基于三維藥效團(tuán)的活血化瘀中藥虛擬篩選方法學(xué)研究.pdf

1、基于三維藥效團(tuán)的活血化瘀中藥虛擬篩選方法學(xué)研究中藥是組成方劑的基本單位，是中醫(yī)臨床防治疾病的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，具有多成分、多靶點(diǎn)、多途徑整合的特點(diǎn)?？茖W(xué)闡釋中藥活性的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)理是開(kāi)發(fā)安全有效、穩(wěn)定可控的現(xiàn)代中藥的基礎(chǔ)，是揭示中藥理論科學(xué)內(nèi)涵、指導(dǎo)臨床合理用藥的前提，是中藥現(xiàn)代化的關(guān)鍵所在。然而，目前中藥活性評(píng)價(jià)、有效成分篩選實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、成本高，漏篩現(xiàn)象較為普遍。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)為醫(yī)藥科學(xué)研究提供了許多新的方法

2、和手段，加速了藥物發(fā)現(xiàn)過(guò)程，減少了尋找新藥的盲目性和偶然性，為藥物學(xué)家提供了理論思維形象化的表示，使藥物研究方便快捷、直觀形象、有的放矢。三維藥效團(tuán)構(gòu)建方法是信息技術(shù)在藥物研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容之一。 藥效團(tuán)(pharmacophore)是指藥物分子與受體結(jié)合或作用時(shí)起主要作用的原子或基團(tuán)組合。在此基礎(chǔ)上增加這些原子或基團(tuán)的空間距離限制就構(gòu)成了三維藥效團(tuán)(3D-pharmacophore)。利用三維藥效團(tuán)作為提問(wèn)結(jié)構(gòu)，結(jié)合三維數(shù)據(jù)庫(kù)

3、搜索方法，發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物、預(yù)測(cè)其活性、揭示藥物作用機(jī)理、開(kāi)展全新藥物設(shè)計(jì)等研究是生命科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。目前已有研究主要集中在合成藥物和農(nóng)藥領(lǐng)域，較少涉及中藥。 現(xiàn)代研究顯示，中藥在防治心腦血管疾病方面具有獨(dú)特的療效，其基本藥理作用表現(xiàn)為改善微循環(huán)、改善血流動(dòng)力學(xué)、改善血液流變學(xué)和抗血栓形成、抑制組織異常增生、抑制炎癥等方面，涉及到多種心血管受體。其中，ACE(AngiotensinConvertEnzyme，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶)

4、受體、AngⅡ(AngiotensinⅡ，血管緊張素Ⅱ)受體、PAF(PlateletActivatingFactor，血小板激活因子)受體以及5-HT(5-羥色胺)受體結(jié)構(gòu)明確，具有廣泛的生理活性，通過(guò)多種機(jī)制調(diào)節(jié)血管舒縮功能和血液的流動(dòng)性，并有致炎、致血栓等作用，與活血化瘀類中藥藥理作用的多個(gè)環(huán)節(jié)相關(guān)，是進(jìn)行藥物信息學(xué)研究的良好載體。 本文以ACE、AngⅡ、PAF、5-HT2A受體拮抗劑為研究載體，構(gòu)建其三維藥效團(tuán)模型，結(jié)

5、合中藥化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)搜索，獲得符合活血化瘀藥效團(tuán)模型的中藥藥效物質(zhì)，進(jìn)而開(kāi)展基于三維藥效團(tuán)的中藥虛擬篩選方法學(xué)探索。本文研究主要有以下三個(gè)方面： 1、中藥有效成分定量構(gòu)效關(guān)系研究3D-QSAR(three-DimensionalQualityStructure-ActivityRelationship)是研究藥物與受體間的相互作用、模擬配體與受體結(jié)合特征，建立藥物結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系表達(dá)式，是進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)的有力工具。本文分別利用Co

6、MFA(ComparativeMolecularFieldAnalysis，比較分子場(chǎng)分析)及CoMSIA(ComparativeMolecularSimilarityIndicesAnalysis，比較分子相似指數(shù)分析)方法，建立了一組具有透皮吸收活性酚類小分子的結(jié)構(gòu)與藥效之間的模型，烷基取代苯、氯代苯和多環(huán)芳烴等三類結(jié)構(gòu)相近的化合物在甲醇/水體系反相C18柱上色譜保留時(shí)間參數(shù)的3D-QSAR模型，以及一組黃酮類化合物在HPLC(Hi

7、ghPerformanceLiquidChromatography)色譜柱上的保留時(shí)間和結(jié)構(gòu)的QSRR模型，探討了預(yù)測(cè)化合物活性及色譜保留時(shí)間預(yù)測(cè)的新方法，為基于三維藥效團(tuán)疊合的定量構(gòu)效關(guān)系研究奠定了基礎(chǔ)。 2、三維藥效團(tuán)構(gòu)建方法學(xué)研究通過(guò)對(duì)已知確有藥效的一系列化合物進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，構(gòu)建了ACE、AngⅡ、PAF、5-HT2A受體拮抗劑的三維藥效團(tuán)模型：ACE受體拮抗劑藥效團(tuán)模型含有一個(gè)氫鍵受體，一個(gè)氫鍵給體，一個(gè)疏水基團(tuán)，一個(gè)

8、負(fù)電離子化基團(tuán)；AngⅡ受體拮抗劑藥效團(tuán)模型含有一個(gè)氫鍵受體基團(tuán)，三個(gè)疏水基團(tuán)，和一個(gè)負(fù)電離子化基團(tuán)；PAF受體拮抗劑藥效團(tuán)模型含有兩個(gè)氫鍵受體，一個(gè)疏水基團(tuán)，一個(gè)正電離子化基團(tuán)；5-HT2A受體拮抗劑含有兩個(gè)氫鍵受體，一個(gè)疏水基團(tuán)，一個(gè)正電離子化基團(tuán)。模型對(duì)活性化合物的預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值的擬合系數(shù)較高，具有較好的預(yù)測(cè)能力。 本文利用藥效團(tuán)模型對(duì)中藥數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了三維數(shù)據(jù)庫(kù)搜尋，所得結(jié)果含有已報(bào)道的具有相應(yīng)受體拮抗活性的中藥活性成分，

9、從而對(duì)藥效團(tuán)模型進(jìn)行了驗(yàn)證和優(yōu)化；并從訓(xùn)練集化合物的選擇、藥效團(tuán)特征的選擇以及模型構(gòu)建方法、藥效團(tuán)評(píng)價(jià)及優(yōu)化等多個(gè)環(huán)節(jié)，初步完善了藥效團(tuán)構(gòu)建和評(píng)判方法，為有指導(dǎo)的中藥篩選提供了指導(dǎo)，為中藥新藥研發(fā)提供新的思路。 3、活血化瘀中藥虛擬篩選方法學(xué)研究利用ACE、AngⅡ、PAF、以及5-HT2A受體拮抗劑藥效團(tuán)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的化合物的多個(gè)構(gòu)象匹配，通過(guò)柔性搜索方法，得到能夠與藥效團(tuán)匹配的化合物，預(yù)測(cè)其活性；分析搜索結(jié)果，探討闡釋活血化瘀

10、中藥及方劑的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制、中藥藥性的科學(xué)內(nèi)涵。初步建立了基于三維藥效團(tuán)的活血化瘀中藥虛擬篩選方法；并通過(guò)將藥效團(tuán)構(gòu)建方法學(xué)和中藥虛擬篩選方法學(xué)有機(jī)的結(jié)合，探討建立基于三維藥效團(tuán)的中藥虛擬篩選平臺(tái)。為中藥新藥研發(fā)、有指導(dǎo)的中藥篩選提供支持，為在分子層次揭示中藥基礎(chǔ)理論的科學(xué)內(nèi)涵提供了方法學(xué)基礎(chǔ)。 結(jié)論本文完善了藥效團(tuán)的構(gòu)建方法，結(jié)合三維數(shù)據(jù)庫(kù)搜索，進(jìn)行了基于三維藥效團(tuán)的中藥虛擬篩選方法及平臺(tái)的探索性研究。研究結(jié)果初步表明，藥

11、效團(tuán)方法不僅可以用來(lái)解釋中藥活性的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)理，還可以用來(lái)發(fā)現(xiàn)中藥化學(xué)成分的活性以指導(dǎo)臨床合理用藥，為有指導(dǎo)的中藥篩選提供基礎(chǔ)。 本文運(yùn)用中藥學(xué)、生物學(xué)和信息學(xué)的研究方法，建立基于三維藥效團(tuán)的中藥虛擬篩選方法，探討中藥傳統(tǒng)功效、有效成分、現(xiàn)代藥理三類信息的連接及整合，為闡釋活血化瘀中藥作用機(jī)理和新藥篩選提供指導(dǎo)?；谌S藥效團(tuán)的中藥虛擬篩選方法，是還原論、整體論、系統(tǒng)論知識(shí)和方法在中藥研究中的有機(jī)結(jié)合點(diǎn)，是將中藥有效部位群