鄭春松 楊燕妮 段辛威 黃蕾 葉蕻芝 朱曉勤 曾建偉#

（1福建中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合研究院 福州 350122；2福建中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 福州 350122；3福建省中西醫(yī)結(jié)合老年性疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福州 350122）

骨關(guān)節(jié)炎（Osteoarthritis,OA）是最常見的慢性退行性骨關(guān)節(jié)疾病，其臨床表現(xiàn)主要為關(guān)節(jié)疼痛和腫脹，《中醫(yī)骨傷科學(xué)》教材的臨證備要中顯示健脾法可以抑制炎癥、消除腫痛[1]。由于OA歸屬于中醫(yī)學(xué)痹癥的范疇，肝腎虧虛是其發(fā)病基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)OA治療的研究大多聚焦在補(bǔ)腎柔肝法或補(bǔ)肝腎中藥[2～3]，有關(guān)健脾法治療OA的研究甚少，特別是有關(guān)健脾中藥在OA治療中抗炎鎮(zhèn)痛作的現(xiàn)代科學(xué)解讀未見報(bào)道。

人參為健脾要藥，是治療OA古方獨(dú)活寄生湯的重要組成中藥[4]，其成分人參皂苷Rg1緩解OA軟骨損傷作用已有報(bào)道[5]，證實(shí)了人參可用于OA的治療，而且，實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了人參皂苷Rg1的抗炎鎮(zhèn)痛作用[6]。人參在《神農(nóng)本草經(jīng)》中被列為上品，屬于藥食同源中藥，提示人參在OA疼痛治療中具有開發(fā)前景。

化學(xué)空間是小分子化合物多個(gè)描述符形成的多維空間，分子對(duì)接可用于研究小分子化合物與靶點(diǎn)相互作用，兩者結(jié)合已經(jīng)用于尋找中藥中治療疾病的潛在藥物分子，是目前中藥活性成分預(yù)測(cè)和篩選的重要計(jì)算機(jī)模擬手段之一[7～8]。本研究以人參為例，從化學(xué)空間和分子對(duì)接的角度，系統(tǒng)探討人參在治療OA中發(fā)揮抗炎鎮(zhèn)痛作用的可行性，為健脾法運(yùn)用于OA臨床治療提供新依據(jù)。現(xiàn)報(bào)道如下：

1 工具與方法

1.1 人參和抑制劑分子數(shù)據(jù)集建立 在中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)及分析平臺(tái)（TCMSP）網(wǎng)站[9]中Herb name一欄輸入“人參”，篩選人參中口服生物利用度≥30%和類藥性≥0.18的化合物[10]；在活性化合物專家（https://www.selleck.cn/）網(wǎng)站中檢索已經(jīng)報(bào)道的IL-1β、IL-6和TNF-α抑制劑化合物。在Discovery Studio（DS）模擬平臺(tái)上[11]，構(gòu)建以上化合物的三維分子結(jié)構(gòu)，用默克分子力場(chǎng)優(yōu)化[7]，建立人參和抑制劑分子數(shù)據(jù)集，保存成SD文件。

1.2 人參和抑制劑分子數(shù)據(jù)集的化學(xué)空間構(gòu)建與分析 在DSQSAR模塊下，選擇分子量、氫鍵受體數(shù)目、氫鍵給體數(shù)目、脂水分配系數(shù)、可旋轉(zhuǎn)鍵數(shù)目和分子表面面積等75個(gè)分子描述符參數(shù)，構(gòu)建人參和抑制劑分子數(shù)據(jù)集化合物的多維空間，分別定義為兩分子數(shù)據(jù)集的化學(xué)空間[7，12]。利用主成分分析技術(shù)[13]，將上述數(shù)據(jù)集的多維數(shù)據(jù)有效映射到三維化學(xué)空間上。若兩數(shù)據(jù)集中的化合物在化學(xué)空間上距離越近，代表具有相似作用的可能性越大[14]，由此揭示人參抗炎鎮(zhèn)痛的可能性。

1.3 人參分子數(shù)據(jù)集中抗炎鎮(zhèn)痛活性成分篩選根據(jù)OA相關(guān)抗炎鎮(zhèn)痛靶點(diǎn)的文獻(xiàn)[15～16]，確定IL-1β、IL-6和TNF-α為研究靶點(diǎn)，從RCSB Protein Data Bank（https://www.rcsb.org/）網(wǎng)站上，下載其蛋白質(zhì)-配體復(fù)合物三維結(jié)構(gòu)，代碼分別為6Y8M、1ALU和2AZ5。在DS模擬平臺(tái)上，使用Hierarchy和Chemistry模塊對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)去溶劑、去配體、加氫處理后，使用Binding Site模塊定義原配體為活性位點(diǎn)，并使用LigandFit模塊進(jìn)行人參化學(xué)成分和靶點(diǎn)的對(duì)接研究[7，17]。對(duì)接成功后，以蛋白與原配體的DOCK-SCORE為閾值，大于閾值的化合物分別視為人參中抗炎鎮(zhèn)痛的潛在活性化合物[7]。

2 結(jié)果

2.1 人參和抑制劑的分子數(shù)據(jù)集 在DS平臺(tái)上，建立人參分子數(shù)據(jù)集，含有22個(gè)化合物。見表1。建立抑制劑分子數(shù)據(jù)集，含有26個(gè)化合物。見表2。

表1 人參中口服生物利用度≥30%和類藥性≥0.18的化合物

表2 IL-1β、IL-6和TNF-α的抑制劑及作用靶點(diǎn)信息

2.2 人參和抑制劑分子數(shù)據(jù)集的化學(xué)空間 利用IL-1β、IL-6和TNF-α抑制劑構(gòu)建了抗炎鎮(zhèn)痛的化學(xué)空間，將人參分子數(shù)據(jù)集映射到此化學(xué)空間，發(fā)現(xiàn)人參分子數(shù)據(jù)集中化合物在化學(xué)空間上主要分布在后背部，與抑制劑化合物距離較近。見圖1。兩分子數(shù)據(jù)集在分子量、氫鍵受體數(shù)目、氫鍵給體數(shù)目和脂水分配系數(shù)等描述符值分別在區(qū)間[263.33，622.87]、[1.00，9.00]、[0.00，6.00]和[1.39，5.67]存在交集。見表3。

表3 人參和抑制劑分子數(shù)據(jù)集的重要描述符值

圖1 人參和抑制劑分子數(shù)據(jù)集的化學(xué)空間

2.3 人參抗炎鎮(zhèn)痛的活性化合物 分別以抗炎鎮(zhèn)痛的靶點(diǎn)IL-1β、IL-6、TNF-α與各自原配體對(duì)接的DOCK-SCORE等于40.70、36.87和52.56為閾值，大于閾值的人參分子集中化合物對(duì)應(yīng)有9個(gè)、7個(gè)和3個(gè)。見表4。即人參抗炎鎮(zhèn)痛的潛在活性化合物有 11個(gè)，分別為脫氧三尖杉酯堿（Deoxyharringtonine）、石竹胺（Dianthramine）、蘇齊內(nèi)酯（Suchilactone）、花生四烯酸（Arachidonate）、山柰酚（Kaempferol）、人參皂苷Rg5（Ginsenoside Rg5）、人參皂苷Rh2（Ginsenoside Rh2）、五味子酯乙（Gomisin B）、苯代南蛇堿（Celabenzine）、菊黃質(zhì)（Chrysanthemaxanthin）和5-苯甲?；?4-乙?；F序南蛇藤呋喃四醇（Malkangunin）。

表4 人參抗炎鎮(zhèn)痛的活性成分及其作用靶點(diǎn)

續(xù)表4

3 討論

中醫(yī)學(xué)認(rèn)為OA屬標(biāo)痹，具有痹痛的臨床癥狀，“風(fēng)、寒、濕”等常為其誘因[18～19]?！端貑枴け哉摗分兄赋?，“榮者，水谷之精氣也……衛(wèi)者，水谷之悍氣也……逆其氣則病，從其氣則愈，不與風(fēng)寒濕氣合，故不為痹”?！夺t(yī)宗金鑒·痹證總括》也指出：“痹虛，謂氣虛之人病諸痹也”，提示脾虛容易導(dǎo)致痹痛，在治療痹痛中應(yīng)健脾。而且，脾為生痰之源，在《醫(yī)門法律·中風(fēng)門》有記載：“風(fēng)寒濕三痹之邪，每借人胸中之痰為相援，故治痹方中，多兼用治痰之藥。”由此進(jìn)一步證明在治療OA痹痛的過(guò)程中，應(yīng)重視健脾的作用?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為，在OA疾病的進(jìn)程中，炎癥會(huì)導(dǎo)致疼痛，疼痛也會(huì)刺激炎癥反應(yīng)，即炎癥反應(yīng)和疼痛相互作用。其中，炎癥細(xì)胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α水平的異常升高，是OA疼痛的重要原因之一[20]?；谝陨媳尘?，本文選擇健脾要藥人參作為研究對(duì)象，利用化學(xué)空間和分子對(duì)接技術(shù)研究其與IL-1β、IL-6和TNF-α相互作用的可能性，以進(jìn)一步探討健脾法在治療OA中發(fā)揮抗炎鎮(zhèn)痛的可行性。

根據(jù)化學(xué)空間理論[21]，我們知道功能相近的化合物在一定的化學(xué)空間中往往存在分類聚集趨向，且具有相似化學(xué)空間的化合物也往往具有相似的功能屬性?；瘜W(xué)空間結(jié)果顯示，人參和抑制劑分子數(shù)據(jù)集主要聚集在三維化學(xué)空間的后背部，且兩數(shù)據(jù)集的化合物距離較近，提示人參分子數(shù)據(jù)集可能存在抑制劑分子數(shù)據(jù)集的功能屬性，即人參分子數(shù)據(jù)集可能具有抑制劑分子數(shù)據(jù)集相似的藥理作用。在此基礎(chǔ)上，基于分子對(duì)接研究人參分子數(shù)據(jù)集化合物與抗炎鎮(zhèn)痛靶點(diǎn)（IL-1β、IL-6和TNF-α）相互作用情況，結(jié)果從人參分子數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)了11個(gè)潛在的活性化合物。其中，山奈酚（MOL000422）、蘇齊內(nèi)酯（MOL005384）等化合物具有抗炎的作用已經(jīng)報(bào)道[22～23]，提示人參中小分子物質(zhì)能通過(guò)與IL-1β、IL-6和TNF-α相互作用而產(chǎn)生抗炎鎮(zhèn)痛的藥效。

綜上所述，本研究從化學(xué)空間和活性成分的角度，揭示了人參在治療OA中發(fā)揮抗炎鎮(zhèn)痛作用具有一定的合理性。未來(lái)將圍繞篩選出來(lái)的潛在活性成分，進(jìn)行其抗炎鎮(zhèn)痛活性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為人參治療OA疼痛提供更堅(jiān)實(shí)的依據(jù)，也為健脾法在OA中治療的臨床應(yīng)用提供新線索。