中藥麻黃湯的分子藥理學(xué)機(jī)制研究Δ

馬 江（通遼職業(yè)學(xué)院藥品食品系，內(nèi)蒙古通遼 028000）

麻黃湯是《傷寒論》中治療傷寒證的經(jīng)典方藥，由麻黃、桂枝、甘草和杏仁4味中藥組成，具有發(fā)汗解表、宣肺平喘的功效，臨床常用于流行性感冒、支氣管炎、支氣管哮喘等疾病[1-2]?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究認(rèn)為，麻黃湯的藥理學(xué)作用包括解熱作用、促進(jìn)汗腺分泌作用、抗炎作用、鎮(zhèn)咳作用、擴(kuò)張支氣管和平喘作用等[3-7]。麻黃湯的應(yīng)用歷史已長達(dá)千年，關(guān)于其藥理學(xué)作用也已有較多研究，但盡管已知其中含有數(shù)百個化合物[8]，但其分子藥理學(xué)機(jī)制尚不明確。中醫(yī)理論認(rèn)為，中藥藥效組分可以很好地解釋中藥治療病證的作用[9]，通過計算機(jī)模擬預(yù)測，可以在短時間內(nèi)得到中藥的活性化合物群，并預(yù)測相關(guān)作用靶點，建立分子-靶點網(wǎng)絡(luò)，從而闡明中藥的分子藥理學(xué)機(jī)制。為此，筆者采用文獻(xiàn)檢索和數(shù)據(jù)分析的方法對麻黃湯的中藥組分進(jìn)行分析，建立中藥組分?jǐn)?shù)據(jù)庫，利用計算機(jī)模擬預(yù)測的方法篩選其中的活性化合物，對相關(guān)靶點進(jìn)行預(yù)測，探索其治療傷寒證的分子藥理學(xué)機(jī)制，從而為其臨床研究和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 麻黃湯的中藥組分分析

通過檢索已發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)和中國科學(xué)院化學(xué)數(shù)據(jù)庫、中藥綜合數(shù)據(jù)庫、草藥成分靶點數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得麻黃湯中所含的所有化合物數(shù)據(jù)。

1.2 活性化合物的計算機(jī)模擬預(yù)測

1.2.1 口服生物利用度預(yù)測 采用OBioavail 1.1計算機(jī)模型[10]對麻黃湯中所含的化合物的口服生物利用度進(jìn)行預(yù)測。首先，用包含足夠多的具有口服生物利用度值的化合物建立一個數(shù)據(jù)集；其次，對建?；衔镞M(jìn)行化學(xué)描述，用DRAGON 5.4軟件獲得不同類型的描述符描述化合物的結(jié)構(gòu)信息，進(jìn)行化合物和關(guān)鍵蛋白質(zhì)的結(jié)合計算，對化合物分子與蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的對接進(jìn)行評分，并將評分分為4個子集，隨后使用多元線性回歸等模型進(jìn)行建模分析。選擇口服生物利用度＞30%的化合物作為候選化合物。

1.2.2 類藥性分析 類藥性指的是化合物具有藥物的一些特性或特定結(jié)構(gòu)。通過軟件篩除非類藥性化合物，可提高效率。本研究采用Tanimoto系數(shù)計算法[11]對麻黃湯中的候選化合物的類藥性進(jìn)行分析，將待預(yù)測的化合物的描述符向量與數(shù)據(jù)庫中藥物或類藥性化合物的描述符向量進(jìn)行對比，按如下公式計算得到類藥性（式中：A表示待測的化合物的描述符向量，B表示數(shù)據(jù)庫中藥物或類藥性化合物的描述符向量）。選擇類藥性＞0.18的化合物為候選化合物。

將同時滿足口服生物利用度和類藥性要求的候選化合物定位為活性化合物。當(dāng)化合物未能同時滿足上述兩項要求時，若其在麻黃中的含量較大，或其代謝產(chǎn)物卻具有較好的生物利用度，也被歸為活性化合物。

1.3 靶點預(yù)測

確定與麻黃湯藥理學(xué)作用高度相關(guān)的活性化合物之后，利用DrugBank數(shù)據(jù)庫獲得蛋白質(zhì)-靶點信息，從而建立配體-靶點配對集，通過檢索文獻(xiàn)驗證該配對集的可靠性，進(jìn)而預(yù)測活性化合物的作用靶點。

2 結(jié)果

2.1 麻黃湯的中藥組分分析結(jié)果

通過文獻(xiàn)檢索和數(shù)據(jù)分析可知，麻黃湯中約含有723個化合物，其中麻黃約含有236個，桂枝約含有115個，甘草約含有287個，杏仁約含有85個。麻黃中主要含有麻黃堿、偽麻黃堿、去甲麻黃堿、去甲偽麻黃堿、N-甲基麻黃堿、甲基麻黃堿、甲基偽麻黃堿、草質(zhì)素和槲皮素等；桂枝中主要含有香豆素、谷甾醇、查爾酮、肉桂醛、胡蘿卜苷、黃杉素和肉桂酮等；甘草中主要含有甘草次酸、光甘草定、甘草苷、新甘草酚、菜豆素、異甘草素和甘草酸等；杏仁中主要含有膽固醇、雌素酮、鯊烯、苦杏仁苷、綠原酸和二十烯酸等。

2.2 活性化合物的計算機(jī)模擬預(yù)測結(jié)果

通過計算機(jī)模擬預(yù)測，從麻黃湯所含的化合物中共篩選出43個活性化合物，詳見表1。

表1 麻黃湯中的活性化合物Tab 1 The active compounds of Mahuang decoction

2.3 靶點預(yù)測結(jié)果

通過檢索相關(guān)數(shù)據(jù)庫分析得到18個與麻黃湯藥理學(xué)作用有關(guān)的作用靶點，這些靶點主要與舒張血管作用、腎上腺素樣作用和促進(jìn)平滑肌收縮作用有關(guān)（有的靶點可能會發(fā)揮多重作用），詳見表2（表中，HTR2A：羥色胺受體2A；NOS2：一氧化氮合成酶2型；NOS3：一氧化氮合成酶3型；PTGS1：前列腺素內(nèi)過氧化物合酶1；PTGS2：前列腺素內(nèi)過氧化物合酶2；PDE3A：磷酸二酯酶3A；NR3C1：核受體亞家族3C組成員1；ADRA1A：腎上腺素能受體α1A；ADRA1B：腎上腺素能受體α1B；ADRA1D：腎上腺素能受體α1D；ADRA2A：腎上腺素能受體α2A；ADRA2B：腎上腺素能受體α2B；ADRA2C：腎上腺素能受體α2C；ADRB1：腎上腺素受體β1；ADRB2：腎上腺素受體β2；PLAU：尿激酶型纖溶酶原激活因子；CHRM3：毒蕈堿型膽堿受體M3；PPARG：過氧化物酶體增殖物激活受體γ）。

3 討論

3.1 關(guān)于口服生物利用度預(yù)測和類藥性分析

在藥物研發(fā)的過程中，化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是決定其能否具有藥效的關(guān)鍵因素[12]?？诜撬幬镂者M(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)的主要方式，藥物的口服生物利用度由藥物在胃腸道中的化學(xué)穩(wěn)定性、胃腸道的吸收過程和肝代謝等多種因素影響[13]?？诜锢枚仁呛饬克幬锓€(wěn)定性和胃腸道吸收的重要參數(shù)，因此本研究將其作為麻黃湯中的活性化合物篩選的主要指標(biāo)之一。類藥性是指候選化合物中包含的功能基團(tuán)與已知藥物或類藥性化合物的相似程度[14]。在候選化合物篩選時進(jìn)行類藥性分析能夠提前篩除一些無活性的化合物，從而節(jié)省研究人力和物力。因此，本研究選擇類藥性作為麻黃湯中的活性化合物篩選的第2個主要指標(biāo)。

表2 麻黃湯中的活性化合物相關(guān)作用靶點Tab 2 Related targets of active compounds of Mahuang decoction

在麻黃湯中，麻黃約含有236個化合物，其中口服生物利用度＞30%的化合物占62.4%，類藥性＞0.18的化合物占14.2%，口服生物利用度和類藥性兩個指標(biāo)均符合的化合物有山奈酚、草皮素、槲皮素、桑色素、辣薄荷醇和原矢車菊素等；桂枝約含有115個化合物，其中口服生物利用度＞30%的化合物占60.1%，類藥性＞0.18的化合物占16.5%，口服生物利用度和類藥性兩個指標(biāo)均符合的化合物有黃杉素、β-谷甾醇和表兒茶素等，這3個化合物已被證實具有良好的生物學(xué)活性[15-17]；甘草約含有287個化合物，其中口服生物利用度＞30%的化合物占51.0%，類藥性＞0.18的化合物占20.5%，口服生物利用度和類藥性兩個指標(biāo)均符合的化合物有甘草苷、光甘草定、異甘草素、甘草查爾酮B、菜豆素和新甘草酚等，前4個已被證實具有良好的生物學(xué)活性[18-19]；杏仁約含有85個化合物，其中口服生物利用度＞30%的化合物占40.0%，類藥性＞0.18的化合物占38.5%，口服生物利用度和類藥性兩個指標(biāo)均符合的化合物有鯊烯、谷甾醇、膽固醇和二十碳二烯酸等。此外，一些未同時滿足口服生物利用度和類藥性要求的化合物也被歸為活性化合物，主要有兩個方面的原因：（1）有些化合物如麻黃堿、偽麻黃堿、去甲麻黃堿、去甲偽麻黃堿和甲基麻黃堿等并不滿足類藥性指標(biāo)的要求，但其在麻黃中的含量較大，可達(dá)到2.1%～2.4%，由此可彌補(bǔ)其在類藥性方面的不足[20]。（2）有些化合物雖然口服生物利用度較低，但其代謝產(chǎn)物卻具有較好的生物利用度，如苦杏仁苷的口服生物利用度只有7%，但其水解產(chǎn)物扁桃腈的生物利用度達(dá)47%[21]。因此，通過口服生物利用度和類藥性計算機(jī)模擬預(yù)測和篩選，結(jié)合化合物在藥材中的含量及其代謝轉(zhuǎn)化特征，本研究在麻黃湯所含化合物中篩選出43個活性組分。

3.2 關(guān)于靶點預(yù)測

本研究根據(jù)篩選出的麻黃湯中的43個活性化合物，通過靶點預(yù)測和分析得到與其藥理學(xué)作用有關(guān)的18個作用靶點，這些靶點均與發(fā)汗、解熱作用相關(guān)。槲皮素、山奈酚和黃杉素為共有成分，其中槲皮素能夠作用于腎上腺素受體，可促進(jìn)汗腺分泌[22]；山奈酚也可促進(jìn)發(fā)汗[23]；黃杉素具有舒張血管、降血壓和發(fā)汗作用[24]。因此，推測這3個活性化合物在傷寒證的治療中具有十分重要的作用。

通過對相關(guān)作用靶點的分析發(fā)現(xiàn)，麻黃湯治療傷寒證的分子藥理學(xué)機(jī)制主要包括以下幾方面：（1）血管舒張作用。有 7個預(yù)測靶點（HTR2A、NOS2、NOS3、PTGS2、PDE3A、NR3C1和PTGS1）與該作用相關(guān)，因此推斷麻黃湯可作用于這些靶點促進(jìn)血管舒張而發(fā)揮解熱作用。（2）腎上腺素樣作用。有7個預(yù)測靶點（ADRA2A、ADRA1B、ADRA1D、ADRB1、ADRB2、ADRA2B和ADRA2C）與該作用相關(guān)，因此推測麻黃湯可作用于這些靶點產(chǎn)生促腎上腺素效應(yīng)而促進(jìn)汗腺分泌，達(dá)到發(fā)汗的目的。（3）促進(jìn)平滑肌收縮作用。有10個預(yù) 測 靶 點（PTGS2、HTR2A、ADRA1A、ADRA2B、ADRB1、PLAU、NOS3、CHRM3、PPARG 和 ADRB2）與該作用相關(guān)，因此推測麻黃湯可作用于這些靶點促進(jìn)平滑肌收縮，導(dǎo)致機(jī)體發(fā)熱，而產(chǎn)生發(fā)汗作用。

4 結(jié)論

中藥復(fù)方是作為整體發(fā)揮作用的，可系統(tǒng)地治療某種疾病。但中藥復(fù)方多組分多靶點的特性對闡明其分子藥理學(xué)機(jī)制造成了極大困難，使其發(fā)展遇到了瓶頸。本研究結(jié)合了計算機(jī)口服生物利用度預(yù)測、類藥性分析和靶點預(yù)測等方法對麻黃湯的分子藥理學(xué)機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)性探索，明確了麻黃湯中的活性化合物是通過舒張血管、促腎上腺素效應(yīng)和促平滑肌收縮等作用發(fā)揮治療傷寒證的功效，能夠為其臨床研究和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

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