Sàng lọc in silico các hợp chất flavonoid có tác dụng ức chế enzym chuyển angiotensin định hướng điều trị tăng huyết áp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC CAO THỊ XUÂN QUỲNH SÀNG LỌC IN SILICO CÁC HỢP CHẤT FLAVONOID CÓ TÁC DỤNG ỨC CHẾ ENZYM CHUYỂN ANGIOTENSIN ĐỊNH HƯỚNG ĐIỀU TRỊ TĂNG HUYẾT ÁP KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC Hà Nội - 2021 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC Người thực hiện: Cao Thị Xuân Quỳnh SÀNG LỌC IN SILICO CÁC HỢP CHẤT FLAVONOID CÓ TÁC DỤNG ỨC CHẾ ENZYM CHUYỂN ANGIOTENSIN ĐỊNH HƯỚNG ĐIỀU TRỊ TĂNG HUYẾT ÁP KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC (NGÀNH DƯỢC HỌC) Khóa Người hướng dẫn : : QH.2016.Y PGS.TS Bùi Thanh Tùng PGS.TS Vũ Mạnh Hùng Hà Nội - 2021 LỜI CẢM ƠN Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Bùi Thanh Tùng, Trưởng môn Dược lý- Dược lâm sàng, Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội PGS.TS Vũ Mạnh Hùng công tác Học viện Quân y hai người thầy tận tình bảo, động viên giúp đỡ tơi hồn thành khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn em Tạ Thị Thu Hằng, sinh viên lớp K62 Dược học, Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội nhiệt tình hỗ trợ tơi q trình thực đề tài Bên cạnh đó, tơi xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo, thầy cô Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội giúp đỡ, tạo điều kiện để học tập, nghiên cứu, rèn luyện suốt năm qua thực đề tài Sau cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình, anh chị em bạn bè sát cánh, đồng hành, ủng hộ, động viên tơi q trình học tập, nghiên cứu hồn thành khóa luận Mặc dù có nhiều cố gắng, song với kiến thức, kỹ thời gian hạn chế, luận văn tơi khó tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp thầy để khóa luận tơi hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 24 tháng năm 2021 Sinh viên Cao Thị Xuân Quỳnh DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT THA ACE GBD BMI GPCRs RAA Arg Ser His Gln Val Glu Lys Tyr Ala Asp Phe Trp Leu Met Pro ACEi AngII SBVS NMR ADMET CSDL RMSD MW HBD HBA HATT LD50 Angiotensin converting enzyme The Global Burden of Disease Body mass index G protein-coupled receptors Angiotensin converting enzyme inhibitor Structure-based virtual screening Nuclear Magnetic Resonance Absorption, Distribution, Metabolism, Excretion, Toxicity Root mean square deviation Molecular weight Hydro bond donor Hydro bond acceptor Lethal dose 50% Tăng huyết áp Men chuyển angiotensin Gánh nặng bệnh tất toàn cầu Chỉ số khối thể Thụ thể bắt cặp với G-protein Hệ renin-angiotensin-aldosteron Arginine Serine Histidin Glutamine Valin Glutamate Lysine Tyrosine Alanin Axit aspartic Phenylalanin Tryptophan Leucin Methionin Proline Chất ức chế men chuyển angiotensin Angiotensin II Sàng lọc ảo dựa cấu trúc Cộng hưởng từ hạt nhân Hấp thu, Phân bố, Chuyển hóa, Thải trừ, Độc tính Cơ sở liệu Độ lệch bình phương trung bình Trọng lượng phân tử Nhóm cho liên kết hydro Nhóm nhận liên kết hydro Huyết áp tâm thu Liều gây chết trung bình DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hệ renin- angiotensin- aldosteron Hình 1.2 Cấu trúc sACE tACE Hình 1.3 Cấu trúc 3D tACE Hình 1.4 Biểu diễn liên kết lisinopril với ACE vị trí hoạt động Hình 1.5 Các phân nhóm flavonoid 12 Hình 2.1 Cấu trúc 3D enzym 1O86 tải từ CSDL Protein Data Bank 17 Hình 2.2 Minh họa trình re-dock lisinopril đồng kết tinh 19 Hình 2.3 Thực dự đốn tính giống thuốc thơng số ADMET công cụ trực tuyến pkCSM 21 Hình 3.1 Minh họa trình sàng lọc in silico 22 Hình 3.2 RMSD lisinopril đồng kết tinh trước sau re-dock 23 Hình 3.3 Minh họa hai chiều tương tác lisinopril vị trí hoạt động 23 Hình 3.4 Tương tác hợp chất với ACE 30 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phân độ tăng huyết áp theo mức huyết áp đo phòng khám Bảng 3.1 Kết mô docking 24 Bảng 3.2 Kết thông số quy tắc Lipinski 26 Bảng 3.3 Kết phân tích đặc tính hấp thu, phân bố chuyển hóa 27 Bảng 3.4 Kết phân tích đặc tính thải trừ độc tính 28 Bảng 3.5 Kết phân tích mơ docking 31 MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan bệnh tăng huyết áp 1.1.1 Bệnh tăng huyết áp 1.1.2 Điều trị tăng huyết áp 1.2 Tổng quan enzym chuyển angiotensin (ACE) 1.2.1 Sơ lược hệ Renin-angiotensin-aldosteron ACE 1.2.2 Trung tâm hoạt động ACE 1.2.3 Một số chất ức chế ACE (ACEi) 10 1.3 Tổng quan nhóm hợp chất flavonoid 11 1.4 Tổng quan nghiên cứu in silico 13 1.4.1 Docking phân tử 13 1.4.2 Quy tắc Lipinski hợp chất giống thuốc 15 1.4.3 Dự đoán ADMET thơng số dược động học độc tính 15 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 Nguyên liệu thiết bị 17 2.2 Nội dung nghiên cứu 18 2.3 Phương pháp nghiên cứu 18 2.3.1 Sàng lọc docking phân tử 18 2.3.2 Nghiên cứu đặc điểm giống thuốc 20 2.3.3 Nghiên cứu đặc tính dược động học độc tính (ADMET) 21 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ 22 3.1 Mô protein docking 22 3.1.1 Đánh giá quy trình docking 22 3.1.2 Tìm kiếm chất tiềm từ kết docking 23 3.2 Sàng lọc hợp chất giống thuốc 25 3.3 Dự đốn thơng số ADMET 27 CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN 32 4.1 Về kết 32 4.1.1 Rotenone (ID: 6758) 32 4.1.2 Amorphigenin (ID: 92207) 33 4.1.4 Apigenin (ID: 5280443) 34 4.1.5 Hesperitin (ID: 72281) 34 4.2 Về phương pháp 35 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Tăng huyết áp (THA) thách thức lớn sức khỏe cộng đồng tỷ lệ mắc bệnh cao có mối liên quan mật thiết với bệnh tim mạch, bên cạnh phức tạp sinh lý bệnh chế bệnh sinh Theo thống kê năm 2015 Tổ chức Y tế giới, có khoảng 1,13 tỷ người mắc cao huyết áp, đa số khơng biết mắc bệnh Tỷ lệ (THA) cao người 18 tuổi nước có thu nhập thấp (28,4%) nước có thu nhập trung bình (25,5%) Tỉ lệ mắc nam giới (25%) lớn so với nữ giới (20%) [72] Tăng huyết áp yếu tố nguy hàng đầu bệnh tim mạch, bao gồm bệnh mạch vành, suy tim, bệnh thận mãn tính, đột quỵ, đau tim sa sút trí tuệ Trong năm 2015, có khoảng 10 triệu người tử vong THA, 4,9 triệu trường hợp bệnh mạch vành 3,5 triệu trường hợp đột quỵ [1] Tại Việt Nam, tỉ lệ chung tăng huyết áp 21,1% dựa 10 nghiên cứu công bố từ năm 2005 đến 2018 18,4% dựa ba điều tra toàn quốc [50] Khi nghiên cứu nhóm người độ tuổi 40 đến 69, có 67,3% tổng số người biết mắc cao huyết áp, số người điều trị chiếm 33,2% 12,2% kiểm sốt tăng huyết áp hiệu [33] Điều cho thấy tỉ lệ mắc cao huyết áp Việt Nam cao tỉ lệ điều trị điều trị có hiệu cịn thấp Hệ renin-angiotensin-aldosteron đích đến quan trọng việc điều trị tăng huyết áp Angiotensin I phân cắt từ angiotensinogen renin huyết áp giảm, sau chuyển thành peptide dạng hoạt động angiotensin II nhờ tác dụng enzym chuyển angiotensin (ACE), làm tăng huyết áp theo nhiều chế khác [22] Nhiều dược chất phát triển với mục tiêu tác dụng hệ thống này, điển hình thuốc ức chế ACE captopril, lisinopril, ramipril coi liệu pháp điều trị khởi đầu cho bệnh nhân tăng huyết áp Bên cạnh tác dụng có lợi hệ tim mạch, thuốc ức chế men chuyển (ACEi) chứng minh số tác dụng không mong muốn sử dụng lâu ngày tăng nồng độ kali máu, ho, phù mạch chống định cho phụ nữ có thai [53] Vì vậy, nhiều nghiên cứu thực hợp chất từ tự nhiên sàng lọc ứng cử viên tiềm trở thành thuốc có tác dụng hỗ trợ điều trị tăng huyết áp Trong số hợp chất chiết xuất từ thực vật, flavonoid nhóm lớn, xuất hầu khắp lồi, cho có nhiều tác dụng tốt cho cho sức khỏe chống oxi hóa, chống nhiễm trùng, ức chế khối u, giảm nguy xơ vữa mạch vành [74] Gần đây, có nhiều nghiên cứu cho thấy tiềm flavonoid điều trị tăng huyết áp, đặc biệt tác dụng ức chế enzym chuyển angiotensin [19] Tuy nhiên, nghiên cứu tập trung thực in vitro, chưa nhiều nghiên cứu cụ thể tương tác cấp độ phân tử hợp chất flavonoid với ACE để giải thích rõ chế ức chế enzym Trên sở đó, đề tài “Sàng lọc in silico hợp chất flavonoid có tác dụng ức chế enzym chuyển angiotensin định hướng điều trị tăng huyết áp” tiến hành với mục tiêu chính: Sàng lọc hợp chất flavonoid có tác dụng ức chế enzym chuyển angiotensin phương pháp docking phân tử Dự đốn tính giống thuốc, thơng số dược động học độc tính hợp chất tốt thu sau trình sàng lọc PHỤ LỤC PHỤ LỤC Cấu trúc hóa học 86 hợp chất flavonoid có điểm số docking tốt STT Pubchem ID Tên hợp chất 5213 Silybin 6758 Rotenone 10621 Hesperidin 100157 Amorphigenin 124034 Swertisin 180589 Diphysolone 65084 (+)-Gallocatechin Cấu trúc hóa học 73384 Brazilin 5280805 Rutin OH HO 10 5281777 Iridin O HO O O OH O O OH O O OH 11 5281810 Tectoridin 12 5381351 Quercimeritrin 13 124052 Glabridin 14 5280445 Luteolin 15 72281 Hesperitin 16 5281803 Pratensein 17 5281614 Fisetin 18 187808 Glycitin 19 30231 Neohesperidin dihydrochalcone 20 65064 (-)-Epigallocatechin gallate 21 163749 2,3-Dihydroauriculatin 22 441674 Cyanidin 3-Orutinoside 23 471393 Catechin 7-O-gallate 24 643008 2'-Hydroxy-7,4dimethoxyisoflavone 25 5353915 Quercetin-3-Orhamnoside 26 5483905 Kaempferol-7neohesperidoside 27 5491382 Rhamnetin-3rhamnoside 28 5491657 Quercetin 3neohesperidoside 29 6325460 Kaempferol 3,7diglucoside 30 10425234 (+)-Epigallocatechin 31 10841200 Apigenin-7-Ogentiobioside 32 12304093 Apigenin-7-Oglucoside 33 14185731 Kaempferol-3-Oglucuronoside 34 15953752 Quercetin 3,7dirhamnoside 35 21676366 Catechin 7-Oapiofuranoside 36 44257380 5-Deoxykievitone hydrate 37 71307301 Apigenin 4'-Orhamnoside 38 441772 Pelargonidin 3,5-dibeta-D-glucoside 72193679 7-O-[beta-Darabinopyranosyl-(1>6)-beta-Dglucosyl]apigenin 40 21606527 Kaempferol-3-O-betaglucopyranosyl-7-Oalpharhamnopyranoside 41 14704554 Rhamnetin 3-O-betaglucopyranoside 42 5320835 Quercetin-3,4'-O-dibeta-glucopyranoside 43 440195 7-hydroxyflavanon 7O-beta-D-glucoside 39 44 5271805 Ginkgetin 45 442584 Carlinoside 46 638309 Coumestan 47 1548994 Silybin B 48 5274585 Miquelianin 49 5280343 Quercetin 50 5280443 Apigenin 51 5280746 Apiin 52 5282150 Rhoifolin 53 5282152 Lonicerin 54 5318569 Isoginkgetin 55 11186717 Erylatissin B 56 5281789 Licoisoflavone A 57 5280378 Formononetin 58 5320053 Neobavaisoflavone 59 5282102 Astragalin 60 5280804 Isoquercetin 61 442813 Ononin 62 64982 Baicalein 7-Oglucuronide 63 73533 Catechin 7-O-beta-Dxyloside 64 162412 Phaseollinisoflavan 65 443650 Delphinidin 3-Oglucoside 66 480785 3'Dimethylallylkievitone 67 5282159 Quercetin 3-Omalonylglucoside 68 5387370 Apigenin-7-Oglucuronide 69 5487635 Quercetin 3sambubioside 70 5491384 Apigenin-4'-glucoside H O H O O O O HO O H 71 5491693 Kaempferol 4'glucoside 72 9960512 Kaempferol 3-Ogentiobioside 73 10546844 Glycyrrhizaisoflavone B O OH OH 74 11954210 Flavonol 7-O-beta-Dglucoside HO O O O HO O H 75 14135334 Chrysin-7-Oglucoronide 76 15940724 Genistein-7-Oglucuronide 77 21310440 Kaempferol 3-O-betaD-xyloside 78 24832108 Globularicitrin HO O O H 79 45782816 Genistein 4'-Oglucuronide 80 90657741 Genistin 7-Ogentiobioside 81 135398025 6"-Omolonyltectoridin 82 14057034 4'-Demethyltoxicarol isoflavone 83 21722036 Quercetin 3-O-alphaL-rhamnopyranosyl(1->2)-alpha-Larabinopyranoside 84 57390614 Kaempferol 3-O-betaD-galactopyranosyl-7O-alpha-Lrhamnopyranoside 85 5359430 Quercetin 3-O-alphaL-fucopyranoside 86 5310763 7-hydroxy-8(morpholin-4ylmethyl)-3phenylchromen-4-one ... tương tác cấp độ phân tử hợp chất flavonoid với ACE để giải thích rõ chế ức chế enzym Trên sở đó, đề tài ? ?Sàng lọc in silico hợp chất flavonoid có tác dụng ức chế enzym chuyển angiotensin định hướng. .. Xuân Quỳnh SÀNG LỌC IN SILICO CÁC HỢP CHẤT FLAVONOID CÓ TÁC DỤNG ỨC CHẾ ENZYM CHUYỂN ANGIOTENSIN ĐỊNH HƯỚNG ĐIỀU TRỊ TĂNG HUYẾT ÁP KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC (NGÀNH DƯỢC HỌC) Khóa Người hướng dẫn... khóa luận tìm kiếm hợp chất flavonoid có tác dụng ức chế men chuyển angiotensin định hướng điều trị tăng huyết áp, đề xuất: Tiến hành nghiên cứu thêm chất sàng lọc in vitro, in vivo: thử hoạt