黃連堿在人肝微粒體中的代謝

劉 倩， 陳龍龍， 馬雙成， 張祖艷， 李云華， 錢 勇， 顧 軍， 謝天培*

（1.上海滬豐生物科技有限公司，上海200433；2.中國食品藥品檢定研究院，北京100050；3.上海詩丹德生物技術(shù)有限公司，上海201203；4.美國紐約州衛(wèi)生部Wadsworth醫(yī)學(xué)研究中心，奧爾巴尼，紐約12201）

［藥 理］

黃連堿在人肝微粒體中的代謝

劉 倩1， 陳龍龍1， 馬雙成2， 張祖艷1， 李云華1， 錢 勇3， 顧 軍4， 謝天培3*

（1.上海滬豐生物科技有限公司，上海200433；2.中國食品藥品檢定研究院，北京100050；3.上海詩丹德生物技術(shù)有限公司，上海201203；4.美國紐約州衛(wèi)生部Wadsworth醫(yī)學(xué)研究中心，奧爾巴尼，紐約12201）

目的研究黃連堿在人肝微粒體中的代謝情況。方法通過酶促動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)算酶促動(dòng)力學(xué)參數(shù)，通過檢測CYP 4 5 0亞酶專屬性抑制劑對(duì)黃連堿代謝的影響，推測參與黃連堿代謝的CY P酶亞型，并推斷代謝產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。結(jié)果黃連堿在人肝微粒體中代謝的米氏常數(shù)Km為6.802 7μmol/L，最大代謝速率Vmax為0.054 76 nmoL/（mg protein· min），肝清除率Clint為0.008 m L/（mg·min），奎寧、甲氧沙林、酮康唑均在一定程度上抑制了黃連堿的代謝，黃連堿在人肝微粒體中的代謝產(chǎn)物為黃連堿脫去一個(gè)亞甲基結(jié)構(gòu)。結(jié)論CYP2D6、CYP2A6、CYP3A4可能參與黃連堿的代謝，代謝產(chǎn)物為脫亞甲基黃連堿。

黃連堿；人肝微粒體；酶促動(dòng)力學(xué)；代謝產(chǎn)物

黃連堿為天然季胺型異喹啉類生物堿，存在于黃連、延胡索、白屈菜、人血草、苦地丁等多種植物中，具有多方面的藥理作用，包括抑制A型單胺氧化酶［1-2］、選擇性抑制血管平滑肌增殖［3］、選擇性調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞中的多藥耐藥蛋白質(zhì)表達(dá)［4］、抗真菌活性［5］、抗乙型肝炎病毒作用［6］、通過抑制心肌細(xì)胞凋亡和炎癥損傷對(duì)抗心肌缺血/再灌注［7］、抑制破骨前體細(xì)胞RANKL誘導(dǎo)的NF-κB磷酸化及成骨細(xì)胞功能［8］、保護(hù)胃黏膜［9-10］、抑制醛糖還原酶活性［11］、通過抗氧化和抑制RhoA/Rho激酶對(duì)異丙腎上腺素引起的大鼠心肌梗塞發(fā)揮心臟保護(hù)作用［12］、對(duì)肝癌細(xì)胞和白血病細(xì)胞的細(xì)胞毒作用［13］等。雖然近年來對(duì)黃連堿的藥理作用進(jìn)行了廣泛的研究，但在黃連堿代謝方面的報(bào)道較少，而藥物代謝是影響藥物作用的最重要因素之一。對(duì)藥物代謝的途徑及穩(wěn)定性、參與代謝的酶及動(dòng)力學(xué)參數(shù)以及由代謝引起的藥物相互作用問題的研究，是尋找高效低毒藥物的必要條件，因此有必要對(duì)黃連堿的代謝進(jìn)行研究。

CYP450是公認(rèn)的人類最重要的代謝酶系統(tǒng)，能作用于不同結(jié)構(gòu)的外源化合物使其進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化。通常認(rèn)為90%的藥物的氧化是由CYP450酶系催化的。其中CYP3A4占34%，CYP2D6為19%，CYP2C8和CYP2C9為16%，CYP2C19為8%，CYP1A2為8%［14-15］。本實(shí)驗(yàn)采用人肝微粒體體外溫孵法研究黃連堿的酶促動(dòng)力學(xué)、通過測定CYP450亞酶專屬性抑制劑對(duì)黃連堿代謝的影響推測可能參與黃連堿代謝的CYP450亞酶，并研究黃連堿在人肝微粒體孵育體系中的Ⅰ相代謝產(chǎn)物。本研究為黃連堿的體內(nèi)代謝及藥物相互作用研究提供參考依據(jù)。

1 儀器與試劑

1.1 儀器 Agilent 1290超高效液相-G6460三重串聯(lián)四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀；渦旋振蕩器（Vortex-5，江蘇海門其林貝爾儀器制造有限公司）；恒溫振蕩培養(yǎng)箱 （HZQ-X100，太倉市華美生化儀器廠）；離心機(jī)（Fresco 21，thermo美國）；超聲波清洗儀（KQ5200DB，昆山市超聲儀器有限公司）。

1.2 試藥 α-萘黃酮購于上海晶純生化科技股份有限公司，磺胺苯吡唑購于美國Sigma公司；4-甲基吡唑購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；酮康唑、氟康唑、甲氧沙林購于中國食品藥品檢定研究院；奎寧購于上海百靈威化學(xué)技術(shù)有限公司；鹽酸黃連堿、四氫小檗堿購于上海詩丹德生物技術(shù)有限公司；人肝微粒體購于美國BD Gentest公司（20人混合肝微粒體）；PBS緩沖液（Corning cellgro，美國）；NADPH（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸四鈉鹽還原型）購于上海鼎國生物技術(shù)有限公司；甲醇、乙腈 （質(zhì)譜級(jí)）購于美國Merck公司；其余試劑均為分析純，水為超純水。

2 試驗(yàn)方法與結(jié)果

2.1 分析條件 色譜條件Agilent Proshell C18色譜柱（4.6 mm×50 mm，2.7μm）；流動(dòng)相為乙腈-0.2%乙酸（25：75）；體積流量0.8 m L/min；柱溫30℃；進(jìn)樣量2μL。

質(zhì)譜條件電噴霧離子源 （ESI），正離子掃描；檢測方式：①定量分析采用MRM模式，黃連堿（m/z）320.2→292.3（CE值為29 eV），內(nèi)標(biāo)四氫小檗堿（m/z）340.0→176.2（CE值為30 eV）；②定性分析采用全掃描及產(chǎn)物離子掃描；干燥氣溫度350℃；干燥氣體積流量10 L/min；霧化器壓力45 psi（1 psi=6.895 kPa）；鞘氣溫度400℃；鞘氣體積流量11 L/min。

2.2 黃連堿的體外代謝體系和處理方法 溫孵體系總孵育體積0.2 m L，含人肝微粒體、1 mmol/L NADPH及鹽酸黃連堿。介質(zhì)為磷酸緩沖液（PBS）。配置好的溫孵液置于37℃振蕩孵育特定時(shí)間后立即取出，用等體積的含內(nèi)標(biāo)四氫小檗堿的冷乙腈終止反應(yīng)，渦旋震蕩后，10 000×g離心10 min。過濾，LC-MS檢測。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立 取不同濃度黃連堿甲醇溶液，加到熱失活的人肝微粒體懸浮液中，使反應(yīng)液中黃連堿的最終濃度為0.01～100μmol/L。按“黃連堿的體外代謝體系和處理方法”項(xiàng)操作，以黃連堿的濃度為橫坐標(biāo)，黃連堿與內(nèi)標(biāo)峰四氫小檗堿峰面積比值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果在0.01～15μmol/L、15～100μmol/L范圍內(nèi)分別呈線性關(guān)系，計(jì)算曲線的回歸方程為Y=0.686 9X+ 0.120 7，r=0.997 1（0.001～15μmol/L），Y= 0.742 7X+20.689 7，r=0.998 4（15～100μmol/L）。測得檢測下限為0.5 nmol/L。

2.4 穩(wěn)定性、回收率和精密度試驗(yàn) 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方法配制3個(gè)不同濃度的黃連堿溶液用于穩(wěn)定性、回收率和日內(nèi)日間精密度的測定。測得3個(gè)濃度的相對(duì)回收率分別為 98.73%、99.24%和100.86%。3個(gè)濃度的日內(nèi)精密度 RSD分別為2.59%、3.40%、3.02%（n=6），3 d的日間精密度RSD為5.29%、6.01%、6.37% （n=6）。凍融穩(wěn)定性顯示樣品在72 h內(nèi)穩(wěn)定，RSD分別為為5.73%、3.15%、5.90%（n=6）。

2.5 肝微粒體蛋白質(zhì)量濃度對(duì)代謝率的影響 人肝微粒體蛋白質(zhì)量濃度在0～2 mg/mL范圍內(nèi)，溫孵時(shí)間為90 min時(shí)，隨著肝微粒體蛋白質(zhì)量濃度的增大，黃連堿代謝率增大 （見圖1）。當(dāng)肝微粒體質(zhì)量濃度達(dá)到1.2 mg/mL時(shí)，代謝率增加減緩。最終選擇肝微粒體質(zhì)量濃度為1.2 mg/mL。黃連堿代謝率以被代謝的黃連堿的量和加入黃連堿的量的比值進(jìn)行計(jì)算。

圖1 肝微粒體蛋白質(zhì)量濃度對(duì)代謝率的影響Fig.1 Effect of m icrosomal protein concentration on the metabolic rate of coptisine in human m icrosomes

2.6 溫孵時(shí)間對(duì)黃連堿代謝率的影響 人肝微粒體質(zhì)量濃度為1.2 mg/mL。樣品體系37℃孵育0、5、15、30、60、90、120 min，LC-MS檢測黃連堿的質(zhì)量濃度。結(jié)果表明在90 min后，黃連堿質(zhì)量濃度趨于穩(wěn)定 （見圖2）。最終確定孵育時(shí)間為90 min。

圖2 溫孵時(shí)間對(duì)黃連堿代謝率的影響Fig.2 Effectof incubation time on themetabolic rate of coptisine in human m icrosomes

2.7 底物濃度對(duì)黃連堿在人肝微粒體中代謝速率（V）的影響 在人肝微粒體溫孵液中加入不同濃度的黃連堿標(biāo)準(zhǔn)溶液，使黃連堿的濃度分別為1、10、20、40、60、80、100μmol/L，肝微粒體蛋白濃度為1.2 mg/mL，孵育90 min后取樣，處理后進(jìn)行測定。結(jié)果 （見圖 3）顯示底物濃度達(dá)到66.2μmol/L時(shí)代謝接近飽和。代謝速率以溫孵液中黃連堿濃度的減少量（μmol/L）除以溫孵時(shí)間（min）及人肝微粒體蛋白質(zhì)量濃度 （mg/mL）表示。

圖3 底物濃度對(duì)代謝速率的影響Fig.3 Effect of substrate concentration on the m etabolic rate of coptisine in human liver m icrosomes

2.8 黃連堿在人肝微粒體中酶促動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn) 根據(jù)測得濃度與代謝速率做Linewearver-Burk雙倒數(shù)曲線，橫軸截距為-1/Km，縱軸截距為1/Vmax，得米氏常數(shù)Km=6.802 7μmol/L，最大代謝速率Vmax=0.054 76 nmol/（mg protein·min）。肝清除率CLint=Vmax/Km=0.008 mL/（mg·min）。

2.9 抑制性實(shí)驗(yàn)推測可能參與黃連堿代謝的CYP450亞酶 通過測定CYP450亞酶專屬性抑制劑對(duì)黃連堿代謝的影響，推測可能參與黃連堿代謝的CYP450亞酶。按 “2.2”項(xiàng)下方法，所采用的抑制劑為 α-萘黃酮 （CYP1A2），甲氧沙林（CYP2A6），磺胺苯吡唑 （CYP2C9），氟康唑（CYP2C19），奎寧 （CYP2D6），4-甲基吡唑（CYP2E1），酮康唑（CYP3A4），各抑制劑濃度范圍為0～100μmol/L。所有的抑制劑都溶解在甲醇中，加等量甲醇 （不含抑制劑）作為陰性對(duì)照樣品。各體系中有機(jī)溶劑的比例小于1%。結(jié)果見圖4。由圖4可見，奎寧、甲氧沙林、酮康唑均在一定程度上抑制了黃連堿的代謝?？鼘帯⒓籽跎沉?、酮康唑分別是CYP2D6、CYP2A6、CYP3A4的特異性抑制劑，推測CYP2D6、CYP2A6、CYP3A4參與了黃連堿的代謝。

2.10 黃連堿代謝產(chǎn)物研究 按 “2.2”項(xiàng)下方法制備樣品 （不加內(nèi)標(biāo)），及空白樣品 （不加黃連堿），并制備對(duì)照樣品即加NADPH后不經(jīng)孵育立即終止反應(yīng)，12 000×g離心10 min，取上清液。進(jìn)樣分析。將黃連堿的人肝微粒體孵育液的一級(jí)全掃描與空白樣品以及對(duì)照樣品相比較發(fā)現(xiàn)原藥M0（m/z320.2）＇以及一個(gè)可能的代謝產(chǎn)物M1（m/z 308.2），其二級(jí)質(zhì)譜與黃連堿相似，推測為黃連堿去亞甲基產(chǎn)物。二級(jí)質(zhì)譜圖見圖5。由于黃連堿結(jié)構(gòu)中的N+有很強(qiáng)的吸電子作用，導(dǎo)致與D環(huán)相連的O原子的電子向C環(huán)轉(zhuǎn)移，質(zhì)子化的可能性較低，因此推斷亞甲基的丟失發(fā)生在靠近A環(huán)的位置。黃連堿及代謝產(chǎn)物可能的結(jié)構(gòu)見圖6。

圖4 專屬性CYP450抑制劑對(duì)黃連堿在人肝微粒體中代謝率的影響Fig.4 Effects of CYP450 inhibitors on metabolic rate of coptisine in human liver m icrosomes

圖5 黃連堿及代謝產(chǎn)物的二級(jí)質(zhì)譜圖Fig.5 Secondary ion mass spectrogram of coptisine and itsmetabolites

圖6 黃連堿及其代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)圖Fig.6 Structures of coptisine and itsmetabolites

3 討論

黃連堿為原小檗堿型生物堿季銨鹽，與小檗堿結(jié)構(gòu)非常相似，小檗堿在臨床上已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，黃連堿則可能由于來源沒有小檗堿廣泛而受到限制，但近年來對(duì)黃連堿的研究日益增多，藥理研究發(fā)現(xiàn)黃連堿在很多方面如抑制A型單胺氧化酶、選擇性抑制血管平滑肌增殖、選擇性調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞中的多藥耐藥蛋白質(zhì)表達(dá)等作用都優(yōu)于小檗堿，因此黃連堿或經(jīng)結(jié)構(gòu)修飾后的產(chǎn)物很可能有較好的應(yīng)用前景。而黃連堿的代謝研究報(bào)道較少，本實(shí)驗(yàn)針對(duì)黃連堿的代謝情況進(jìn)行研究。

本實(shí)驗(yàn)考察了黃連堿的代謝條件，并進(jìn)行了酶促動(dòng)力學(xué)研究。測定酶反應(yīng)速率有兩種方法，即單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)物生成法和單位時(shí)間內(nèi)底物消除法。產(chǎn)物生成法需要有產(chǎn)物的對(duì)照品，而對(duì)于未知代謝產(chǎn)物的化合物，這種方法的應(yīng)用就受到限制。本研究采用底物消除法測定了黃連堿的酶動(dòng)力學(xué)參數(shù)。由于運(yùn)用底物消除法選擇的底物濃度要保證在一定的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)有一定的清除 （20%以上）［16］。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)黃連堿底物濃度在1.2～21.4μmol/L之間時(shí)消除率在20%之上，滿足底物消除法測定酶動(dòng)力學(xué)參數(shù)的要求。黃連堿在人肝微粒體中代謝的米氏常數(shù)Km為6.802 7μmol/L，最大代謝速率Vmax為0.054 76 nmol/（mg protein·min）。肝清除率Clint為0.008 mL/mg·min，小檗堿在人肝微粒體中代謝的Km為2.69 nmol/m L（即2.69μmol/L），最大代謝速率Vmax為1.51 nmol/（mg protein·h）［即0.025 2 nmol/（mg protein·min）］。肝清除率Clint為0.56 mL/（mg·h）［即0.009 3 mL/（mg· min）］［17］，雖然存在使用試劑及實(shí)驗(yàn)條件的不同，但兩者在人肝微粒體中的代謝有一定的相似性。

為了推測在人肝微粒體中參與黃連堿代謝的CYP450酶亞型，本實(shí)驗(yàn)考察了7種專屬抑制劑對(duì)黃連堿代謝的影響。結(jié)果顯示奎寧、甲氧沙林、酮康唑均在一定程度上抑制了黃連堿的代謝，即CYP2D6、CYP2A6、CYP3A4可能參與了黃連堿的代謝，而CYP1A2、CYP2C9、CYP2C19、CYP2E1未參與黃連堿的代謝。結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道［18］，黃連堿表現(xiàn)出很強(qiáng)的濃度依賴性的對(duì)CYP2D6的抑制作用，對(duì)CYP1A2具有抑制作用，對(duì)CYP2C9具有活化作用，這對(duì)闡明參與藥物代謝的酶，評(píng)價(jià)藥物與代謝酶間的相互作用，為預(yù)測藥物相互作用和藥物代謝多態(tài)性以及指導(dǎo)臨床合理用藥提供理論依據(jù)。

本研究為黃連堿的體內(nèi)代謝及藥物相互作用研究提供參考依據(jù)。

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M etabolism of coptisine in human liver m icrosomes

LIU Qian1， CHEN Long-long1， MA Shuang-cheng2， ZHANG Zu-yan1， LIYun-hua1， QIAN Yong3，GU Jun4， XIE Tian-pei3*

（1.Shanghai Hufeng Biotech Co.，Ltd，Shanghai 200433，China；2.National Institutes for Food and Drug Control，Beijing 100050，China；3. Shanghai Standard Biotech Co.，Ltd，Shanghai 201203，China；4.Wadsworth Center，Albany，NY 12201，USA）

AIMTo study themetabolism of coptisine in human livermicrosomes.M ETHODSThe enzyme kinetic parameters of coptisine in human livermicrosomes were calculated through enzyme kinetics.The exclusive CYP450 inhibitorswere used to investigate their inhibitory effects on the metabolism of coptisine，and HPLC-MS/ MSwas used to speculate and analyze the structure of CYP450 isoenzymes responsive to these reactions.RESULTSThe Km，Vmaxand CLintof coptisine in human livermicrosomes were 6.802 7μmol/L，0.054 76 nmol/（mg protein·min）and 0.008 mL/（mg·min），respectively.Quinine，8-methoxypsoralen and ketoconazole partly inhibited themetabolism of coptisine.Onemetabolite was formed by demethylene group from coptisine.CONCLUSIONIt is demonstrated that CYP2D6，CYP2A6 and CYP3A4 are responsible for the metabolism of coptisine in human livermicrosomes.The metabolite is demethylene coptisine.

coptisine；human livermicrosomes；enzyme kinetic；metabolites

R966

A

1001-1528（2015）04-0689-05

10.3969/j.issn.1001-1528.2015.04.002

2014-05-18

上海市國際科技合作基金項(xiàng)目 （12430700200）

劉 倩（1978—），女，博士，研究方向?yàn)橹兴幓瘜W(xué)和代謝。Tel：13917735267，E-mail：liuqian01101@163.com

*通信作者：謝天培（1962—），男，博士，研究方向?yàn)橹兴幬镔|(zhì)基礎(chǔ)。Tel：（021）51320033，E-mail：tam@nature-standard.com

日期：2014-12-01

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/31.1368.R.20141201.1536.001.htm l