三七治疗骨关节炎机制:基于UHPLC-QE-MS、网络药理学及分子动力学模拟

背景:课题组前期研究发现三七能够修复骨细胞的形态结构,对于治疗骨关节炎具有良好的应用前景,但目前对于三七的具体作用机制尚不清楚。目的:采用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱串联质谱(ultra-high performance liquid chromatography-Q exactive-mass spectrometry,UHPLC-QE-MS)技术鉴定三七的主要成分,并结合网络药理学、分子对接和分子动力学模拟探究三七治疗骨关节炎的作用机制。方法:利用UHPLC-QE-MS技术鉴定三七的主要成分后,运用TCMSP数据库筛选活性成分,通过TCMSP和Uniprot数据库查找活性成分靶点,通过疾病数据库筛选骨关节炎靶点。在药物靶点与疾病靶点取交集后,导入STRING数据库和Cytoscape软件构建蛋白互作网络筛选关键靶点,通过“活性成分-作用靶点”网络筛选关键活性成分。再对关键靶点进行富集分析,并对关键活性成分和关键靶点进行分子对接验证,最后选取结合能最低的结果进行分子动力学模拟。结果与结论:①在三七溶液中共鉴定出57种活性成分,成分靶点与疾病靶点交集50个,关键活性成分5个(槲皮素、熊脱氧胆酸、山奈酚、柚皮素和红藻氨酸),关键靶点5个(白细胞介素6、基质金属蛋白酶9、白细胞介素1β、白蛋白和趋化因子配体2);②基因本体功能富集642个条目,其中620个条目代表生物过程,21个条目代表分子功能,1个条目代表细胞成分;京都基因与基因组百科全书通路分析63条通路,主要涉及雌激素信号通路、白细胞介素17信号通路和高糖基化终末产物-高糖基化终末产物受体信号通路;③分子对接显示关键活性成分和关键靶点结合活性良好,分子动力学模拟提示槲皮素和基质金属蛋白酶9间的相互作用稳定;④对三七成分进行了较全面研究,初步阐明了其药效物质基础,预测三七可通过多组分、多靶点、多途径和多通路发挥抗炎、软骨保护和免疫调节作用来治疗骨关节炎。

案例教学法结合通关模式在“中药药理与应用”课程的实践

为了提升“中药药理与应用”的教学质量,围绕以学生为中心和以学习为中心的OBE教育理念,结合案例教学法和通关模式,开展中药药理的案例教学。通关模式的案例教学法可以全方位地促进学生学习的积极性、主动性和目标性。教学实验研究结果表明,案例教学法结合通关模式能明显提升学生的学习状态、学习成绩和学习效果,实验班与对照班比较,p<0.05,有显著差异性,能提升“中药药理与应用”课程的整体教学效果。

基于GEO数据库结合网络药理学和分子对接技术探究玉竹抗抑郁作用机制

目的:基于生物信息学和网络药理学方法筛选玉竹治疗抑郁症的潜在药物靶点和信号通路,并通过PC12细胞实验初步证实其抗抑郁药效。方法:下载GSE98793表达矩阵和GPL570平台信息进行差异表达基因筛选;通过检索TCMSP数据库进行成分筛选,利用Cytoscape3.7.1软件,构建玉竹“药物-成分-靶点”相互作用网络图和PPI网络图;利用DAVID数据库,进行GO和KEGG富集分析;使用SYBYL-X 2.0软件对主要活性成分及靶点进行分子对接验证;采用谷氨酸(Glu)诱导PC12细胞模型后,将玉竹醇提物按低、中、高剂量进行分组给药,考查其对PC12细胞损伤的保护作用。结果:筛选得到玉竹抗抑郁活性成分23个,活性靶点34个;“药物-成分-靶点”网络图显示棕榈酸、月桂酸、(+)-雪松醇等为玉竹抗抑郁的主要活性成分;PPI网络图显示PTGS2、PTGS1、SLC6A2、GABRA1、TNF等为关键靶点;通过GO富集分析得到GO条目共209个,其中包括生物过程(BP)149个,细胞组分(CC)23个,分子功能(MF)37个;主要涉及Chemical carcinogenesis-receptor activation、Small cell lung cancer和Adipocytokine signaling pathway等信号通路;分子对接结果显示,玉竹主要活性成分与抑郁症主要靶点对接结果具有良好稳定性;体外细胞实验结果表明,600μg/mL的玉竹醇提物对Glu诱导的PC12细胞损伤具有明显恢复作用。结论:玉竹可能通过炎症反应、氧化应激和前列腺素合成等途径发挥抗抑郁作用。

基于网络药理学探究双孢菇的肝脏保护作用

为研究双孢菇乙醇提取物(Agaricus bisporus ethanol extract,ABEE)保肝活性的物质基础及其作用机制,采用超高效液相色谱-串联质谱(ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)技术对ABEE的成分进行分析鉴定,通过网络药理学结合CCl4致小鼠急性肝损伤动物模型对其活性物质及作用机制进行分析。UPLC-MS/MS分析鉴定化合物75个,其中网络药理学预测与肝损伤活性相关化合物15个,作用靶点11个。动物实验结果显示,ABEE能够显著改善由CCl4导致的小鼠急性肝损伤,与模型组相比,高剂量组(1000 mg/kg)肝功能指标谷草转氨酶、谷丙转氨酶、碱性磷酸酶得到了显著恢复(P<0.001),同时小鼠体内抗氧化能力得到显著提高,与模型组相比,超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶活力显著提高(P<0.001),丙二醛含量显著下降(P<0.01)。采用实时荧光定量聚合酶链式反应和Western blot技术对相关基因的mRNA和蛋白表达水平进行检测,结果显示,与模型组相比,高剂量组Bcl-2表达显著上升(P<0.001),MYC、NF-κB1、RELA、MMP9表达显著降低(P<0.01),证实了预测结果。因此,ABEE可能是通过水杨酸、棕榈酸、α-亚麻酸、白杨素调节Bcl-2、MYC、NF-κB1、RELA的表达及其所在的化学致癌-受体激活等信号通路,从而发挥肝脏保护作用。本研究结果表明ABEE可能是通过多成分、多靶点、多通路抑制细胞凋亡、癌变,抑制自由基脂质过氧化来发挥肝脏保护作用。

基于网络药理学和实验验证探讨陈皮在异功散治疗慢性病贫血中的作用机制

目的为探讨陈皮在异功散治疗慢性病贫血(ACD)中的作用,通过网络药理学分析异功散中陈皮与四君子汤活性成分治疗ACD的不同作用靶点及信号通路,并进行动物实验明确陈皮活性成分在异功散治疗ACD中的作用机制。方法①网络药理学研究:基于中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)、本草组鉴数据库(HERB)、草药成分目录平台(HIT)获取异功散方的组分,符合口服生物利用度(OB)≥30%、类药性(DL)≥0.18,或经瑞士生物信息研究所药代动力学(SwissADME)数据库筛选,符合吸收、分布、代谢和排泄标准的为最终获取的异功散活性成分。通过TCMSP、化合物靶点预测(Swisstarget prediction)数据库获得活性成分的作用靶点。再通过人类基因综合数据库(Genecards)、在线人类孟德尔遗传数据库(OMIM)、疾病相关基因与突变位点数据库(DisGeNETt)获取ACD的疾病靶点。借助韦恩(Venny)2.1在线平台获得药物靶点和疾病靶点的交集,运用蛋白互作关系数据库平台(STRING)和Cytoscape v3.9.1软件构建蛋白质网络,通过Cytoscape中MCC算法筛选前30位的核心靶点,核心靶点经京都基因与基因组百科全书(KEGG)进行信号通路富集分析。最终通过Cytoscape构建“异功散活性成分-ACD-靶点”网络和“核心靶点-信号通路”网络。②分子对接验证:比较陈皮区别于异功散方中其他活性成分的作用靶点,进行分子对接验证。③动物实验验证:建立ACD小鼠模型,进行药物干预,干预1周后检测比较各组白细胞(WBC)、血红蛋白(Hb)、红细胞(RBC)、血清铁蛋白(SF)、血清铁(SI)水平,苏木精-伊红(HE)染色脾组织观察病理学变化,蛋白免疫印迹(Western blot)法检测脾组织中磷酸化丝裂原活化蛋白激酶/丝裂原活化蛋白激酶(p-MEK/MEK)、磷酸化细胞外信号调节激酶(1/2)/细胞外信号调节激酶(1/2)[p-ERK(1/2)/ERK(1/2)]、磷酸化逆转录病毒癌蛋白网状内皮增生病毒癌基因同源物A/逆转录病毒癌蛋白网状内皮增生病毒癌基因同源物A(p-P65/P65)蛋白表达,验证陈皮活性成分对ACD的治疗作用及机制。结果①网络药理学分析结果显示,异功散活性成分为135种,作用于1006个靶点,ACD疾病靶点1474个,与异功散活性成分共同靶点为235个,计算筛选前30位核心靶点,构建得到“异功散活性成分-ACD-核心靶点”网络和“核心靶点-信号通路”网络,发现陈皮的活性成分柚皮素及其作用靶点丝裂原活化蛋白激酶3(MAPK3)及其作用的丝裂原活化蛋白激酶-细胞外信号调节激酶(1/2)-核因子-κB[MEK-ERK(1/2)-NF-κB]通路可能在异功散治疗ACD中发挥重要作用。②动物实验结果表明,与模型组比较,柚皮素组小鼠的外周血WBC、SF明显降低(P<0.05),Hb、RBC、SI明显升高(P<0.05);Western blot检测显示,柚皮素组脾组织p-MEK/MEK、p-ERK(1/2)/ERK(1/2)、p-P65/P65表达均明显下降(P<0.05);HE染色结果提示,柚皮素组脾组织坏死区域、中性粒细胞浸润明显减少。结论在异功散方中,陈皮的有效成分柚皮素通过减少MAPK3蛋白活化来下调MEK-ERK(1/2)-NF-κB通路,降低ACD小鼠炎症状态,恢复RBC稳态,调节铁代谢,改善贫血。

黄芪免疫调节活性成分及其药理作用进展

免疫性疾病发生率逐年增长,目前免疫抑制剂、糖皮质激素、生物制剂等为其主要治疗手段,但存在治疗过度、治疗不足、毒副作用大等问题。黄芪及其有效成分免疫调节活性显著,具有双向调节免疫、抗炎、抗氧化应激、抗肿瘤等药理作用,在治疗肿瘤、重症肌无力、炎症性肠病、特应性皮炎、银屑病等免疫性疾病方面疗效突出。黄芪可多途径、多靶点防治免疫性疾病,现综述黄芪及其活性成分(黄芪皂苷Ⅲ、黄芪皂苷Ⅳ、环黄芪醇及黄酮类化合物)调节免疫的作用及机制,为后续临床研究提供依据。

白花蛇舌草抗肿瘤的药理机制及药代动力学研究进展

白花蛇舌草具有清热解毒、消痈散结、利水通淋之功,环烯醚萜类、总黄酮类及蒽醌类等是发挥抗肿瘤作用的主要化学成分,对肺癌、肝癌、乳腺癌、结直肠癌等均有明显的抑制作用,其机制与抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡等密切相关。目前对白花蛇舌草的药代动力学研究主要涉及个别单体成分,无法全面反映其药代动力学特征,故本文检索国内外数据库,对近年来白花蛇舌草抗肿瘤作用、药代动力学的研究现状作一综述,旨在为后续采用多成分整合方法研究其体内药代动力学奠定基础,并为其研究开发及临床应用提供一定的参考。

药理学呼吸系统药章节线上线下混合教学的设计

为了探讨“互联网+”时代如何合理、适当地设计并运用线上教学资源构建新型课堂,使线上线下混合式教学达成既定目标,以南京中医药大学中医学专业2020级本科生为研究对象,以药理学中“呼吸系统药”章节为例,从课前、课中、课后3个阶段探索线上线下混合式教学模式在教学中的应用。结果发现线上与线下课堂的有效融合解决了传统课堂教学形式枯燥单一、学生主体地位易被忽略、师生缺乏互动、教学内容不可重温及单纯线上教学学生自觉性差等问题,提高了教学效率、提升了教学活力,较好地完成了教学目标和教学任务。

中药脂质药理活性研究进展

脂质是细胞膜的重要组成部分,中药中含有多种脂质,其中大多数脂质具有较强的生物活性,近年来中药脂质研究受到越来越多的关注。通过综述中药脂质的药理活性研究进展及其在中药质量控制、临床使用等方面的应用,为中药脂质的进一步开发和应用提供更多理论依据和经验参考。

基于网络药理学和分子对接技术探讨蒙药梅花草治疗肝损伤的潜在作用机制

目的:应用网络药理学和分子对接技术探究蒙药梅花草治疗肝损伤的作用机制,为梅花草的进一步研究与应用提供参考依据。方法:基于TCMSP和Swiss Target Prediction数据库筛选蒙药梅花草的活性成分及靶点,通过GeneCards和OMIM数据库查找肝损伤的相关靶点,再将梅花草活性成分靶点与疾病靶点映射,采用Cytoscape 3.8.0绘制PPI网络构建图,并进行GO功能富集和KEGG通路富集分析,进一步构建活性成分-靶点-信号通路网路图,最后运用AutoDock软件将蒙药梅花草主要活性成分与肝损伤核心靶点进行分子对接。结果:通过筛选得到梅花草活性成分28个;药物与疾病共同作用靶点751个;蛋白互作用网络中核心靶点为TP53(肿瘤蛋白P53)、SRC(酪氨酸蛋白激酶)、HSP90AA1(蛋白质编码基因)、AKT1(丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶)、MAPK3(丝裂原活化蛋白激酶3)、STAT3(信号转导子和转录激活子3)、CTNNB1(β-连环蛋白)、MAPK1(丝裂原激活的蛋白激酶1)、EGFR(人表皮生长因子受体)、EP300(E1A结合蛋白P300)等。分子对接结合能均<-7kcal/mol,表明药物活性成分与靶点蛋白对接效果良好,与网络药理预测结果相符。结论:蒙药梅花草以多成分、多靶点、多通路的复杂形式发挥治疗肝损伤的作用,TP53、AKT1、MAPK1、MAPK3等可能参与其中。

基于UHPLC-QE-MS方法结合网络药理学探讨炆何首乌抗衰老的作用机制

目的探讨炆何首乌抗衰老的作用机制。方法通过超高效液相色谱-质谱联用(UHPLC-QE-MS)技术,鉴定生、炆何首乌活性成分;利用相关数据库筛选出炆何首乌的主要活性成分及作用靶点,并借助注释、可视化和综合发现数据库(DAVID)开展京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析以及基因本体论(GO)功能分析。结果共得到炆何首乌有效成分82个,其中抗衰老相关疾病靶点共40个;得到丝氨酸/苏氨酸激酶1(AKT1)、表皮生长因子受体(EGFR)、缺氧诱导因子1亚基α(HIF1A)3个核心靶点,主要富集在癌症的蛋白聚糖、癌症的形成途径等信号通路上。结论推测炆何首乌主要通过细胞凋亡过程的负调控、基因表达的负调控等途径,发挥抗衰老作用。

基于网络药理学探究清脉饮治疗下肢动脉硬化闭塞症的作用机制

目的基于网络药理学技术,探究清脉饮治疗下肢动脉硬化闭塞症的潜在复杂机制。方法通过多个数据库查找并筛选清脉饮活性成分及下肢动脉硬化相关基因,构建“药物-活性成分-靶点-疾病”网络,并进行基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析及分子对接。结果共筛选出清脉饮活性成分62种,主要涉及细胞信号传导(细胞增殖、细胞迁移、细胞凋亡等)、炎症反应、血管生成等方面;主要作用于肿瘤坏死因子(TNF)、丝氨酸/苏氨酸激酶1(AKT1)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)等靶点,参与磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)-丝氨酸/苏氨酸激酶(AKT)、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)等信号通路。结论此研究在网络药理学水平上,解释了清脉饮治疗下肢动脉硬化闭塞症的机制。

基于网络药理学及分子对接研究健脾息风汤治疗腹泻型肠易激综合征的作用机制

目的通过网络药理学及分子对接方法,研究健脾息风汤治疗腹泻型肠易激综合征(IBS-D)的作用机制。方法在中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)上,对健脾息风汤进行活性成分和预测;利用3个数据库,搜索IBS-D的相关靶点。挑选二者共同靶点,进行化合物-疾病共同靶点蛋白相互分析,再进行基因本体论(GO)分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。结果筛选出共同靶点152个。将共同靶点进行GO功能分析和KEGG通路富集分析,得到主要通路。结论健脾息风汤中的活性成分槲皮素等,通过白细胞介素(IL)-17信号通路等,作用于IL-6等靶点,体现了该方多成分、多靶点、多通路治疗IBS-D的特点。

基于网络药理学与分子对接探讨麻黄附子细辛汤治疗老年支气管哮喘作用机制

目的:利用网络药理学与分子对接,探讨麻黄附子细辛汤治疗老年支气管哮喘的关键活性成分、核心靶点基因及作用机制。方法:通过TCMSP、SwissTargetsPrediction、UniProt数据库检索和筛选,获得麻黄附子细辛汤的活性成分及相关靶点;利用GeneCards、OMIM和Pharm GKB数据库搜索老年支气管哮喘的相关靶点,筛选出药物活性成分与疾病的交集靶点;通过STRING和Cytoscape软件创建PPI网络图;将疾病与中药活性成分的交集靶点导入至DAVID数据库进行GO和KEGG富集分析,以进一步探索潜在作用机制;使用AutoDock Vina软件进行分子对接,验证核心靶点与关键活性成分的结合能力以及稳定性。结果:获得麻黄附子细辛汤活性成分52种、活性成分靶点466个,疾病的相关靶点1399个,筛选药物与疾病的交集靶点217个;通过分析,确定麻黄附子细辛汤治疗老年支气管哮喘的关键活性成分为槲皮素、木犀草素、山柰酚等;核心靶点分别为肿瘤坏死因子、白细胞介素6、RAC-α丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶等;KEGG富集分析主要涉及肿瘤坏死因子信号通路和PI3K/Akt等信号通路;分子对接结果显示核心靶点与关键活性成分结合活性良好。结论:基于网络药理学与分子对接得出麻黄附子细辛汤关键活性成分与肿瘤坏死因子、白细胞介素6等靶点相结合,并通过肿瘤坏死因子和PI3K/Akt等信号通路作用于老年支气管哮喘,为临床治疗及进一步研究提供理论依据。

基于网络药理学和分子对接探讨四神丸治疗肠易激综合征的作用机制

目的:利用网络药理学技术和生物信息学方法探讨四神丸治疗肠易激综合征(irritable bowel syndrome,IBS)的活性成分、作用靶点及分子机制。方法:运用TCMSP、Pubchem、SEA、Swiss Target Prediction、GeneCards等数据库筛选四神丸活性成分、预测靶点及IBS疾病靶点;采用Cytoscape 3.7.2软件构建化合物-靶点-疾病网络和靶点蛋白相互作用网络;通过DAVID数据库进行基因本体功能富集分析和京都基因与基因组百科全书通路进行富集分析;利用AutoDock Tools软件进行活性成分和核心靶点的分子对接验证。结果:共筛选得到四神丸的活性成分18个,靶点693个,IBS相关疾病靶点422个,与四神丸的交集靶点共有82个;得出PPI网络的拓扑学分析结果,共筛选出20个关键靶点。GO富集条目644个,主要涉及炎症反应、平滑肌细胞增殖的正调控、蛋白激酶活性、MAP激酶活性的正调控、多巴胺分解代谢过程和白细胞介素-17产生的正调控等。KEGG通路显著富集148条,得出包括与IBS炎症与免疫相关通路、与细胞增殖与凋亡相关通路、与氧化应激和脂质过氧化相关通路等发挥治疗IBS作用的相关通路。分子对接结果显示芦丁、补骨脂酚、补骨脂甲素、金丝桃苷这4个活性成分能与IL1B、TLR4、IL6、TNF结合并形成较为稳定的构象。结论:网络药理学联用分子对接技术揭示四神丸可以通过多成分、多靶点、多途径治疗IBS。

基于网络药理学探讨柴胡加龙骨牡蛎汤治疗冠心病合并焦虑抑郁的机制

目的通过网络药理学探讨柴胡加龙骨牡蛎汤(Chaihu Longgu Muli Decoction,CLMD)治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病(简称“冠心病”)合并焦虑抑郁的机制。方法运用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)获得CLMD的药物靶点,GeneCards与在线人类孟德尔遗传(OMIM)数据库获取冠心病、焦虑症和抑郁症的疾病靶点,应用Cytoscape 3.9.1构建“药物-成分-疾病-靶点”网络,基因本体论(GO)与京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析生物学过程及主要通路。结果CLMD中槲皮素、山柰酚、β-谷甾醇、豆甾醇、汉黄芩素为治疗冠心病合并焦虑抑郁的关键成分,涉及白蛋白(ALB)、丝氨酸/苏氨酸激酶1(AKT1)、白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤蛋白P53(TP53)、肿瘤坏死因子(TNF)等40个靶点,GO和KEGG分析结果显示其作用机制与高级糖基化终末产物-受体(AGE-RAGE)、流体剪切应力与动脉粥样硬化、C型凝集素受体、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)-Akt、FoxO等通路有关。结论此研究证实了CLMD治疗冠心病合并焦虑抑郁的多成分、多靶点、多途径机制,为双心疾病的治疗提供了理论依据。

去亚甲基小檗碱的药理作用研究进展

去亚甲基小檗碱(demethyleneberberine,DMB)是小檗碱在体内的主要代谢产物之一,其具有广泛的药理特性。大量研究表明其具有改善感染、抗炎、抗纤维化、抑制癌细胞、调节血脂等多种生物活性,而且在神经退行性疾病治疗领域有巨大潜力。该文通过对DMB药理作用及其机制进行系统概述,以期为深入理解其药理作用及合理开发提供科学依据。

近10年白术内酯药理作用研究进展

白术是一味传统的中药材,首载于《神农本草经》,具有悠久的药用历史以及丰厚的药用价值。白术中所含的内酯类成分与白术的药效有着巨大的联系,特别是对恶性肿瘤、神经元凋亡、肠胃炎症反应、肝纤维化等疾病的治疗,有着十分显著的效果。文章对近10年内白术内酯的化学结构及相关药理研究进行整理归纳,发现白术内酯Ⅰ、白术内酯Ⅱ、白术内酯Ⅲ为研究最多、活性最为显著的白术内酯类成分。白术内酯类成分的研究与开发,为阿尔茨海默病、恶性肿瘤等疑难杂症的治疗提供了新策略。

精品课程建设促进药理学教学质量的不断提高

我校药理学课程开设于20世纪30年代我校建校伊始，是我校一门重要的专业课。随着学科建设的逐渐完善，现已形成了含基础药理学、中药药理学、临床药理学、数学药理学、新药临床前药理与毒理学、分子药理学在内的较为完整课程体系，它已成为我校各专业本科生及研究生的必修课，是我校的一门重点核心课程。