全 文 ：粟米草中抑制 TNF-α活性成分的虚拟筛选研究
刘可越 1 ,刘海军1 ,曲伟红 1 ,邹 恒1 ,陈 剑1 ,韩立坤 2 ,张铁军 3　
(1.九江学院基础医学院 ,江西九江 332000;2.日本国熊本县立大学环境共生学部 ,日本熊本市 862-8502;3.天津药物研究院,天津 300193)
摘要　[目的 ] 利用虚拟筛选技术研究粟米草中抑制TNF-α活性成分。 [方法]采用计算机虚拟筛选手段 ,分子对接打分技术 ,研究粟米
草中成分的三维结构同TNF-α受体的相互作用。 [结果 ] 以TNF-α为靶标与粟米草中分离到的化合物进行分子对接 ,从中筛选到 4种
活性较好的化合物 ,分别为quercetin、kaemferol、rutin、 β-sitosterol。 [结论]通过虚拟筛选技术寻找到粟米草中抑制TNF-α活性成分 ,为
探索粟米草抗心律失常的有效成分提供理论和实验基础。
关键词　粟米草;虚拟筛选;TNF-α;分子对接
中图分类号　R965.2　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2009)18-08474-01
StudyonVirtualScreeningofinhibitingTNF-αActiveConstituentinMulugopentaphylaL.
LIUKe-yueetal　(MedicalColegeofJiujiangUniversity, Jiujiang, Jiangxi332000)
Abstract　[ Objective] TheresearchaimedtostudyinhibitingTNF-αactiveconstituentfromMulugopentaphylaL.byvirtualscreening
technology.[ Method] Moleculardockingandcomputervirtualscreeingtechnologywereadoptedtostudytheinteractionsof3Dstructuresof
compoundsfromMulugopentaphylaL.andTNF-αreceptors.[ Result] FourmoleculeswereshowntobedockingactivitywithTNF-αrecep-
tor.Theyarequercetin, kaemferol, rutinandβ-sitosterol.[ Conclusion] TheinhibitingTNF-αmoleculesfromMulugopentaphyllaL.was
foundbyvirtualscreeningmethod, whichofersbasisoftheoryandexperimentsforprobingactivecompoundsofanti-arrhythmiacordisfrom
MulugopentaphylaL.
Keywords　MullugopentaphylaL.;Virtualscreening;TNF-α;Moleculardocking
基金项目　江西省自然科学基金资助项目(2007GQY0146);江西省教
育厅青年基金(GJJ09600)。
作者简介　刘可越(1978-),女 ,吉林梨树人 , 博士 ,副教授 ,从事天然
药物化学及新药开发研究。
收稿日期　 2009-03-17
　　粟米草 (MulugopentaphylaL.)是番杏科粟米草属
(Mulugo)植物 ,是一种农业田间杂草 ,也是东南亚国家的传
统草药。以其全草入药 ,具有清热解毒 、抗菌利湿的功效 ,主
治腹痛泄泻 、疮疖肿毒 、风疹等症 [ 1] 。浙江民间以粟米草水
煎液抢救误食乌头中毒 ,因乌头碱对心脏有强烈刺激并引发
严重心律失常 ,据此推测粟米草可能具有抗心律失常的作
用 ,姚果源 、周凯璇等设计了动物实验 ,证实了粟米草提取物
能显著对抗乌头碱 、氯仿 、肾上腺素等诱发的心律失常 ,并且
还有扩张冠脉 、增加冠脉血流量等药理作用 [ 2-5] ,这些研究
表明粟米草在抗心律失常方面具有较好的开发前景 ,有待于
进一步探讨其有效成分。而中药抗心律失常往往是多成分 、
多靶点共同作用的 ,所以常规的动物模型筛选其有效成分难
度较大。随着计算机虚拟筛选技术在药物发现和设计中的
广泛应用 ,大大提高了活性成分筛选的效率 [ 6] 。
分子对接是虚拟筛选的核心技术。它是针对疾病特定
靶标蛋白的三维结构模型 ,从现有化合物数据库中搜寻与靶
标蛋白能发生对接的化合物 ,进行虚拟筛选研究 ,可大大缩
短研究周期 ,节约研究经费。因此 ,笔者通过分子对接法来
研究粟米草中抑制 TNF-α活性成分 ,从而为探索粟米草抗心
律失常的有效成分提供理论和实验基础。
1　材料与方法
1.1　研究对象
1.1.1　化合物三维数据库的构建。通过查阅文献 ,结合对
粟米草所分离得到的化学成分 ,利用计算机技术绘制其结
构 ,运用软件建立化合物的三维结构谱库 ,共计 7个结构分
别为:quercetin、kaemferol、rutin、vitexin-7-glucoside、molupen-
tin、vitexin、 β-sitosterol。
1.1.2　受体蛋白的选择 。大量研究表明 ,炎症与心律失常
密切相关 ,炎性因子与心律失常的相关性是近年研究的热点
之一。 1997年 Frustaci通过对 12例阵发性孤立性房颤患者
进行右心房心肌活检 ,并对照 11例预激综合征患者心房肌
解剖的研究 ,发现孤立性房颤患者的心房组织均具有炎症改
变。因此 ,笔者选择炎性细胞因子 TNF-α(PDB:2AZ5)作为
靶标蛋白 ,其与活性化合物 307的作用图见图 1。
图 1　TNF-α与配体的作用
Fig.1　EffectsofTNF-αandligand
1.2　研究工具和方法　对接操作就是把每个小分子放到受
体蛋白的配体结合位点 ,优化配体构象和位置 ,使之与受体
有最佳的结合作用 ,给最佳结合构象打分 ,对所有化合物根
据打分排序 ,从化合物库中挑出打分最高的小分子。使用
MOE程序(MolecularOperatingEnvironment)做化合物的对接
计算。然后利用 Sybyl的能量函数进行打分 。
1.3　打分评价方法　选择 FlexX打分函数对对接情况进行
打分。不同分子之间的打分函数是以分子间的结合能 ,即静
电作用(U-ele)与分子间的范德华力(U-vdw)之和来作为主
要依据 。以系统能量低者为优。
(下转第 8509页)
责任编辑　罗芸　责任校对　施倩倩安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2009, 37(18):8474, 8509
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2009.18.068
注射后菌灭消除较快(T1/2β =0.82h),体内分布广。
表 1　兔血浆中的菌灭的药动学参数
Table1　PharmacokineticparametersofJunmieinplasmaofrabbit
参数
Parameter
静脉注射
Intravenousinjection
肌肉注射
Intramuscularinjection
C0∥mg/kg 18.03±7.25 7.28±3.22
T1/ 2Ka∥h 0.33±0.16
T1/ 2α∥/h 0.07±0.02
T1/ 2β ∥h 0.82±0.26
T1/ 2K∥h 0.33±0.27
V1∥L/kg 0.64±0.33
VB∥L/kg 7.36±3.10
CLB∥L/(mg· h) 4.57±2.63
AUC∥ mg/(L· h) 3.51±2.17 3.87±2.33
Tp∥h 0.60±0.29
Cmax//μg/ml 2.55±2.17
生物利用率∥%Bioavailability 110 110
3　讨论
菌灭的提取是该试验的关键。按处理环丙沙星的办
法 [ 5–6] ,加入硼砂缓冲液后 ,以二氯甲烷提取菌灭 ,再以流动
相溶解测定浓度 ,始终未能检测到血浆中的菌灭 ,其主要原
因是菌灭不含碱性基团 。结合其分子结构上尚有羧基的特
点 ,去除蛋白质后 ,再以碱性的溶剂系统溶解 ,测定结果令人
较为满意。
内标的选择对于 HPLC法检测药物浓度也很重要 。苯
甲酰环丙沙星与菌灭同属环丙沙星衍生物 ,理化性质相对比
较接近 ,在 HPLC柱中的分离度较大 ,且在测定药物浓度时
无干扰物存在。因此 ,以苯甲酰环丙沙星作为内标比较理
想。此外 ,内标的加入时机也影响检测的精确性 ,必须在血
浆处理前而不是在测定前加入内标 ,这样可以减少样品提取
分离过程引起的误差。
从该试验的结果看 ,菌灭经肌肉注射给药吸收快;菌灭
的血浆浓度达峰时间短 ,消除快 ,药物吸收完全 。此外 ,菌灭
的腹泻造模实验表明该化合物作用较强 、时间较久 [ 3] ,可能
与其代谢产物环丙沙星的作用有关 。因此 ,要确定菌灭的合
理用药方案 ,必须进一步研究其代谢物的药动学。
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(上接第 8474页)
2　虚拟筛选结果
以 TNF-α为靶标与粟米草中选定的化合物进行分子对
接 ,从中筛选到 quercetin、kaemferol、rutin、β-sitosterol活性较
好 ,其结构式见图 2。
图 2　活性化合物的结构
Fig.2　Structuresofactivecompounds
3　讨论与结论
通过以上研究发现 ,粟米草中抑制 TNF-α炎性因子的活
性化合物有 3种为黄酮类化合物 ,而这些化合物已经为药理
实验证实具有显著的抗炎作用;另一化合物 β-sitosterol也有
实验证实其具有类似于氢化可的松和强的松等的较强抗炎
作用 ,这证明分子对接技术具有很强的实用性和现实意义 。
笔者通过分子对接法来研究粟米草中抑制 TNF-α活性成分 ,
为探索粟米草抗心律失常的有效成分提供理论和实验基础 ,
虽然只是从计算机模拟技术角度 ,但它具有很强的理论性和
科学性 ,对药理活性筛选和预测具有很好的参考价值。该方
法不仅可以弥补动物药理实验方法的缺陷 ,也减少了人力和
物力的投入 ,更重要的是将先进的计算机筛选手段与传统的
中药研究结合起来 ,为中药研究新思路进行了有益的尝试与
探索。
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8509　37卷 18期　　　　　　　　　　　　　　　　　　李剑勇等　抗菌新兽药“菌灭”在兔体内的动力学研究