案例文章
心肌缺血是一种因冠状动脉供血不足导致心肌氧供需求失衡的病理状态，长期缺血可引发心肌损伤，甚至导致心肌梗死。药含有多种成分，治疗疾病多是综合协调多成分、多靶点等，在心肌缺血的治疗中受到广泛关注。其中穿山龙药材中的甾体皂苷类成分具有抗心肌缺血、调节血脂、抗动脉粥样硬化、抑制血小板聚集、抗炎、抗氧化应激等作用。
中国中医科学院医学实验中心研究团队通过液质联用技术、体外药效学及分子对接技术，深入探究穿山龙抗心肌缺血的物质基础和作用机制，为穿山龙在心血管疾病治疗中的应用提供科学依据。
研究人员利用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱仪（UPLC-Q TOF-MS）技术对穿山龙中的主要成分进行鉴定，鉴定出7个化学成分，这些成分可能与其抗心肌缺血活性相关。体外细胞实验确定穿山龙醇提物对H/R损伤的H9c2心肌细胞具有一定的保护作用，能够显著提高细胞活力。然后通过分子对接方法对穿山龙多组分的可能作用靶标进行研究，探究穿山龙作用于心肌缺血的活性分子的作用机制。之后构建多成分-靶点蛋白网络模型，对穿山龙治疗心肌缺血作用物质基础及机制进行探索。
研究人员利用普美瑞云平台（https://pumeirui.com/）上的蛋白-小分子对接工具，对穿山龙中5种成分（薯蓣皂昔元、薯蓣皂苷、对羟基苄基酒石酸、原薯蓣皂苷、薯蓣次皂苷A）及其可能作用靶标进行研究，探究穿山龙作用于心肌缺血的活性分子的作用机制。
操作简述：
l准备配体小分子文件：选取好的化合物采用OpenBabel 2.3.2生成其三维结构，加氢并保存为mol2文件格式备用。
l准备受体蛋白文件：从PDB数据库选择含有共晶配体且与心肌缺血相关的靶点蛋白，下载三维结构保存备用。
l选择对接算法：蛋白-小分子对接模块提供Autodock vina和Psdock两种对接算法供用户选择，这里选择Autodock vina算法进行对接研究。
表 1. 穿山龙的5种成分与25个心肌缺血相关靶标对接结果
研究人员对穿山龙中提取的的5种成分（薯蓣皂昔元、薯蓣皂苷、对羟基苄基酒石酸、原薯蓣皂苷、薯蓣次皂苷A）与25个心肌缺血相关靶标进行分子对接研究，得到对接打分结果如表1所示。Vina对接打分以实验结合自由能值为拟合对象，单位为kcal/mol，打分越低表明化合物活性越好。从表1可以看出，薯蓣皂苷与NOS2、SRC、NOS3、MAPK8、COX2、TNF、MAPK1、MAPK14、CASP3、IL-1B、STAT3、HSP70、EGFR、ATP2A2这14个靶点的对接结果较好，与NOS2的对接结果尤为显著，打分值为-11.4 kcal/mol。NOS2作为一种在全身具有多种功能的信使分子通过细胞因子或病原体的应答而表达，它能产生大量的NO来调节血管流速、流量，舒张冠脉。但是当NO过量时，过量的NO会超氧阴离子结合，引起血栓和心肌细胞损伤。从薯蓣皂苷与NOS2的结合模式图（图1）可以看出，薯蓣皂苷的多个羟基通过与 GLN263，ASN354，TYR373，ARG381和ARG388形成氢键网络与NOS2紧密结合，从而抑制NOS2的活性使其维持在适宜浓度从而保护心肌。
图 1. 薯蓣皂苷与NOS2的结合模式图
薯蓣皂苷元与COX2、MAPK14、NOS3、SRC、MAPK8、NOS2、EGFR、TNF、CXCL8、MAPK1、CASP3、ATP2A2的对接结果较好，与COX2的对接结果尤为显著，打分值为-10.5 kcal/mol。COX2 是一种序列同源二聚体，可催化花生四烯酸(AA)生成前列腺素(PGG2)，后经过氧化物酶作用PGG2可被还原为PGH2生成血栓素。当COX2过量时可能引起血栓、心肌缺血、动脉粥样化等疾病。从薯蓣皂苷元与COX2的结合模式图（图2）可以看出，薯蓣皂苷元占据了COX2蛋白中由ALA202、HIS207、LEU294、HIS388 和 VAL444 等残基形成的疏水空腔，化合物的六元杂环结构与空腔中的多个疏水残基侧链形成了疏水相互作用。这使得薯蓣皂苷元可能通过抑制COX2活性减少前列腺素的产生从而保护心肌。
图 2. 薯蓣皂苷元与COX2的结合模式图
基于上述研究结果，我们不难发现，蛋白-小分子对接技术彰显了其卓越的预测效能，该技术在识别配体潜在作用靶点方面展现出了非凡的应用潜力，并且能够高精度地模拟配体小分子与受体蛋白之间复杂而精细的结合模式。这一能力不仅深化了我们对分子间相互作用机制的理解，还为后续研究提供了坚实的理论基础。此外，通过对结合模式进行深入分析，我们得以更加细致地探究穿山龙中活性成分针对心肌缺血相关靶点蛋白的作用机理。这一过程不仅揭示了活性物质如何特异性地识别并结合目标蛋白，还阐明了它们如何通过调节这些靶点蛋白的功能来影响心肌缺血的病理生理过程。
本研究综合运用多种技术手段，深入探究了穿山龙抗心肌缺血的作用机制，证明穿山龙中的甾体皂苷类成分可能是其治疗心肌缺血的物质基础，且穿山龙治疗心肌缺血是多成分与多靶点相互作用的结果。这一发现为穿山龙在心血管疾病治疗中的应用提供了有力的支持。
杨小芳, 孔韧, 权建野, 等. 基于体外药效学结合分子对接技术研究穿山龙抗心肌缺血的作用机制[J]. 现代药物与临床, 38(4): 767-775.