计算洞察：大豆异黄酮对醛糖还原酶的抑制作用——缓解糖尿病的途径

《Journal of Pharmaceutical Innovation》：Computational Insights into Aldose Reductase Inhibition by Soy Isoflavones: A Pathway To Diabetes Mitigation

糖尿病并发症治疗研究通过计算生物学方法评估大豆异黄酮抑制醛糖还原酶的潜力，发现大豆苷元和染料木苷具有最佳结合亲和力和结构稳定性。

　　

摘要

目的

糖尿病（DM）仍然是一个重大的全球健康问题，需要开发新的治疗方法来克服现有治疗的局限性，例如胰岛素抵抗、体重增加和胃肠道副作用。本研究旨在通过计算方法探索大豆衍生物异黄酮的抗糖尿病潜力，重点关注它们对醛糖还原酶（AR）的抑制活性，而醛糖还原酶是与糖尿病相关并发症的关键酶。

方法

采用了一种综合的计算机模拟策略，结合了基因表达分析、分子对接、分子动力学（MD）模拟和量子化学分析。分析了GSE30529基因表达数据集，以评估糖尿病肾组织中AR（AKR1B1）的表达情况。通过分子对接、MM/PBSA和MM/PBSA分析来评估异黄酮-AR复合物的结合亲和力和稳定性。还进行了前沿分子轨道（FMO）分析和分子静电势（MEP）映射，以评估电子反应性和相互作用潜力。

结果

基因表达分析显示，在糖尿病条件下，AKR1B1基因显著上调（LogFC = 0.85，p < 0.05），证实AR是一个可行的靶点。在各种异黄酮中，染料木素表现出最强的AR结合亲和力（对接得分 -9.1 kcal/mol；ΔG Binding -20.56 kcal/mol），分子动力学模拟也证实其结构稳定性优于apo蛋白和参考化合物。甘草素显示出较窄的HOMO-LUMO能隙（4.42 eV），表明其具有较高的电子反应性，这与MEP映射结果一致。

结论

计算结果表明，大豆异黄酮，特别是染料木素和甘草素，是有前景的AR抑制剂。需要进一步的体外、体内和临床验证来确认它们在糖尿病管理中的有效性。