朱利蘭

(廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院體育部，廣東 廣州 510300)

疼痛在體育訓(xùn)練和比賽中是經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象[1]。從生物學(xué)意義來說，疼痛與聽覺、視覺相同，是人體最基礎(chǔ)的感覺之一。如果人們較長時間處在疼痛之中，會從心理、生理等各方面影響著人們的正常生活。目前臨床常用止疼藥物如阿片類鎮(zhèn)痛藥物(opioid analgesics)，多為中樞神經(jīng)抑制劑，但具有多種副作用：依賴性、耐受性、免疫抑制作用、胃腸道不良反應(yīng)。因此，從天然產(chǎn)物或傳統(tǒng)中草藥中尋找副作用小、無成癮性的鎮(zhèn)痛藥物具有重要意義。龍血竭為龍血樹屬植物受外界刺激后分泌的紅色樹脂，具有鎮(zhèn)痛消炎、活血化瘀等功效。黃超等[2]以其中關(guān)鍵組分劍葉龍血素A結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，進行衍生化，合成15種劍葉龍血素A衍生物，并以醋酸扭體實驗測量受試小鼠的扭體次數(shù)，作為其鎮(zhèn)痛活性指標，以“AN”表示。

定量構(gòu)效關(guān)系(Quantitative Structure-Activity Relationships, QSAR)[3-10]研究對設(shè)計和篩選生物活性顯著的藥物以及闡述藥物的作用機理等具有指導(dǎo)作用，因此越來越多地應(yīng)用于化學(xué)、生物及藥學(xué)領(lǐng)域?；谏鲜?5種劍葉龍血素A衍生物鎮(zhèn)痛活性(lnAN)[2]，采用電性距離矢量(electronegativity distance vector，Mk)[11-13]和統(tǒng)計回歸方法建立它們鎮(zhèn)痛活性的QSAR模型，以揭示影響鎮(zhèn)痛活性的結(jié)構(gòu)因素，探討發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用的微觀機理，為設(shè)計高效低毒的非阿片類鎮(zhèn)痛藥物提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究材料

黃超[2]等基于劍葉龍血素A結(jié)構(gòu)設(shè)計合成了15個劍葉龍血素A衍生物分子，其基本結(jié)構(gòu)見圖1。圖中取代基R的結(jié)構(gòu)見表1。

圖1 劍葉龍血素A衍生物的基本結(jié)構(gòu)

他們采用醋酸扭體實驗測量受試小鼠的扭體次數(shù)，取其平均值作為其鎮(zhèn)痛活性指標(AN)，類似于疼痛指數(shù)[14]。根據(jù)平衡原理，反應(yīng)自由能變與平衡濃度之間為對數(shù)關(guān)系。故對AN取自然對數(shù)，以“l(fā)nAN”表示。具體AN和lnAN見表1[2]。

表1 標題化合物的電性距離矢量與鎮(zhèn)痛活性(lnAN)

1.2 拓撲指數(shù)

拓撲指數(shù)是基于數(shù)學(xué)圖論、結(jié)構(gòu)化學(xué)等多種學(xué)科相互交叉的分子描述符，已在QSAR研究中發(fā)揮重要的作用。其中，分子電性距離矢量(MK)[11-13]應(yīng)用較廣，是因能夠較為全面反映分子的電性、拓撲及幾何特征。作者利用MATLAB程序計算電性距離矢量來表征劍葉龍血素A衍生物的分子結(jié)構(gòu)特征。

1.3 多元線性回歸(MLR)分析

VIF= (1 - β2)-1

(1)

其中β2為自變量之間的相關(guān)系數(shù)。通常要求VIF<5，模型的自變量間多重性低而穩(wěn)定。Kubinyi函數(shù)FIT和Akaike信息判據(jù)AIC也是評價模型質(zhì)量[18,19]常用統(tǒng)計指標，F(xiàn)IT值越大、AIC值越小，相應(yīng)模型預(yù)測性好，穩(wěn)定性高。

2 結(jié)果與討論

2.1 劍葉龍血素A衍生物鎮(zhèn)痛活性的QSAR模型

以最佳變量子集回歸方法建立15個劍葉龍血素A衍生物分子的電性距離矢量與其鎮(zhèn)痛活性(lnAN)的定量構(gòu)效關(guān)系，各元最優(yōu)的QSAR模型見表2。

表2 lnAN與Mk的最佳變量子集回歸結(jié)果

lnAN= 2.769(±0.027) - 0.166(±0.027)M36+ 0.060(±0.015)M1

(1)

模型給出的計算值與相應(yīng)實驗值頗為吻合，見表1的“l(fā)nAN.cal.”。

2.2 所建QSAR模型的質(zhì)量檢驗

2.3 QSAR模型的結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)分子電性距離矢量理論可知，進入模型中的M1反映伯碳原子(-CH3)之間相互作用，M36反映叔碳原子(-HC<)與第十三類鹵素原子(-Cl)之間相互作用。結(jié)合模型(1)的R2=0.846可知，這3種結(jié)構(gòu)基團是影響劍葉龍血素A衍生物鎮(zhèn)痛活性的主要因素。其中-CH3、-HC<為低電負性的弱極性基團，可與細胞內(nèi)靶標酶發(fā)生疏水性作用；-Cl為高電負性的極性基團，能與靶標酶形成氫鍵。由于模型(1)中M1前系數(shù)大于零，M36前系數(shù)小于零，可見，影響劍葉龍血素A衍生物鎮(zhèn)痛活性的主要作用力：疏水性是正向作用，增強鎮(zhèn)痛效果，而氫鍵為負向作用，削弱母體的鎮(zhèn)痛效果。

3 結(jié)論

(1) 分子電性距離矢量M1對15種劍葉龍血素A衍生物的分子結(jié)構(gòu)實現(xiàn)唯一性表征(見表1，不存在相同的數(shù)值)，呈現(xiàn)良好的結(jié)構(gòu)選擇性。

(3) 根據(jù)進入模型中的電性距離矢量可知，影響劍葉龍血素A衍生物鎮(zhèn)痛活性的主要分子結(jié)構(gòu)單元為-CH3、-HC<和-Cl，反映這些分子與生物受體之間主要是：正向的疏水作用和負向的氫鍵。

綜上所述，本研究不僅為設(shè)計高效低毒新的劍葉龍血素A衍生物鎮(zhèn)痛藥物提供理論參考，而且符合目前體育運動學(xué)研究從宏觀、定性向微觀、定量(如黃新紅等的研究[20])轉(zhuǎn)變的發(fā)展趨勢，成為體育科學(xué)研究的一種新的嘗試。