年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration, AMD) 是造成全球中老年人群视力下降甚至丧失的主要原因之一, 其防治是目前国内外眼科研究的重点和难点。研究表明, 氧化应激诱导的视网膜色素上皮细胞自噬功能障碍、细胞衰老和异常的免疫炎症反应是AMD的关键致病因素。许多中药活性成分具有显著的抗氧化、抗炎、抗衰老、抗凋亡等药理作用, 可通过不同作用途径预防或阻断AMD的发生和发展过程。因此, 本文围绕AMD的发病机制, 归纳了可用于AMD防治的各类中药活性成分, 并对其调控作用和机制进行总结, 以期为AMD的防治提供新的研究视角。

局部给药的优势是直接在病灶部位释放药物, 提高局部药物浓度, 减少全身给药的不良反应。温敏凝胶是一种典型的局部给药制剂, 具有随温度变化展现不同物理状态的特性, 在低温或贮存温度下为溶胶状态, 当温度上升到相变温度或接近于体温时, 呈现半固体凝胶状态, 具有一定黏弹性和快速自我恢复能力, 增强药物在局部的黏附性, 延长药物在局部的保留时间, 控制和延长药物的释放, 能显著提高药物的生物利用度。本文综述了温敏凝胶的特点、常用温敏材料及基于临床需求在鼻腔、眼、阴道、牙周、皮肤、瘤内、关节腔等不同给药部位中的应用研究。

透明质酸由于其良好的生物相容性、可降解性、亲水性、肿瘤靶向性、黏性等特征广泛应用于生物材料、化妆品、临床医学等领域。中药小分子化合物具有显著的药效学活性, 但仍存在溶解度低、靶向性差等缺点, 这使其临床应用受到限制。基于透明质酸的超分子特性, 本文汇总了国内外众多学者利用透明质酸作为载体对中药小分子化合物的溶解性、生物利用度、靶向性、适宜剂型等进行改善和功能提高的研究, 将对挖掘中药小分子化合物潜在应用价值及新药研发提供新的思路和启发。

Fe基金属-有机框架(metal-organic frameworks, MOFs) 是一类由Fe离子或Fe团簇, 通过配位键与有机配体结合而成的聚合物晶体, 主要可通过溶剂热合成法、超声合成法、微波合成法、干凝胶转化法等进行制备, 兼具无机纳米载体载药能力强和有机纳米载体安全性高的特点, 并具有良好的肿瘤靶向性和辅助诱导肿瘤铁死亡的能力, 在抗肿瘤药物递送方面拥有极高的潜力。近年来, Fe基MOFs还被研发出成像、磁热、光热、光动及药物响应释放等多种功能, 可在递送抗肿瘤药物的同时辅助疾病诊断和监控药物分布, 联合热疗、光疗等产生协同抗肿瘤效果, 并控制药物的精准释放。本文对Fe基MOFs的合成方法、特点以及功能和类型等方面的研究进展进行了综述, 为Fe基MOFs在抗肿瘤药物递送方面进一步应用提供依据。

小檗碱(berberine) 是一种天然存在的苄基异喹啉类生物碱, 具有抗菌、抗癌、降血脂、抗糖尿病和止泻等广泛药理活性, 但因其极低的口服生物利用度(＜1%), 限制了其在临床上的应用, 尚无纯小檗碱配方被批准用于任何特定疾病。小檗碱口服生物利用度低主要是由于其在酸性条件下自聚集导致的溶解度差、渗透性低、P-gp (P-glycoprotein) 介导的外排和肝肠代谢。提高小檗碱的口服生物利用度可提高小檗碱的药理活性, 降低给药剂量进而减少不良反应。本文综述了小檗碱的多种药理活性、代谢过程、药代动力学特征, 重点介绍了通过提高溶解度和渗透性、抑制P-gp外排和结构修饰等途径提高小檗碱口服生物利用度的策略, 并对小檗碱的研究进行了展望, 为其深入研究提供指导。

结直肠癌是消化道常见恶性肿瘤, 炎症性肠病发展为结直肠癌的风险显著增加。免疫信号通路NF-κB、IL-6/STAT3、COX-2/PGE2、IL-23/Th17、TLRs等已被证实能够促进结肠炎向结直肠癌转化的进程, NOD2与肠道微生物的作用也参与炎癌转化的调控。慢性炎症作为结直肠癌的潜在风险, 抑制炎症的药物可能起到化学预防的作用。本综述对结肠炎癌转化过程相关的信号通路进行了总结, 并对用于结肠癌化学预防的药物进行了概述。

炎症性肠道疾病(inflammatory bowel disease, IBD) 是一种慢性的、反复的肠道炎症疾病。临床上常用的治疗药物在长期应用后都存在疗效不佳、不良反应多等缺点。新型生物疗法如抗肿瘤坏死因子单抗在克服常用药不良反应的同时, 也存在价格昂贵、不易储存和应用后耐药和复发等问题。近年来, 针对IBD新的治疗药物不断出现, 如抑制淋巴细胞迁移的调节剂(整合素抑制剂和鞘氨醇-1磷脂受体激动剂) 已进入IBD的临床治疗。还有炎性细胞因子抑制剂[白细胞介素23抑制剂、Janus激酶(Janus kinases, JAKs) 抑制剂、磷酸二酯酶抑制剂等]、靶向纤维化和肠道组织降解和重塑的抑制剂(基质金属蛋白酶抑制剂) 等也正在进行IBD的临床试验评估。本文以药物作用机制为切入点, 总结和梳理了当前IBD治疗的主流药物和一些新兴药物的进展, 并介绍其作用靶点, 以期为IBD药物的设计和研发提供新的思路。

病毒感染疾病严重威胁人类生命健康与社会发展。为应对未来可能暴发的新发和再现病毒疫情, 研发广谱抗病毒药物成为重要且紧迫的研究课题。本文精选近年经典案例, 从抗病毒药物研究的共同靶标、共性环节、通用策略以及广谱抗病毒分子等四个主要方面总结了广谱抗病毒药物研发的普适性策略, 期望对当下及未来的抗病毒药物研发提供参考。

脊髓性肌萎缩(spinal muscular atrophy, SMA) 是一种严重的遗传性神经肌肉疾病, 由于其存活运动神经元1 (survival motor neuron, SMN1) 基因缺失或突变导致其编码的SMN蛋白水平降低, 引起α神经元的缺失和进行性肌肉萎缩, 导致运动功能的丧失和寿命的缩短。研究发现, 促进SMN2基因中外显子7的包含, 可产生具有完全功能的SMN蛋白, 改善疾病的症状。迄今为止, 包含基因治疗药物onasemnogene abeparvovec在内, 只有3种用于SMA的治疗药物上市。本文简要介绍了反义寡核苷酸药物诺西那生钠(nusinersen) 和小分子化学药物利司扑兰(risdiplam), 并综述了处于临床及临床前研究阶段的以SMN2为靶点的小分子化学药物和反义寡核苷酸药物的研究进展。

无定形固体分散体是提高难溶性药物生物利用度最有效的策略之一, 但其易受到处方因素、制备工艺、存储条件和溶出条件等因素的影响从而在储存期或溶出过程中结晶, 丧失溶出优势。此外, 体内外环境的差异、表观浓度与透膜通量之间的差异、体内吸收过程的复杂性等影响因素使得无定形固体分散体的体外溶出不能完全准确预测体内吸收, 给固体分散体产品开发带来了极大挑战。本文总结了关于无定形药物固体分散体溶出与吸收的研究进展, 期望为难溶性药物无定形固体分散体制剂的开发提供参考。

黄酮类化合物是植物中广泛分布的一大类次级代谢产物, 已报道的化合物超过10 000种, 结构多样且部分具有抗癌、抗炎等重要的药理活性。黄酮类化合物生物合成相关的基因及酶、生物合成途径解析已有诸多报道; 近年来, 其合成生物学研究亦取得了较大进展。本文在概述黄酮类化合物生物合成的基础上, 对近20年(2001~2021年) 报道的黄酮类化合物合成生物学研究进展进行了综述, 介绍了代表性黄酮类化合物的细胞工厂创建概况, 并对相应的代谢瓶颈及优化策略进行了讨论和展望。

实验室前期研究发现化合物YZG-330能够使小鼠降低体温, 该作用可被腺苷A₁受体(adenosine A₁ receptor, A₁R) 拮抗剂DPCPX拮抗, 本文基于A₁R下游信号通路对YZG-330的作用机制进行进一步探究。通过测量小鼠肛温进行YZG-330药效学评价; 采用Western blot技术检测小鼠下丘脑组织匀浆中瞬时受体电位(transient receptor potential, TRP) 离子通道和P38蛋白及其磷酸化水平; 通过Ca²⁺荧光探针Fluo-3AM负载细胞, 检测YZG-330对小鼠下丘脑细胞内Ca²⁺含量的影响。YZG-330可剂量依赖性地降低小鼠体温, P38选择性抑制剂SB-203580 (20 mg·kg^-1, i.p.) 可显著抑制YZG-330的降温作用。TRPM8拮抗剂(每只小鼠0.1 μg, i.c.v.) 可以部分拮抗YZG-330 (0.25 mg·kg^-1和1 mg·kg^-1, i.p.) 的降温效果。腹腔注射给予小鼠YZG-330 (2 mg·kg^-1, i.p.) 可显著上调小鼠下丘脑组织中P38磷酸化水平, A₁R拮抗剂DPCPX (5 mg·kg^-1, i.g.) 可有效抑制该变化; YZG-330还可显著上调小鼠下丘脑组织中TRPM8表达量, SB-203580可非常显著地抑制YZG-330引起的TRPM8上调; YZG-330 (0.1~10 μmol·L^-1) 可剂量依赖性地升高小鼠下丘脑细胞内Ca²⁺浓度, A₁R抑制剂DPCPX (0.5和1 μmol·L^-1) 与TRPM8拮抗剂(1 μmol·L^-1) 均可抑制YZG-330的升高胞内Ca²⁺浓度的作用。综上所述, YZG-330发挥降温作用的机制之一是通过激活A₁R, 促进P38蛋白磷酸化, 进而上调TRPM8离子通道表达量并激活该通道开启, 导致胞内Ca²⁺含量上升, 通过负调节下丘脑体温调定点导致体温下降。本文中所有动物实验均获得中国医学科学院药物研究所伦理委员会批准。

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC) 是常见的恶性肿瘤, 其发病率高且极易转移复发, 严重影响人类健康。传统药物治疗存在不良反应大、多药耐药等问题, 因此亟须寻找新的药物和作用靶点。本研究合成了质子型的双菲啰啉(protonic bis-phenanthroline, H-BP), 结果显示H-BP可选择性地抑制肿瘤细胞增殖, 引起肝癌细胞凋亡; 在HCC荷瘤小鼠体内, H-BP能够有效阻止瘤块的生长, 在中剂量(5 mg·kg^-1) 和高剂量(10 mg·kg^-1) 时甚至可完全消除肿瘤, 并对小鼠体重没有明显影响。实验方案由西南大学动物实验伦理委员会批准, 严格按照动物使用和护理的伦理原则进行实验操作。机制研究表明, H-BP引起HCC凋亡的原因与H-BP降低了原癌基因转录因子多形性腺瘤基因样蛋白2 (pleomorphic adenoma gene like-2, PLAGL2) 的表达有关, 造成PLAGL2下游蛋白缺氧诱导因子和β连环蛋白的下调, 从而引发癌细胞死亡。本研究不仅使用氢键二聚化方法合成化合物, 为药物的设计提供新的思路, 而且实验结果表明PLAGL2可能是肿瘤治疗中的一个有效靶标。

本研究旨在探究黄酮类化合物葛根素对过氧化氢(H₂O₂) 诱导损伤的人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells, HUVEC) 的影响及其机制。采用体外培养HUVEC细胞, 设立空白组、模型组(H₂O₂ 400 μmol·L^-1)、不同浓度葛根素组(3、10、30、100 μmol·L^-1)。采用葛根素预孵育2 h, H₂O₂损伤HUVEC细胞24 h。CCK-8法检测细胞活力, Transwell小室观察细胞迁移能力, 以JC-1为荧光探针检测线粒体膜电位。O2k线粒体功能检测系统测定线粒体呼吸功能。RT-PCR实验技术分析细胞中肿瘤坏死因子-α (tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白细胞介素-1β (interleukin-1β, IL-1β) 和白细胞介素-18 (interleukin-18, IL-18) 的mRNA表达水平; Western blot检测细胞焦亡相关蛋白氮端gasdermin D (N-GSDMD)、裂解天冬氨酸特异蛋白酶-1 (cleaved-cysteinyl aspartate specific proteinase-1, cleaved-caspase-1)、核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3 (NOD-like receptor protein 3, NLRP3) 和嘌呤能离子通道型受体7 (purinergic ligand-gated ion channel 7 receptor, P2X7R) 的表达水平。结果显示, 400 μmol·L^-1 H₂O₂处理24 h对HUVEC细胞有明显的损伤作用, 与模型组比较, 葛根素能够浓度依赖性地提高细胞活力, 其中30和100 μmol·L^-1效果最为显著; 葛根素能够显著降低线粒体膜电位, 改善线粒体呼吸功能, 抑制H₂O₂诱导的细胞迁移, 降低炎性因子的表达, 下调焦亡相关蛋白的表达。上述研究结果表明, 葛根素能够抑制HUVEC细胞的迁移, 减轻H₂O₂诱导的HUVEC氧化损伤, 其机制可能与改善线粒体呼吸功能、抑制细胞焦亡有关。

本研究主要探讨了蟾毒灵(bufalin) 对人前列腺癌PC3细胞的体外增殖、迁移和侵袭的抑制能力, 初步探讨蟾毒灵抑制上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transformation, EMT) 过程的分子机制。采用MTT法评价PC3细胞活力; 划痕和Transwell实验用于检测细胞的迁移和侵袭能力; 采用Western blot实验检测EMT和整合素家族蛋白的表达情况。结果显示, 蟾毒灵对人前列腺癌PC3细胞的半数抑制浓度值为0.26 ± 0.03 μmol·L^-1, 蟾毒灵处理后, PC3细胞的迁移速度变慢(P < 0.05), 穿过微孔滤膜的PC3细胞数量减少(P < 0.05), 这表明蟾毒灵能够浓度依赖性地抑制PC3细胞的增殖、迁移与侵袭能力。本研究发现蟾毒灵可以影响EMT相关蛋白的表达, 包括E-钙黏附素(E-cadherin) 的上调以及N-钙黏附素(N-cadherin)、β-连环蛋白(β-catenin)、基质金属蛋白酶9 (MMP9)、基质金属蛋白酶2 (MMP2)、癌基因c-myc、锌指转录因子Snail的下调; 蟾毒灵还可以抑制整合素家族蛋白的表达, 包括整合素α2 (ITGA2)、整合素β1 (ITGB1)、整合素β3 (ITGB3)、整合素β5 (ITGB5)、Yes相关蛋白/转录共激活因子PDZ结合基序(YAP/TAZ) 和整合素连接激酶(ILK)。此外, 蟾毒灵还可抑制磷酸化局部黏着斑激酶(p-FAK)/局部黏着斑激酶(FAK)、磷酸化类固醇受体辅激活因子(p-Src)/类固醇受体辅激活因子(Src)、磷酸化蛋白激酶B (p-Akt)/蛋白激酶B (Akt) 的蛋白表达水平, 上述研究结果表明, 蟾毒灵可能通过FAK/Src/磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/Akt通路抑制前列腺癌PC3细胞的增殖、转移和侵袭能力。因此, 蟾毒灵为前列腺癌治疗药物的开发提供一定的参考价值。

药物诱发长QT间期综合征(long QT syndrome, LQTS) 已成为临床上重要的研究课题, 其中获得性长QT间期综合征(acLQTS) 的发生主要是药物抑制人类ether-α-go-go相关基因(the human ether-α-go-go related gene, hERG) 通道所致。hERG基因编码快速激活延迟整流钾离子通道(rapid component of the delayed rectifier potassium current, Ikr) 的α亚基, 其在动作电位3期复极过程中发挥重要作用, 也是大多数抗心律失常药物作用的靶点。本文旨在探讨羟基吴茱萸次碱(hydroxyrutaecarpine, HRU) 对hERG通道的影响, 评估其心脏安全性。利用全细胞膜片钳技术记录HRU对hERG通道电流及动力学的影响, 并验证与hERG通道的结合位点。运用PCR技术测定HRU对hERG mRNA表达水平的影响。利用Western blot技术检测HRU对hERG蛋白和转录因子Sp1 (specificity protein 1) 表达的影响。采用免疫荧光技术证实HRU对hERG蛋白和转录因子Sp1的定位和表达的影响。研究显示, HRU瞬时给药后对hERG电流具有抑制作用, 降低hERG通道的失活电流, 缩小失活时间常数, 作用位点是S6片段的两个芳香族氨基酸即第656位的苯丙氨酸F656和第652位的酪氨酸Y652。HRU孵育给药能够减少hERG蛋白表达量, 并抑制hERG电流, 降低hERG mRNA的水平, 降低细胞核内转录因子Sp1和细胞浆内hERG蛋白表达水平。激光扫描共聚焦实验也显示细胞核内转录因子Sp1和细胞浆内hERG蛋白表达都减少, 说明HRU抑制Sp1表达是导致hERG mRNA表达减少的原因。以上结果表明, HRU瞬时给药抑制hERG电流的作用是通过结合hERG通道内F656和Y652位点, 缩小失活时间常数, 加快通道失活, 从而抑制hERG通道功能。此外, HRU还抑制hERG蛋白表达, 主要是通过抑制转录因子Sp1的表达, 使hERG通道蛋白的转录功能下调, 最终导致hERG蛋白减少。

应用网络药理学方法预测了丹参抗乙肝病毒(hepatitis B virus, HBV) 的活性成分和作用机制。首先通过TCMSP、PubChem数据库及文献调研获取丹参的化学成分, 通过SwissTargetPrediction和GeneCards数据库分别预测活性成分和HBV感染所对应的潜在作用靶点。使用String数据库构建蛋白互作关系网络、Cytoscape软件将成分-作用靶点网络可视化并进行拓扑学分析、DAVID平台进行GO功能及KEGG通路富集分析、AutoDock Vina软件将丹参关键活性成分与核心靶蛋白进行分子对接。共筛选出38种活性成分, 获得疾病-化合物交集靶点178个, 富集分析得到405个GO相关条目、68条相关信号通路(涉及T细胞/B细胞受体信号通路、PI3K/AKT信号通路及mTOR信号通路等)。分子对接结果显示, 丹参大多数关键活性成分(丹参醌酚Ⅱ、丹参新酮、原儿茶酸、紫草酸和原儿茶醛) 与核心靶点(PIK3CA、APP、STAT3、AKT1和mTOR) 具有较好的亲和力。更进一步, 在HBV复制小鼠模型上考察了丹参代表性活性成分紫草酸的抗HBV活性及对PI3K/AKT和mTOR信号通路的调控作用。动物福利和实验操作均遵循湖北大学动物伦理与福利委员会的规定。结果显示, 紫草酸能明显抑制模型小鼠的HBV DNA复制, 降低血清HBsAg和HBeAg水平, 抑制肝脏AKT和mTOR的磷酸化, 表明紫草酸可能通过调控PI3K/AKT及mTOR信号通路发挥抗HBV作用。

组学与生物信息学为中药机制研究带来了新的思路。本研究采用代谢组学和网络药理学联合策略探讨芪参益气滴丸(Qishen Yiqi dropping pill, QDP) 改善心力衰竭(heart failure, HF) 大鼠心脏能量代谢的药效物质基础及网络调控机制。¹H NMR代谢组学分析从HF大鼠心脏组织中发现肉碱、谷氨酰胺、肌酸、脯氨酸、高瓜氨酸、乳酸、牛磺酸和丙氨酸等8个代谢物在QDP治疗后显著回调, 表明QDP调控糖、脂、ATP和蛋白质代谢等过程。动物实验操作均遵循中国医学科学院药物研究所实验动物管理与动物福利伦理委员会的规定。利用网络药理学建立“药物-成分-靶点-疾病”网络, 并结合代谢组学结果提取与上述代谢过程相关的“成分-靶点”子网络, 显示了QDP调节能量代谢潜在的47个作用靶点和79个化学成分, 提炼了熊果酸、三七皂苷、人参皂苷等关键化学成分与INS、PPARG、AKT1等核心靶点, 同时也从能量代谢的角度展示了QDP与HF之间多靶点、多成分的复杂作用关系。分子对接技术验证了部分靶点与化学成分良好的相互作用, 其结合能均小于-5 kcal·mol^-1。本研究结果为QDP临床应用及方剂开发利用提供了有用信息。

信号传导与转录激活因子3 (signal transducer and activator of transcription 3, STAT3) 是细胞增殖转移的重要调节因子, 参与多种恶性肿瘤的发生和发展, 是目前靶向抗肿瘤药物研究的热点之一。本课题组通过两面神激酶(Janus kinase, JAK)/STAT3通路抑制剂筛选模型筛选得到了新型苯并二咪唑结构小分子化合物LZJ541, 具有明确的STAT3抑制活性。通过MTT实验检测LZJ541对肝癌HepG2及前列腺癌PC-3细胞增殖能力的影响; 通过Western blot实验检测其对肿瘤细胞中STAT3通路相关蛋白的影响; 通过流式细胞术检测其对HepG2细胞凋亡水平及周期分布的影响。结果表明, LZJ541显著抑制STAT3信号通路的活化, 能显著抑制HepG2细胞增殖, 其半数抑制浓度(half maximal inhibitory concentration, IC₅₀) 为13.8 μmol·L^-1, 远低于STAT3低表达的PC-3细胞(IC₅₀: 41.99 μmol·L^-1), LZJ541还可抑制HepG2细胞中STAT3蛋白的磷酸化, 从而诱导细胞凋亡和周期阻滞, 发挥抗肿瘤作用。综上, LZJ541具有一定的体外抗肿瘤作用, 本研究为围绕这一化合物研发新型STAT3靶向抗肿瘤药物提供了实验依据。

有效补充益生菌可有益肠道健康, 但是益生菌在肠道原位活性的分析却鲜有报道。本研究通过将异硫氰酸荧光素(FITC) 和5(6)-羧基四甲基罗丹明琥珀酰亚胺酯[5(6)-TAMRA-SE] 分别与D-赖氨酸进行偶联, 获得了两种颜色的荧光D-氨基酸(fluorescent D-amino acids, FDAAs) 探针: 绿色探针(fluorescein-D-lysine, FDL) 和红色探针(TAMRA-D-lysine, TDL), 并尝试对嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus, LA)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei, LC) 和韦荣球菌(Veillonella atypica, VA) 3种益生菌进行了体外标记。随后将FDAAs应用到小鼠肠道菌群标记, 建立方法考察了3种常用益生菌口服定植存活情况。所有动物实验方案经由广州中医药大学动物伦理委员会审查通过。结果表明, 合成的两种FDAAs可以无毒且完全对3种益生菌进行体外标记; 通过FDAAs两步标记口服益生菌可知, LA存活率较高为92.30% ± 1.67%, LC和VA的存活率相近, 分别为84.13% ± 4.06%、82.27% ± 2.43%。本研究可通过快速比较不同益生菌在体内定植存活率的变化, 为益生菌在肠道原位定植活性提供理论支撑, 同时对临床益生菌合理用药具有指导作用。

应用核磁代谢组学技术表征应激敏感大鼠和应激抵抗大鼠的粪便代谢轮廓, 明确应激敏感和应激抵抗的生物标志物及代谢通路的异同, 阐释相同应激下机体不同反应的发生机制。首先, 复制慢性不可预知温和刺激(chronic unpredictable mild stress, CUMS) 大鼠抑郁模型; 根据大鼠的粪便代谢组学轮廓将模型大鼠分为应激敏感大鼠和应激抵抗大鼠; 其次, 基于糖水偏爱率验证应激敏感大鼠和应激抵抗大鼠的抑郁状况; 最后, 应用多元统计分析明确应激敏感大鼠和应激抵抗大鼠粪便的生物标志物及相关代谢通路, 阐明其机制。结果表明: 与空白组相比, 应激敏感大鼠的糖水偏爱率显著降低, 而应激抵抗大鼠的糖水偏爱率未发生显著变化。代谢组学研究结果发现, 应激敏感和应激抵抗具有相同和特异的差异代谢物和代谢途径。3条代谢途径与应激敏感显著相关, 包括牛磺酸和亚牛磺酸代谢, 丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸代谢以及精氨酸和脯氨酸代谢。甘油酯代谢和色氨酸代谢是应激抵抗的特异性代谢通路。本研究从代谢组学角度探讨了相同刺激下, 机体出现敏感和抵抗两种不同状态的机制, 为抑郁症的研究提供了新视角, 亦为临床个体化和精准治疗以及抗抑郁药物的研发提供了新思路。

本研究整合代谢组学和生物网络分析工具从生物代谢网络角度系统分析柴归颗粒的抗抑郁作用机制。建立慢性不可预见性轻度应激(chronic unpredictable mild stress, CUMS) 抑郁大鼠模型, 采用基于LC-MS的血浆代谢组学发现柴归颗粒抗抑郁作用的关键代谢物和代谢途径。整合生物网络分析工具对柴归颗粒调节的关键代谢物进行网络分析, 聚焦关键代谢通路, 挖掘柴归颗粒抗抑郁作用的潜在靶点。结果显示与对照组相比, 模型组大鼠血浆中20个代谢物含量有显著差异(P < 0.05), 柴归颗粒能显著回调二十二碳三烯酸、3-羟基丁酸、4-羟基苯甲醛、鹅去氧胆酸、胆酸、L-谷氨酰胺、乙醇酸、亚油基肉碱、L-酪氨酸、N-乙酰缬氨酸、棕榈酰肉碱和花生四烯酸等12种代谢物。对柴归颗粒调控的关键代谢物进一步网络分析表明花生四烯酸代谢可能是柴归颗粒发挥抗抑郁作用的重要通路, 花生四烯酸代谢途径上的CYP2B6、CYP2E1、CYP2C9、CYP2C8、PLA2G6、PTGS2、ALOX15B、PTGS1、ALOX12和ALOX5等10个蛋白为柴归颗粒发挥抗抑郁作用的潜在靶点。本文涉及的动物实验操作均遵循山西大学动物伦理委员会的规定并通过动物实验伦理审查(批号: SXULL2020028)。

辛弗林是存在于枳实中的天然小分子生物碱, 具有多种生物活性, 但其衍生物研究较少。基于多靶点药物设计策略, 采用分子拼接法, 对辛弗林酚羟基和仲胺基进行结构修饰, 设计并合成了5个中间体和15个目标分子, 所得化合物测试了抗人致病菌和抗真菌活性, 发现2个中间体IM4和IM5抗大肠杆菌活性和阳性对照8种氟喹诺酮药物相当; TM1n对耐药热带假丝酵母菌和耐药白色念珠菌抑制活性强于氟康唑, TM1d和TM1f对白色念珠菌ATCC90023、TM1o及TM1f对耐药白色念珠菌以及TM1f对近平滑念珠菌ATCC2019的抑制活性均和氟康唑相当, 都具有深入研究的潜力。本研究首次发现了对人致病真菌具有高抑制活性的辛弗林衍生物, 为辛弗林的进一步研究提供了新的思路。

采用硅胶柱色谱、高效液相色谱等方法对大花美人蕉根的乙醇提取物中的化学成分进行分离纯化, 并运用现代波谱学手段鉴定化合物结构。从中分离得到2个对映-贝壳杉烷型二萜类化合物, 鉴定为(5R, 8S, 9S, 10R, 13R)-2-酮-对映-贝壳杉-15-烯-17-酸(1) 和(4R, 5S, 8S, 9S, 10S, 13R)-19-羟基-对映-贝壳杉-15-烯-17-酸(2), 化合物1为新化合物, 化合物2为首次从大花美人蕉根中分离得到。

为研究乳香的化学成分, 本文采用硅胶柱色谱和高效液相色谱从乳香95%乙醇浸膏中分离得到2个化合物, 通过IR、UV、NMR和HR-ESI-MS等方法对其进行结构解析, 并借助ECD计算确定其绝对构型, 分别是: 7α-羟基-3, 11-二羰基-甘遂-8, 24-二烯-21-酸(1) 和21β-羟基-3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸(2), 其中化合物1是新化合物, 化合物2为首次采用ECD计算确定其绝对构型的已知化合物。

采用硅胶柱色谱、MCI柱色谱、ODS柱色谱及高效液相色谱等色谱技术, 从杜虹花叶95%乙醇提取物中分离得到2个新半日花烷型二萜类化合物, 并通过质谱、核磁共振和ECD等波谱数据鉴定其结构, 分别为13E-6β-hydroxylabda-8(17), 13-dien-15-oic acid (1) 和13E-7α-hydroxylabda-8(17), 13-dien-15-oic acid (2)。对化合物1和2进行了抗氧化活性测试, 均无明显活性。

本实验旨在采用核磁共振代谢组学和分子对接方法, 分析异钩藤碱对自发性高血压大鼠海马组织内源性代谢物的调控作用。将12只自发性高血压大鼠随机分为模型组和给药组, 每组6只, 6只WKY大鼠作为对照组。给药组每日给予0.3 mg·kg^-1的异钩藤碱治疗, 对照组和模型组每日均给予等量生理盐水。动物实验经过山东中医药大学实验动物伦理委员会批准(编号: SDUTCM20210721002)。连续给药8周后取各组大鼠海马组织, 采用¹H NMR方法结合模式识别技术检测分析3组大鼠海马组织, 寻找差异性代谢产物并分析相关代谢通路, 通过京都基因与基因组百科全书数据库查找差异代谢物的代谢靶点, 将异钩藤碱与核心靶点使用分子对接技术进行对接验证。主成分分析及偏最小二乘判别分析结果显示, 各组分类趋势明显。共筛选出7个差异性代谢物, 这些代谢物主要涉及到糖代谢和谷氨酸代谢。分子对接技术表明异钩藤碱与9个相关蛋白靶点结合较好。上述研究结果提示, 异钩藤碱调控自发性高血压大鼠海马组织的能量代谢和谷氨酸代谢异常。

利用实验设计(design of experiment, DoE) 方法建立抗CD38单抗(monoclonal antibody, mAb) 的抗体依赖性细胞吞噬作用(antibody-dependent cell-mediated phagocytosis, ADCP) 生物学活性检测方法。以Jurkat/NFAT/CD32a-FcεRIγ转基因细胞系作为效应细胞, Daudi细胞系作为靶细胞, 通过荧光素酶检测系统(BrightGlo^TM Luciferase Assay system) 检测抗CD38单抗的ADCP生物学活性, 并运用DoE方法进行实验参数优化。结果显示, 抗CD38单抗在该方法中存在量效关系, 且符合四参数方程: y = (A - D) / [1 + (x / C)^B] + D, 方法经统计学实验设计对多个实验参数进行筛选和优化, 确定抗体工作浓度为800~20.81 ng·mL^-1, 靶细胞和效应细胞的接种量分别为每孔7.5×10⁴和2.5×10⁴个, 诱导时间为6 h。该方法具有良好的专属性; 5个不同组回收率样本经3次检测, 相对效价分别为(59.97 ± 4.74) %、(82.44 ± 5.15) %、(110.69 ± 11.71) %、(129.23 ± 5.22) %和(162.15 ± 3.66) %; 回收率在103%~120%, RSD均小于11%, 线性检测范围为50%~150%。本研究利用DoE设计成功筛选、优化和建立基于报告基因的抗CD38单抗ADCP生物学活性测定方法, 该方法具有良好的专属性、重复性和准确性, 可作为抗CD38单抗ADCP生物学活性的评价方法。

探针电喷雾电离(probe electrospray ionization, PESI) 技术是原位电离技术的典型代表之一, 但由于其载样稳定性差, 该技术在定量分析中的应用受到很大制约。作者前期对现有PESI技术的定量分析性能进行改进, 开发了新型微探针电喷雾串联质谱(micro-pen electrospray ionization tandem mass spectrometry, μPen-ESI-MS/MS)。本研究旨在探索其在药物代谢稳定性及CYP450酶活力评价中的应用。建立检测肝微粒体孵育体系中的CYP3A4底物睾酮与CYP2D6底物右美沙芬的μPen-ESI-MS/MS检测方法, 并对分析方法的线性、精密度和准确度进行考察; 并应用该分析方法检测睾酮和右美沙芬在肝微粒体孵育体系中的代谢稳定性。结果表明, 该μPen-ESI-MS/MS方法分析效率高, 一个样品的喷雾时长约为0.3 min。在设定的定量范围内, 睾酮和右美沙芬分析方法的标准曲线线性良好(R² > 0.99), 睾酮的批内和批间准确度为95.9%~109.3%, 批内和批间精密度(RSD) 为2.4%~13.5%。右美沙芬的批内和批间准确度为90.5%~107.3%, 批内和批间精密度(RSD) 为3.4%~12.1%。睾酮和右美沙芬在肝微粒体孵育体系中快速代谢(浓度下降一半所需时间分别为12和14 min)。综上, 本研究建立了睾酮及右美沙芬的代谢稳定性评价快速灵敏的μPen-ESI-MS/MS分析方法, 为药物代谢酶CYP3A4和CYP2D6的活性检测提供了新方法和新策略。

含有绿原酸(chlorogenic acid, CA) 的中药注射剂与头孢噻肟钠(cefotaxime sodium, CS) 联合用药在临床上时有发生, 但药物相容性的科学依据尚薄弱。本研究提出基于等温滴定量热技术、冷喷雾电离质谱技术和抑菌活性测评的序贯分析策略, 评价CA与CS分子间相互作用。等温滴定量热实验表明, CA滴定CS时吉布斯自由能ΔG < 0且由焓变驱动, 提示二者发生了自发化学反应。通过冷喷雾电离质谱发现CA与CS混合后存在结合态特征离子m/z 808.143 5, 确认CA与CS发生了化学结合。通过抑菌实验发现, CA可显著降低CS对肺炎克雷伯菌的抑菌能力(P < 0.01)。进一步通过分子对接技术表明, CA与CS具有共同作用靶点青霉素结合蛋白3 (penicillin binding protein 3, PBP3), 提示CA显著降低CS抑菌能力可能与二者竞争性结合PBP3有关。综上, CA可与CS发生自发化学结合并降低其抑菌能力, 为绿原酸与头孢噻肟钠相互作用评价提供了研究思路与关键技术。

大柴胡汤临床应用广泛、疗效确切, 为治疗胆囊炎的经典方剂。然而其成分多样、作用复杂, 传统质控指标难以反映其整体功效。因此本研究基于特征图谱和网络药理学预测大柴胡汤质量标志物, 以期对大柴胡汤整体质量进行有效控制。研究首先利用虚拟筛选技术获得35个大柴胡汤潜在药效成分。其次采用高效液相色谱-二极管阵列检测器(HPLC-DAD) 建立15批大柴胡汤的特征图谱, 结合对照品, 指认化学成分。初步将芍药内酯苷、芍药苷、柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷、黄芩苷、汉黄芩苷、柴胡皂苷b₂、柴胡皂苷b₁定为大柴胡汤潜在质量标志物。最后利用网络药理学技术手段, 构建“成分-靶点-通路-生命过程”网络图, 探究其治疗胆囊炎的作用机制, 进而明确质量标志物的准确性。结果显示潜在质量标志物可作用于多靶点从而达到抗炎、调节代谢等目的, 进而联合治疗胆囊炎。质量标志物与大柴胡汤主要药理作用吻合, 可表征大柴胡汤的整体功效。该研究结合特征图谱及网络药理学, 挖掘大柴胡汤的质量标志物, 为大柴胡汤的质量控制及评价提供依据。

固体分散体是药物高度分散在载体材料中形成的分散体系, 常用于改善难溶性药物的溶解度及溶出速率。药物与载体的混溶性是固体分散体溶出性能改善及产品稳定的关键, 因此载体种类的选择及载药量的优化至关重要。本研究通过溶解度参数法和Flory-Huggins相互作用理论初步预测奥拉帕利(OLP) 与不同载体(VA64、Soluplus、Plasdone S630和Kollidon K29/32) 的混溶性, 并结合差式扫描量热法(DSC) 对药物和载体的混溶性进行实验评估, 筛选出具有良好混溶性的载体材料。通过绘制药物与载体的混溶性相图, 优选出两者的最佳比例。理论计算和实验评估表明, OLP与VA64的混溶性最佳, 当载药量为30%时可同时满足较大载药量和物理稳定性的需求。偏光显微镜、X-射线衍射法、DSC和激光共聚焦拉曼光谱法表明, 固体分散体中OLP呈无定形态分散在载体中。粉末溶出试验表明, 与OLP晶体相比, 其体外溶出度明显提高。本研究采用理论计算和DSC实验评估筛选载体, 并得到药物与载体的最佳配比, 为固体分散体载体的选择及用量的确定提供更为有效的研究策略。

大黄是我国常用大宗药材之一, 其基原植物为唐古特大黄、药用大黄和掌叶大黄。不同基原的大黄药材活性成分和药效存在差异, 为快速准确鉴定大黄药材3个基原物种, 本文利用Illumina高通量测序技术对大黄药材基原物种叶绿体基因组进行测序, 完成其组装注释与结构特征解析, 并基于叶绿体基因组高变区开发精准鉴别大黄药材3个基原物种的特异DNA条形码, 最后进行验证。结果如下: 唐古特大黄、药用大黄和掌叶大黄叶绿体基因组全长分别为161 039 bp、161 093 bp和161 136 bp, 呈典型四分体结构, 均编码131个基因, 包括86个蛋白质编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因。基于高变区设计的5对引物均可对42份样品有效扩增, 测序结果分析证明rps16-trnQ、psaA-ycf3、psbE-petL、ndhF-rpl32与trnT-trnL均可作为特异DNA条形码准确鉴定唐古特大黄、药用大黄和掌叶大黄。本文可为大黄药材3个基原物种分类鉴定、保证大黄药材临床用药安全及规范大黄药材市场提供依据。

MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一, 在植物信号转导、生长发育和植物防御反应中起到重要作用。本研究以三七(Panax notoginseng) 为材料, 设计特异引物, 克隆了三七中1R-MYB转录因子PnMYB1R1基因, 并进行氨基酸序列分析、原核表达和纯化、亚细胞定位、转录活性分析、组织特异性分析及非生物胁迫下的诱导表达分析。PnMYB1R1基因开放阅读框(ORF) 长738 bp, 编码245个氨基酸, 蛋白分子质量27.0 kD。序列分析及系统进化树结果表明PnMYB1R1包含1个保守的R3结构域, 属于1R-MYB型转录因子中的TRF-like类蛋白。构建原核表达载体pET28a-PnMYB1R1并在大肠杆菌BL21 (DE3) 菌株中成功表达PnMYB1R1重组蛋白, 纯化得到可溶性重组蛋白。亚细胞定位实验结果表明PnMYB1R1定位于植物细胞的细胞核中。转录活性分析显示PnMYB1R1转录因子具有转录激活活性。实时荧光定量PCR结果表明PnMYB1R1基因在三七主根中表达量最高, 茎、叶次之, 须根中表达量最低。盐、低温及干旱胁迫均能够影响主根、须根、茎、叶中PnMYB1R1基因的表达水平, 其中盐胁迫能够显著提高主根、须根、茎和叶中PnMYB1R1基因的表达水平。本研究为进一步揭示1R-MYB转录因子在三七中防御反应中作用奠定基础。

黄甘草为甘草属药用植物资源, 常混于道地甘草药材中。本研究利用Illumina高通量测序技术对黄甘草叶绿体全基因组进行测序, 完成其物理图谱绘制和基因组特征解析, 并与甘草、胀果甘草、光果甘草进行比较基因组学分析, 构建甘草属的系统进化树。黄甘草叶绿体基因组基因组全长127 864 bp, GC含量34.25%, 由一个大单拷贝区(large single copy, LSC)、一个小单拷贝区(small single copy, SSC) 构成, 基因组缺失反向重复IR区, 属于IRLC群体; 共注释得到110个基因, 包括76个蛋白编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因。MISA共检测出301个SSRs, 富含A-T重复。黄甘草叶绿体基因组密码子偏好性较弱, 密码子偏向使用A和T这两种碱基。通过同源性比对, 筛选出黄甘草的3个特异性基因片段。基于Pi分析获得药用甘草植物6个新的高突变区(psbZ~psbC、trnC-GCA~rpoB、trnR-UCU~trnG-UCC、ycf2、trnN-GUU~ycf1、ndhA)。系统发育分析结果支持新疆产黄甘草为与三种药用甘草关系密切的种间杂交类群, 同域分布的胀果甘草是其父本。本研究为甘草属药用植物正伪品的分类鉴定、药材特异DNA指纹开发和遗传多样性、分子植物育种等研究奠定基础。

根据钩藤转录组中STR基因核心序列设计特异性引物, 并进行RACE扩增, 克隆到UrSTR基因(GeneBank: OL310251) 的cDNA全长1 541 bp, 编码345个氨基酸; 采用染色体步移克隆到UrSTR基因启动子(GeneBank: OL310252) 序列1 179 bp。系统进化发育树分析显示, 钩藤UrSTR蛋白与同为茜草科的美丽帽柱木和短小蛇根草的STR蛋白聚为一类, 其亲缘关系最近; 亚细胞共定位实验表明UrSTR蛋白定位于液泡膜上; SDS-PAGE结果表明pET-28a-UrSTR重组蛋白成功表达且大小与预期相符; 启动子顺式作用元件分析表明其含有光响应、胁迫响应和激素响应有关的多种调控元件; 启动子活性分析UrSTR基因启动子具有转录活性。成功克隆了UrSTR基因及其启动子序列并对其进行生物信息学分析和启动子活性分析; 后期需要优化UrSTR原核表达体系, 为进一步纯化UrSTR蛋白研究其结构和功能奠定基础。