平衡解离常数KD值越大意味解离越多,候选成分与 ACE2的亲和力越弱。研究发现,苦杏仁苷(Amygdalin)和野黑樱苷(Prunasin)具有较强的ACE2结合亲和力,KD 值分别为0.221和0.268 μmol/L。野黑樱苷是苦杏仁苷在体内主要的代谢物,在人血清中的暴露量很高。
表1.通过SPR分析获得的靶向ACE2蛋白的候选活性成分的亲和力。 论文附图
甘草甜素(glycyrrhizin)曾被认为是新冠肺炎的有效治疗药物,具有潜在的ACE2结合活性。这项研究确认了甘草甜素的KD值为4.39 μmol/L。
连翘苷A(forsythoside A)和连翘苷I(forsythoside I)是连翘果实中的主要成分,其对ACE2的亲和力被分别测定为15.8 and 18.7 μmol/L。大黄酸(rhein)是另一种在人血清中高暴露的组分,它对ACE2的亲和力适中,KD值为33.3 μmol/L.。
第二重筛选,研究团队进行了ACE2活性抑制试验,通过ACE2抑制剂筛选试剂盒,测试了候选成分对ACE2活性的影响。结果发现,与ACE2结合亲和力较强的两个组分野黑樱苷(prunasin)和甘草甜素(glycyrrhizin),均未表现出明显的肽酶抑制作用,但是,大黄酸(Rhein)“表现突出”。
试验发现,大黄酸(Rhein)和大黄素-8-O-β-d-葡萄糖苷(emodin 8-O-β-d-glucoside)具有良好的ACE2抑制作用,IC50分别为18.33和22.50μmol/L,(如图1C所示)。值得一提的是,大黄酸(rhein)在人体内暴露程度高,具有良好的活性,这说明其可能是连花清瘟发挥ACE2抑制作用的主要活性成分。
图1.候选成分对ACE2酶活性的抑制作用。
(A)阳性药物MLN-4760
(B)连翘的候选成分
(C)大黄原植物
(D)金银花/烤苦杏仁/甘草根
论文附图
此外,试验结果还显示,三种连翘苷A、B和I,都具有ACE2抑制作用(如图1B所示),三种绿原酸异构体均表现出中等程度的ACE2抑制活性,IC50都在40μmol / L左右(如图1D所示)。
研究团队认为,连翘苷A和I,新绿原酸及其异构体,都具有良好的体外活性,但体内暴露低,它们可能与大黄素发挥协同作用。这或许反映了中药的协同效应。
第三重筛选,研究团队进行了分子对接实验,以研究6个代表性成分的结合位点。
实验发现,野黑樱苷(prunasin)、连翘苷I(forsythoside I),甘草甜素(glycyrrhizin),大黄酸(rhein),连翘苷A(forsythoside A)和新绿原酸(neochlorogenic acid)这6种具有强亲和力的组分,都能与ACE2和新冠病毒S蛋白结合界面形成恰当的空间互补(如图2A-F所示)。
图2.(A)野黑樱苷、(B)连翘苷I、(C)甘草甜素、(D)大黄酸、(E)连翘苷A、(F)新绿原酸的分子对接结果。 论文附图
图2.(A)野黑樱苷、(B)连翘苷I、(C)甘草甜素、(D)大黄酸、(E)连翘苷A、(F)新绿原酸的分子对接结果。 论文附图
此前,大黄酸显示出了最佳的ACE2抑制作用,分子对接则证明其羧基可与关键的肽酶活性位点Ala387结合,形成氢键。在大黄素-8-O-β-d-葡萄糖苷也观察到了同样的情况。
最终,三层筛选全部命中的4种候选活性成分为,大黄酸,连翘苷A、连翘苷I、新绿原酸及其异构体。
研究团队总结道,这些成分不仅对ACE2表现出良好的亲和力,而且能有效地结合到ACE2与S蛋白复合体的接触面上;通过显著影响新冠病毒S蛋白和人受体ACE2间的结合,其可能发挥抑制新冠病毒的潜在作用,这是防止病毒感染的重要途径。
中西医的碰撞,解密连翘与大黄
早在疫后初期,连花清瘟就被应用于新冠肺炎的临床治疗,入选中药抗疫的“三药三方”,并被列入《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第四至八版)》。
连花清瘟的组方有13味中药,连翘、金银花、炙麻黄、炒苦杏仁、石膏、板蓝根、绵马贯众、鱼腥草、广藿香、大黄、红景天、薄荷脑、甘草。