率為72.09%[1]。筆者在本實(shí)驗(yàn)中嘗試運(yùn)用分子對(duì)接、生物網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和化學(xué)空間技術(shù)研究仙鶴延齡方化學(xué)成分與多個(gè)腫瘤相關(guān)靶點(diǎn)之間的相互作用,結(jié)合仙鶴延齡方中小分子吸收、分布、代謝、排泄和毒性(absorption,distribution,metabolism, excretion and toxicity,ADME/T)性質(zhì)預(yù)測(cè),以期研究仙鶴延齡方抗腫瘤物質(zhì)基礎(chǔ),詮釋其多靶點(diǎn)作用機(jī)制,為腫瘤治療提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 中藥小分子配體的準(zhǔn)備 根據(jù)仙鶴延齡方藥味組成,從中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所化學(xué)專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)子庫(kù)中藥與有效成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)和Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Database中檢索仙鶴草、白花蛇舌草、甘草和白英化學(xué)成分,通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)缺[2],并附加每個(gè)化學(xué)成分已有的生物活性數(shù)據(jù),建立化學(xué)分子數(shù)據(jù)庫(kù),該數(shù)據(jù)庫(kù)以SDF格式呈現(xiàn),小分子配體共計(jì)241個(gè),其中黃酮類(lèi)分子106個(gè)。在Schrodinger軟件Maestro平臺(tái)上搭建小分子分子模型,應(yīng)用Ligprep對(duì)每個(gè)小分子配體進(jìn)行相關(guān)處理,選擇OPLS_2005力場(chǎng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

1.2 蛋白質(zhì)靶點(diǎn)的準(zhǔn)備 通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研,選取15個(gè)與腫瘤相關(guān)的酶和受體作為研究靶點(diǎn),包括表皮生長(zhǎng)因子受體(epithelial growth factor receptor,EGFR)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體(vascular endothelial growth factor receptor,VEGFR)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、周期蛋白依賴性蛋白激酶2(cyclin-dependent protein kinases 2,CDK2)、局部黏著斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)、法尼基轉(zhuǎn)移酶(farnesyl transferase,FTase)、環(huán)氧化酶2(cyclooxygenase 2,COX-2)、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)、凋亡抑制基因(B-Cell Lymphoma-extra large,BCL-xl)、P38、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶2(extracellular signal regulated kinase 2,ERK2)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogenactived protein kinase,MEK)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)、整合素(integrin α5β3)、核因子-κB抑制劑(inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase subunit beta,IKK2)。在結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)研究室(the research collaboratory for structural bioinformatics,RSCB)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索以上15個(gè)靶點(diǎn)對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì),得到晶體結(jié)構(gòu)(表1)。

1.3 分子對(duì)接過(guò)程

1.3.1 靶點(diǎn)的準(zhǔn)備 使用Schr?dinger中蛋白質(zhì)蛋白準(zhǔn)備模塊Protein Preparation Wizard對(duì)靶點(diǎn)蛋白進(jìn)行處理、加氫、調(diào)整鍵序,選用OPLS_2005進(jìn)行能量最小化處理至均方根偏差(root-mean-square deviation, RMSD)為0.3 nm,以減少蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)沖突,對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行相關(guān)處理和結(jié)構(gòu)優(yōu)化;應(yīng)用Glide模塊Receptor grid generation面板生成活性口袋,具體參數(shù)設(shè)置為:以蛋白晶體中的原配體為中心生成格點(diǎn),蛋白和配體間Coulomb-van der Waals(vdW)范圍設(shè)定為1.0/0.8。由于FTase活性口袋中含有金屬鋅離子(Zn2+),且Zn2+與配體的相互作用對(duì)于酶活性抑制有著顯著的相關(guān)作用,所以在形成格點(diǎn)時(shí)要加以限制,其他操作與上述步驟相同。

表1 與腫瘤相關(guān)的蛋白Tab.1 Tumor-related protein

1.3.2 分子對(duì)接與打分 采用Glide/Ligand Docking將準(zhǔn)備好的仙鶴延齡方中的小分子配體與上述處理好的15個(gè)靶點(diǎn)進(jìn)行分子對(duì)接,選擇標(biāo)準(zhǔn)精度(standard precision,SP),柔性對(duì)接,以對(duì)接評(píng)分G-Score來(lái)評(píng)價(jià)分子與靶點(diǎn)之間的相互作用,G-Score分值越低,表明分子與靶點(diǎn)相互作用越強(qiáng)。仙鶴延齡方中小分子配體與靶點(diǎn)對(duì)接完后,采用Ligprep對(duì)靶點(diǎn)蛋白質(zhì)晶體中原配體進(jìn)行處理,然后分別與15個(gè)靶點(diǎn)進(jìn)行對(duì)接,得到的對(duì)接評(píng)分G-Score作為參照,用于評(píng)價(jià)仙鶴延齡方中小分子配體與靶點(diǎn)的對(duì)接結(jié)果。

1.4 分子靶蛋白網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 根據(jù)分子對(duì)接計(jì)算結(jié)果,以靶蛋白復(fù)合物中的原配體對(duì)接分?jǐn)?shù)為閾值,打分高于此閾值的小分子即認(rèn)為具有活性,再?gòu)闹谐槿≥^高得分(G-Score≥8)的分子與靶蛋白導(dǎo)入Cytoscape 3.0.1版網(wǎng)絡(luò)分析軟件[3],構(gòu)建仙鶴延齡方分子與靶蛋白作用網(wǎng)絡(luò),其中分子、靶蛋白用節(jié)點(diǎn)(node)表示,邊(edge)表示分子與靶蛋白間的相互關(guān)系,某個(gè)分子與某個(gè)靶蛋白存在相互作用,則它們就會(huì)通過(guò)edge連接起來(lái),之后進(jìn)一步通過(guò)Cytoscape軟件中的network analyzer插件分析網(wǎng)絡(luò)特征:網(wǎng)絡(luò)度(degree)、網(wǎng)絡(luò)密度(network density)、最短路徑等,預(yù)測(cè)仙鶴延齡方可能的活性分子群、潛在靶蛋白等。

1.5 仙鶴延齡方化學(xué)空間的構(gòu)建與分析

1.5.1 描述符計(jì)算 基于仙鶴延齡方小分子化合物與靶蛋白的對(duì)接結(jié)果,構(gòu)建仙鶴延齡方化學(xué)空間。把15個(gè)靶點(diǎn)每一個(gè)靶點(diǎn)看作一個(gè)描述符,每一個(gè)描述符作為一個(gè)維度,所有的小分子化合物分布在一個(gè)多維化學(xué)空間。

1.5.2 化學(xué)空間降維 將小分子241個(gè)與靶蛋白15個(gè)的對(duì)接打分G-Score數(shù)值導(dǎo)入SPSS13.0版數(shù)據(jù)分析軟件中,采用主成分分析(principal component analysis,PCA)方法,對(duì)15個(gè)描述通過(guò)相關(guān)矩陣、對(duì)角化得到特征值和特征向量,用特征向量矩陣作為一個(gè)變換矩陣變換數(shù)據(jù)把大部分信息代進(jìn)相關(guān)。

對(duì)矩陣新成分中的3個(gè)成分進(jìn)行作圖,從而將多維描述符的數(shù)據(jù)有效地映射到三維圖上,最后選出的3個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)到80%,說(shuō)明前3個(gè)主成分基本包含了全部指標(biāo)具有的信息。由此形成仙鶴延齡方的三維化學(xué)空間。

1.6 藥動(dòng)學(xué)特征預(yù)測(cè) 根據(jù)“Lipinskis rule of five”規(guī)則,分析仙鶴延齡方中分子的類(lèi)藥性質(zhì)。采用Discovery Studio 2.5中的ADME/T模塊,分析仙鶴延齡方中所含分子的相對(duì)分子質(zhì)量、氫鍵受體、氫鍵供體、脂水分配系數(shù),并計(jì)算肝毒性、人細(xì)胞色素P4502D6酶結(jié)合、被動(dòng)的腸內(nèi)吸收性、25℃下水溶性性質(zhì),初步分析仙鶴延齡方藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)。

2 結(jié)果

2.1 仙鶴延齡方所含小分子與靶蛋白相互作用 虛擬篩選結(jié)果顯示,仙鶴延齡方中136個(gè)分子和15個(gè)靶點(diǎn)有較好作用,說(shuō)明仙鶴延齡方中存在多種能防治腫瘤的有效小分子化合物,顯示仙鶴延齡方多活性化合物多靶點(diǎn)作用特點(diǎn)。在上述136個(gè)有效分子中,有69個(gè)分子屬于黃酮類(lèi)分子,說(shuō)明仙鶴延齡方中黃酮類(lèi)分子具有很好的抗腫瘤活性,也和本實(shí)驗(yàn)室之前的結(jié)果相對(duì)應(yīng)。

為進(jìn)一步闡明復(fù)方中化合物與靶點(diǎn)的作用情況,筆者對(duì)篩選出來(lái)的活性分子采用Cytoscape軟件網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù),做出復(fù)方分子與靶蛋白的網(wǎng)絡(luò)分布圖(圖1)。從圖1中可以更加形象地看出,復(fù)方中既存在一個(gè)分子與多個(gè)靶蛋白的相互作用,也存在不同分子作用于同一個(gè)蛋白的現(xiàn)象,這符合中藥作用特點(diǎn)。利用Cytoscape自帶的network analyzer插件分析仙鶴延齡方分子靶蛋白作用網(wǎng)絡(luò),得到重要參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表2)。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的度值代表與該節(jié)點(diǎn)相連的邊的數(shù)量[4]。節(jié)點(diǎn)度值越大,表明節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中越重要[5]。通過(guò)分析靶蛋白和小分子化合物節(jié)點(diǎn)度值預(yù)測(cè)仙鶴延齡方抗腫瘤活性的可能作用機(jī)制。

腫瘤發(fā)生和發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的病理過(guò)程,受到多種因素的調(diào)節(jié)。其中,新血管生成和腫瘤炎癥反應(yīng)已經(jīng)被認(rèn)為是腫瘤的兩個(gè)標(biāo)志[6-7]。從靶蛋白的節(jié)點(diǎn)分析,iNOS、COX-2、P38和VEGF的度值較大,說(shuō)明仙鶴延齡方能協(xié)同作用于這幾個(gè)靶點(diǎn),表明仙鶴延齡方可能通過(guò)抑制腫瘤炎癥反應(yīng)和血管生成等發(fā)揮抗腫瘤活性。

從化合物的節(jié)點(diǎn)分析,仙鶴延齡方中有56個(gè)分子與≥3個(gè)靶點(diǎn)存在較好的相互作用,表3中顯示的是度值較大的節(jié)點(diǎn)分子。例如仙鶴草中兒茶素與COX-2、iNOS、JNK、VEGF、P38這5個(gè)靶蛋白存在較強(qiáng)的相互作用;甘草中的新西蘭牡荊苷與COX-2、CDK-2、JNK、ERK、EGFR和VEGFR等6個(gè)靶蛋白產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用;甘草中的異槲皮苷對(duì)iNOS、CKD2、JNK、ERK、IKK2、EGFR、VEGFR等7個(gè)靶點(diǎn)都有較好的相互作用。已有文獻(xiàn)報(bào)道,兒茶素能作用于COX-2、iNOS、VEGF等靶點(diǎn),發(fā)揮抗炎抗腫瘤作用[8-9];新西蘭牡荊苷能作用于COX-2、EGFR等靶蛋白,具有良好的抗腫瘤活性[10-11];異槲皮苷能作用于JNK、EGFR等蛋白質(zhì)靶點(diǎn),從而發(fā)揮抗腫瘤作用[12-13],這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合。已有研究發(fā)現(xiàn),芹菜素-7-O-葡萄糖苷、山奈酚-3-葡萄糖苷等分子具有良好的抗腫瘤活性[14-15]。這些分子都屬于黃酮類(lèi)分子,既與本實(shí)驗(yàn)室之前的研究相符,也說(shuō)明仙鶴延齡方中含有多種抗腫瘤活性良好的小分子化合物。

一些分子如山奈酚-7-O-鼠李糖苷(圖2A),從其節(jié)點(diǎn)度值可知具有良好的抗腫瘤潛質(zhì)。目前關(guān)于山奈酚-7-O-鼠李糖苷的抗腫瘤活性,筆者尚未見(jiàn)報(bào)道,但已有大量文獻(xiàn)報(bào)道其母核結(jié)構(gòu)山奈酚(圖2B)具有良好的抗腫瘤活性[16-17]。一些糖苷類(lèi)天然產(chǎn)物往往需要在體內(nèi)代謝,糖苷鍵斷裂,釋放出母核結(jié)構(gòu)而發(fā)揮生物學(xué)活性。這也提示,山奈酚-7-O-鼠李糖苷這類(lèi)化合物可能具有抗腫瘤活性,值得深入研究。

2.2 仙鶴延齡方化學(xué)空間構(gòu)建與分析 化學(xué)空間是通過(guò)一系列特定選擇的描述符描述化合物性質(zhì)形成的多維描述符空間[18]?；瘜W(xué)空間技術(shù)對(duì)于中藥復(fù)方這種復(fù)雜體系的宏觀描述具有一定優(yōu)勢(shì),它能夠從可視的角度展現(xiàn)中藥復(fù)方在化學(xué)意義上的定位與功能。筆者借助化學(xué)空間的手段,可以觀察到一個(gè)中藥復(fù)方的整體化學(xué)性質(zhì)與功能趨向,從而指導(dǎo)推進(jìn)中藥復(fù)方在現(xiàn)代藥理學(xué)意義上的重新定義與功能延展。

EGFR:表皮生長(zhǎng)因子受體;VEGFR:血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體;VEGF:血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子;CDK2:周期蛋白依賴性蛋白激酶2; FAK:局部黏著斑激酶;FTase:法尼基轉(zhuǎn)移酶;COX-2:環(huán)氧合酶2;iNOS:誘導(dǎo)性一氧化氮合酶;BCL-xl:凋亡抑制基因;ERK2:胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶;MEK:絲裂原活化蛋白激酶;JNK:c-Jun氨基末端激酶;integrin α5β3:整合素;IKK2:核因子-κB抑制劑圖1 仙鶴延齡方化合物-靶點(diǎn)相互作用網(wǎng)絡(luò)EGFR:epithelial growth factor receptor;VEGFR:vascular endothelial growth factor receptor;VEGF:vascular endothelial growth factor; CDK2:cyclin-dependent protein kinases 2;FAK:focal adhesion kinase;FTase:farnesyl transferase;COX-2:cyclooxygenase 2;iNOS: inducible nitric oxide synthase;BCL-xl:B-Cell Lymphoma-extra large;ERK2:extracellular signal regulated kinase 2;MEK:mitogenactived protein kinase;JNK:c-Jun N-terminal kinase;integrin α5β3:integrin α5β3;IKK2:Inhibitor of Nuclear Factor kappa-B kinase subunitbetaFig.1 Xianhe yanling recipe compound-target interaction network

表2 仙鶴延齡方化合物-靶點(diǎn)相互作用網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)Tab.2 Parameters of xianhe yanling recipe compoundstarget interaction network

筆者在本實(shí)驗(yàn)中利用化學(xué)空間技術(shù),把15個(gè)靶點(diǎn)中的每個(gè)靶作為一個(gè)描述符,每個(gè)描述符作為維度,構(gòu)建仙鶴延齡方所含的241個(gè)小分子化合物的化學(xué)空間。在此化學(xué)空間中,功能相近的化學(xué)實(shí)體在一定的化學(xué)空間中往往存在分類(lèi)聚集的趨向,而彼此有聯(lián)系的對(duì)象也常常在化學(xué)空間通過(guò)空間分布狀態(tài)表現(xiàn)出這種聯(lián)系。利用PCA對(duì)構(gòu)建的多維空間進(jìn)行降維處理,得到主成分1(PC1)-主成分2(PC2)-主成分3(PC3)的三維空間分布,PC1、PC2和PC3的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到81.004%,見(jiàn)圖3。從仙鶴延齡方的化學(xué)空間圖中可以發(fā)現(xiàn),復(fù)方中各個(gè)分子在化學(xué)空間中的分布有疏有密,但有相當(dāng)大一部分分子聚集在化學(xué)空間的特定區(qū)域,說(shuō)明仙鶴延齡方中包含相當(dāng)一部分作用機(jī)制相似的抗腫瘤活性分子,這與虛擬篩選結(jié)果相符,也說(shuō)明仙鶴延齡方組方科學(xué)。

2.3 仙鶴延齡方的藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)初步分析 根據(jù)“rule of five”規(guī)則[19],口服藥物的描述符具有以下特點(diǎn):相對(duì)分子質(zhì)量(relative molecular mass)＜500,氫鍵給體數(shù)目(number of H bond donors)＜5,氫鍵受體數(shù)目(number of H bond receptors)＜10,脂水分配系數(shù)(AlogP98)＜5。如果違反過(guò)多,則藥物的溶解性和腸吸收能力會(huì)受到限制。從表4中各分子描述符的平均值及其中位數(shù)可知,仙鶴延齡方含有的化合物中,平均相對(duì)分子質(zhì)量477.06,中值416.64;氫鍵給體數(shù)目平均值4.53,中值4;氫鍵受體數(shù)目平均值8.21,中值6;脂水分配系數(shù)平均值3.02,中值3.14;說(shuō)明仙鶴延齡方含有的化合物具有較好的類(lèi)藥性質(zhì)。

A.山奈酚-7-O-鼠李糖苷;B.山奈酚圖2 山奈酚-7-O-鼠李糖苷和山奈酚的結(jié)構(gòu)A.structure of kaempferol-7-O-rhamnoside and picture;B.structure of kaempferolFig.2 Structures of kaempferol-7-O-rhamnoside and kaempferol

表3 仙鶴延齡方化合物-靶點(diǎn)相互作用網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點(diǎn)的度值Tab.3 Part degree value of nodes in XHYLR compounds-targets interaction networks

圖3 仙鶴延齡方的化學(xué)空間Fig.3 Chemical space of xianhe yanling recipe

藥動(dòng)學(xué)特征預(yù)測(cè)結(jié)果顯示,70.12%的化合物有可以接受的水溶性,63.49%的化合物腸吸收性良好。水溶性和腸吸收說(shuō)明仙鶴延齡方作為口服制劑合理。但預(yù)測(cè)的肝毒性和細(xì)胞色素P450(cytochrome)2D6酶抑制藥結(jié)果與臨床試驗(yàn)不一致?？赡芘c仙鶴延齡方中的有毒化合物含量低,人體二次代謝及配伍后藥物溶解度增加,從而起到增效減毒作用等有關(guān)。

3 討論

從分子對(duì)接結(jié)果和仙鶴延齡方分子-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)可以看出,仙鶴延齡方中的小分子化合物既存在能作用于多個(gè)靶點(diǎn)的分子,也存在多個(gè)分子作用于一個(gè)靶點(diǎn)的現(xiàn)象,說(shuō)明仙鶴延齡方具有良好的抗腫瘤活性,也體現(xiàn)了中藥多層次、多途徑、多靶點(diǎn)效應(yīng)。仙鶴延齡方中分子在化學(xué)空間中特定區(qū)域內(nèi)大量聚集,說(shuō)明仙鶴延齡方中含有大量功能相似的小分子化合物。利用功能相似的化合物治療疾病也符合用藥的特點(diǎn),也說(shuō)明仙鶴延齡方組方科學(xué)。綜上所述,本實(shí)驗(yàn)在一定程度為仙鶴延齡方的抗腫瘤作用機(jī)制提供了相應(yīng)的科學(xué)闡述,而對(duì)篩選到的可能具有良好抗腫瘤活性的小分子化合物的活性驗(yàn)證,是筆者下一步需要進(jìn)行的工作。

表4 仙鶴延齡方中241個(gè)分子的主要分子描述符Tab.4 Key molecular descriptors of 241 compounds in Xianhe yanling recipe

[1] LIU P X,GAO J,CHEN Y J,et al.Anticancer activity of total flavonoids isolated fromxianhe yanlingrecipe[J]. Chin J Integr Med,2011,17(6):459-463.

[2] 楊麗,馮鋒,高源.白英的化學(xué)成分研究[J].中國(guó)中藥雜志,2009,34(14):1805-1808.

[3] SHANNON P,MARKIEL A,OZIER O,et al.Cytoscape:a software environment for integrated models of biomolecular interaction networks[J].Genome Res,2003,13(11): 2498-2504.

[4] DONCHEVA N T,ASSENOV Y,DOMINGUES F S,et al. Topologicalanalysisandinteractivevisualizationof biological networks and protein structures[J].Nat Protoc, 2012,7(4):670-685.

[5] NACHER J,SCHWARTZ J M.A global view of drug-therapy interactions[J].BMC Pharmacol,2008,8(1):1-9.

[6] HANAHAN D,WEINBERG R A.The hallmarks of cancer [J].Cell,2000,100(1):57-70.

[7] HANAHAN D,WEINBERG R A.Hallmarks of cancer:the next generation[J].Cell,2011,4(5):646-674.

[8] SAITO Y,MORI H,TAKASU C,et al.Beneficial effects of green tea catechin on massive hepatectomy model in rats [J].J Gastroenterol,2013,49(4):692-701.

[9] SAKTHIVEL K M,GURUVAYOORAPPAN C.Acacia ferrugineainhibitstumorprogressionbyregulating inflammatory mediators-(TNF-a,iNOS,COX-2,IL-1β,IL-6,IFN-γ,IL-2,GM-CSF)and Pro-angiogenic growth factor-VEGF[J].Asian Pac J Cancer Prev,2013,14(6): 3909-3919.

[10] AQUILA S,GINER R M,RECIO M C,et al.Antiinflammatory activity of flavonoids from＜i>Cayaponia tayuya＜/i>roots[J].J Ethnopharmacol,2009,121(2): 333-337.

[11] NAGAPRASHANTHA L D,VATSYAYAN R,SINGHAL J, et al.Anti-cancer effects of novel flavonoid vicenin-2 as a single agent and in synergistic combination with docetaxel in prostate cancer[J].Biochem Pharmacol,2011,82(9): 1100-1109.

[12] KERN M,TJADEN Z,NGIEWIH Y,et al.Inhibitors of the epidermal growth factor receptor in apple juice extract[J]. Mol Nutr Food Res,2005,49(4):317-328.

[13] LEE S,PARK H S,NOTSU Y,et al.Effects of hyperin, isoquercitrin and quercetin on lipopolysaccharide‐induced nitrite productioninratperitonealmacrophages[J]. Phytother Res,2008,22(11):1552-1556.

[14] SRIVASTAVA J K,GUPTA S.Antiproliferative and apoptotic effects of chamomile extract in various human cancer cells[J].J Agric Food Chem,2007,55(23):9470-9478.

[15] GEBHARDT R.Variable influence of kaempferol and myricetin onin vitrohepatocellular cholesterol biosynthesis [J].Planta Med,2003,69(12):1071-1074.

[16] CHEN A Y,CHEN Y C.A review of the dietary flavonoid, kaempferol on human health and cancer chemoprevention [J].Food Chem,2012,138(4):2099-2107.

[17] HUANG W W,CHIU Y J,FAN M J,et al.Kaempferol induced apoptosis via endoplasmic reticulum stress and mitochondria-dependent pathway in human osteosarcoma U-2 OS cells[J].Mol Nutr Food Res,2010,54(11):1585-1595.

[18] LIPINSKI C,HOPKINS A.Navigating chemical space for biology and medicine[J].Nature,2004,432(7019):855-861.

[19] LIPINSKI C A,LOMBARDO F,DOMINY B W,et al. Experimental and computational approaches to estimate solubilityandpermeabilityindrugdiscoveryand development settings[J].Adv Drug Deliv Rev,1997,23 (1):3-25.

DOI 10.3870/yydb.2014.11.001

Computational Pharmacology of Xianhe Yanling Recipe in Anti-tumor Activity

JIANG Ming,ZHENG Qi-sheng,YU Guang-yun,LONG Wei,LIU Pei-xun
(Tianjin Key Laboratory of Radiation Medicine and Molecula Nuclear Medicine,Institute of Radiation Medicine,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College,Tianjin 300192,China)

ObjectiveTo explore the antitumor mechanism ofxianhe yanlingrecipe(XHYLR).MethodsThe mechanism of action of 241 compounds contained in the Chinese medicine,XHYLR was studied by using computational pharmacological.Methods including molecular docking,biotechnology network,chemical space technology and the prediction of absorption,distribution,metabolism,excretion and toxicity(ADME/T).ResultsMost of the compounds in XHYLR had good drug-like properties.Distribution of 241 compounds in chemical space also revealed that these compounds showed similar anti-tumor activity.It suggested that the prescription of XHYLR was reasonable.The phenomena that one molecular interacted with multiple target proteins and several molecules interact with one target protein were observed in XHYLR.For example,the COX-2 interacted with 40 micromolecules,and catechin interacted with five targets including COX-2.ConclusionThese results are helpful for understanding the complicated mechanism of anti-tumor activity of XHYLR.

Xianhe yanlingrecipe;Anti-tumor;Molecular docking;Network;Chemical space

R282;R285;R965

A

1004-0781(2014)11-1401-06

2013-11-17

2013-12-25

*國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81202153);協(xié)和青年基金與中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(3332013104,3332013008);教育部博士點(diǎn)新教師基金資助項(xiàng)目(20121106120042)

姜明(1990-),男,江西南昌人,碩士,研究方向:藥物化學(xué)。E-mail:jiangmingpumc@126.com。

龍偉(1979-),男,湖南益陽(yáng)人,助理研究員,研究方向:中藥化學(xué)和創(chuàng)新藥物研究。電話:022-85683042,E-mail:longwaylong@gmail.com。

劉培勛(1954-),男,山西忻州人,研究員,研究方向:中藥化學(xué)和創(chuàng)新藥物研究。電話:022-85683042,E-mail:liupeixun@ irm-cams.ac.cn。