分子刚度对膜锚定受体-配体结合动力学影响的理论与模拟研究

人体内大部分生物学过程都离不开细胞黏附.细胞黏附行为主要由锚定于细胞膜上的特异性分子(又称受体和配体)的结合动力学关系来决定.已有研究表明,特异性分子的结合关系受外力及细胞膜波动等多种因素影响.然而,特异性分子刚度对细胞膜锚定受体-配体结合关系的影响机制仍不清楚.近期关于新冠病毒强传染力的研究表明,特异性黏附分子刚度对病毒与细胞结合具有重要影响.该文通过建立生物膜黏附的粗粒度模型,借助分子模拟和理论分析来研究分子刚度在黏附中的作用.结果表明,始终存在一个最佳膜间距及最佳分子刚度值,使得黏附分子亲和力和结合动力学参数达到最大值.这项研究不仅能加深人们对细胞黏附的认知,还有助于指导药物设计、疫苗研发等.

结合水动力学法在平原型水库浸没评价中的应用

水库运行后地下水位壅高预测是水库浸没评价的核心内容之一,主要有解析法及结合水动力学法两种,对平原区水库二元结构地层,规范推荐采用结合水动力学法,该方法预测的准确性受盖层的起始水力坡降与承压水头两个参数控制。文章基于工程实例,探讨了基于结合水动力学法的浸没评价流程、参数选取等问题,可供类似工程参考。

从噻托溴铵谈药物与受体的结合动力学

在新药研发的早期阶段,除了评价化合物对靶标的亲和力和选择性外,还有一个重要参数,即复合物的动力学性质。这是一个与体内药效和安全性密切相关的活性特征。新药研究中化合物的复合物离解常数(K d)或IC50值是在封闭系统的平衡状态下测定的,而药物在体内处于开放系统,浓度和环境在不断地变化,K d或IC50不能够完全反映体内药物与靶标结合的实际状态。复合物的离解速率不受游离药物浓度的影响,具有慢离解速率即长驻留时间的药物对药理作用的持续时间、选择性作用和安全性有重要关联性。本文简要地叙述药物结合动力学原理和对药物作用的影响,并用一些实例说明结合动力学在新药创制与研究中的意义。

生理药代动力学-二肽基肽酶-4占有率结合模型预测奥格列汀在人体内的药代动力学和药效学

目的:建立奥格列汀生理药代动力学-DPP-4占有率结合模型(PBPK-DO),预测口服给药后人体内的药代动力学(PK)和药效学(PD)。方法:通过文献获得奥格列汀建模的参数和肝、肾损伤人群的生理参数,建立PBPK-DO模型;采用临床PK和PD曲线验证所建立的模型,通过比较预测和临床观测连续给药蓄积率、人体尿液累积排泄量,进一步验证模型预测准确性。结果:PBPK-DO模型预测奥格列汀所有PK参数(AUC、C_(max)、C_(168)、T_(max))和PD参数(TO_(max)和TO_(168))与实测值的倍数误差均<2。模型计算连续口服奥格列汀的蓄积率在0.85~1.25之间;336 h人体尿液中累积回收量为81.5%,均与临床实测值接近。模型预测血药浓度达到50 nmol·L^(-1)时,DPP-4占有率可达到近100%。此外,PBPK-DO模型确定临床最低的给药剂量为25 mg,qw。结论:本研究所建立的PBPK-DO模型能预测奥格列汀在健康人群和肝肾损伤人群体内PK和PD数据。

菊花黄酮类化合物与黄嘌呤氧化酶的药靶结合动力学研究

基于靶点占有率数学模型,评估菊花中潜在降尿酸有效成分与黄嘌呤氧化酶的结合动力学过程。采用UPLC-Q-Exactive MS技术,对照品指认方法和体外酶促动力学实验鉴定菊花中潜在降尿酸有效成分;通过表面等离子共振(surface plasmon resonance,SPR)技术测定菊花中潜在抑制剂与黄嘌呤氧化酶的结合动力学参数;最后通过经验证的黄嘌呤氧化酶靶点占有率数学模型,评估抑制剂与黄嘌呤氧化酶在体内的结合动力学过程。该研究鉴定了菊花提取物中39个潜在降尿酸有效成分,测定了其中23个化合物的抑制活性,筛选潜在黄嘌呤氧化酶抑制剂3个,分别为染料木素、木犀草素、芹菜素。3个化合物的IC50分别为1.23,1.47,1.59μmol·L^(-1),结合速率常数(Kon)分别为1.26×10^(6),5.23×10^(5),6.36×10^(5) mol·L^(-1)·s-1,解离速率常数(Koff)分别为10.93×10^(-2),1.59×10^(-2),5.3×10^(-2) s^(-1)。经不同给药方法评估后,所选化合物在联合给药情况下能对体内黄嘌呤氧化酶产生快速且持续的抑制。该研究采用UPLC-MS技术、浓度-响应方法、SPR技术和黄嘌呤氧化酶靶点占有率模型综合评估菊花中3个有效成分在体内不同给药方式的体内靶点占有率过程,可为中药有效成分活性筛选提供一种新的研究思路和方法。

茶多酚与α-葡萄糖苷酶结合动力学特征研究

通过组合抑制效应系数(combination index,CI)方法分别评估绿茶中代表性成分表儿茶素没食子酸酯(ECG)与其他茶多酚成分[表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)和没食子儿茶素没食子酸酯(GCG)]对α-葡萄糖苷酶的组合抑制效应机制;以ECG为研究对象,采用表面等离子共振技术(surface plasmon resonance,SPR)测定3种茶多酚成分与α-葡萄糖苷酶的结合动力学参数;采用课题组前期建立的药物在不搅动水层(α-葡萄糖苷酶邻近区域)的浓度-时间曲线数学模型评估茶多酚成分在α-葡萄糖苷酶附近的浓度变化曲线。利用课题组前期建立的药物-α-葡萄糖苷酶结合动力学预测模型,评估ECG不同给药过程与α-葡萄糖苷酶的药靶结合动力学动态过程。为了验证模型预测的准确性,以已上市化学药物阿卡波糖作为参照物,基于药靶结合动力学模型的预测结果与实际临床表现的差异来判断模型预测的准确性。通过药物-α-葡萄糖苷酶占有率数学模型评估得到不同给药过程ECG的药靶结合动力学特征曲线,间接证明了中药多成分组合协同作用和临床上连续服药发挥疗效用药特征的科学性和合理性。

基于药-靶结合动力学的胰脂肪酶靶点占有率模型建立研究

目的:建立以胰脂肪酶和已上市药物为媒介的药-靶结合动力学模型,依据动力学参数与肠腔药动学构建靶点占有率模型,以评估药-靶结合动力学参数对体内药效的影响。方法:采用体外酶促反应体系测定胰脂肪酶抑制剂奥利司他和新利司他的半抑制浓度(IC50);通过反应进度曲线测定求解表观速率常数(kobs);采用快速稀释法测定药物-酶解离速率常数(koff);采用非线性拟合求解其他关键结合动力学参数;应用药物肠腔药代动力学模型,计算肠道中不同时间药物浓度;构建体内靶点占有率模型,并计算体内不同时间的靶点占有率。结果:测得奥利司他的IC50为19.1 nmol·L^-1,新利司他的IC50为76 nmol·L^-1;2个药物与胰脂肪酶呈时间、浓度依赖的缓慢结合反应,且结合反应属于两步结合模式,结合类型为机制B;可逆性研究结果显示奥利司他和新利司他为不可逆抑制;两药的结合速率常数(kon)分别为76.5×10^4和1.7×10^4 M^-1S^-1,koff分别为0.33×10^-6和8.4×10^-6 S^-1。奥利司他对脂肪酶的靶点占有率在24 h大于90%,新利司他对脂肪酶的靶点占有率在21 h时大于60%。结论:本研究所建立的基于药-靶结合动力学胰脂肪酶靶点占有率模型可用于评估动力学参数对体内药效的影响。

药代动力学-药效动力学结合模型在中药研究中的应用

药代动力学-药效动力学(Pharmacokinetic-pharmacodynamic,PK/PD)结合模型是研究中药体内代谢过程、药物效应及二者联系的有效工具,对于中药作用机制研究、临床用药优化有重要的参考价值。建立能体现中医药特色的PK/PD结合模型十分必要。该文针对目前PK/PD结合模型在中药研究领域的应用现状作了系统的阐述,并就中药效应物质基础的确定、效应指标的选择等关键问题进行探讨并提出建议,以期为今后的相关研究提供参考。

结合水动力学原理在尼尔基水利枢纽右岸副坝下游浸没研究中的应用

应用结合水动力学原理,采用野外调查和室内试验研究相结合、宏观研究和粘土微观研究相结合的方法,对粘土层的渗流特征进行了专门研究,确定粘土起始比降I0值,以确定测压水位与粘土含水带水位、毛细力与毛管水上升高度之间的关系。在三维渗流电网络计算的基础上,进一步进行了粘土层内含水带的埋深计算,并重新选定毛管水上升高度值和浸没临界深度。研究结果表明,副坝下游浸没范围和程度大大减轻,只要进行适当的工程处理,下游浸没影响当可消除,建筑物安全也是有保证的。

细胞色素P450 BM3催化正十六烷动力学计算

细胞色素P450BM3作为烷烃羟基化酶,能催化正链烷烃,已被广发研究和应用。利用动力学模拟软件对BM3酶与烷烃底物复合物进行构象、酶的活性位点以及结合能的预测,并通过模拟水以及离子环境下对复合物的影响,从能量及构象位移的角度阐述BM3酶与底物结合的机理,从而用分子动力学观点来解释细胞色素P450催化烷烃机理。用Autodock等软件将BM3与十六烷对接,发现底物C16与铁原子间距为7.57?,并发现与底物结合的活性位点关键残基:ALA330,ALA74,SER72,GLN73,ALA328,LEU188,LEU437。经Gromacs动力学模拟步长为1ns,温度在298K,压力为常压1.0,复合物结合稳定。

生理药代动力学模型在创新药物评价中应用及其若干问题的思考

生理药代动力学模型(PBPK)是建立在机体生理学、解剖学、药物代谢和药物转运特性及其药物理化性质和药物与机体相互作用等基础上的。PBPK可以定量预测血浆和组织中药物和代谢产物浓度;病理状态下药代动力学;研究特殊人群中药代动力学;基于动物数据预测人体药代动力学;基于体外代谢和转运参数预测在体药代动力学;指导药物制剂评价;基于体外药物转运、代谢和药效学/毒性数据和PBPK-PD预测在体药效和毒性;预测药物相互作用;评估代谢酶和转运体对药物处置贡献等。本文旨在结合案例评述PBPK在创新药物评价中的应用及值得注意的若干问题。

生姜蛋白酶水解产物中二肽基肽酶-Ⅳ抑制肽的虚拟筛选及活性分析

根据生姜蛋白酶的水解特异性,从其水解物中虚拟筛选出高活性肽段,进行体外活性验证和体内吸收入血成分研究。利用Peptide Ranker和分子对接虚拟筛选出高活性肽段,建立体外酶促反应体系测定活性肽对二肽基肽酶-Ⅳ(DPP-Ⅳ)的抑制活性(IC50),并且在此基础上,引入表面等离子体共振(SPR)技术深入研究DPP-Ⅳ与活性肽的相互作用,并开展大鼠灌胃实验研究活性肽在胃肠道消化系统中的稳定性。通过计算机模拟,虚拟筛选得到Gly-Pro-Ser-Gly-Pro-Hyp-Gly-Pro-Hyp-Gly-Pro-Hyp-Gly(GPSGPXGPXGPXG)DPP-Ⅳ抑制肽。体外酶促实验表明GPSGPXGPXGPXG对DPP-Ⅳ具有较强的抑制作用,IC50为457.3μmol/L,SPR实验进一步表明二者之间具有快速结合和快速解离的动力学过程,但是大鼠体内实验提示,该多肽无法维持胃肠道稳定性,不是以原型形式被消化道吸收,而是部分以二肽和三肽的形式进入血液循环系统,包括Pro-Hyp、Gly-Pro-Hyp和Pro-Hyp-Gly等寡肽。该研究表明筛选得到的活性肽口服经消化道吸收后无法保持结构完整性,会被体内的肽酶水解,这为后续进行体内的药代动力学和药效学研究提供理论支撑。

用BIAcore系统研究西妥昔单克隆抗体与表皮生长因子受体的结合

目的:应用基于表面等离子体共振技术的BIAcore 3000系统研究国产西妥昔单克隆抗体(cetuximab)C225与可溶性重组人表皮生长因子受体(EGFR)的结合能力,并与国外已上市的西妥昔单抗Erbitux相比较。方法:在CM5传感器芯片上设置2个通道,一个氨基偶联重组人EGFR作为检测通道,另一个不固定EGFR作为空白参比通道;以HBS溶液作为工作液,流速为10μL/min;活化与封闭芯片;再以10μL/min的流速分别以梯度浓度进样C225和Erbitux,每个浓度级别检测2次;获得结合动态图谱,拟合处理后用软件模块进行参数计算。结果:C225与可溶性重组人EGFR的结合动力学常数KA为4.00×108L/mol,KD为2.50×10-9mol/L;而Erbitux与可溶性重组人EGFR的结合动力学常数KA为4.25×108L/mol,KD为2.35×10-9mol/L。结论:在与可溶性重组人EGFR的结合能力上,C225与Erbitux有相似的结合动力学特性。

药代动力学-药效动力学结合模型在中药研究中的应用现状及展望

药代动力学-药效动力学(PK-PD)结合模型是研究药物的体内过程、药物对机体的作用及二者之间关系的重要工具,将PK-PD结合模型应用于中药研究,可为阐明中药的药效物质基础及作用机理提供科学依据,对实现中药现代化和国际化具有重要的意义。文章论述了PK-PD结合模型在中药领域的研究现状,就PK-PD结合模型在中药研究中效应指标的选择、指标性成分的确定等关键问题进行了深入探讨并对其在中药研究中的展望进行了分析,以期为今后中药领域PK-PD研究提供参考。

肠促胰岛素相关药物的药代动力学/药效学模型研究进展

肠促胰岛素是一类在食物刺激下由肠道L细胞分泌并能促使胰岛素分泌的激素,其主要包括胰高血糖素样肽-1(GLP-1)受体激动剂类似物和二肽基肽酶-4(DPP-4)抑制剂。药代动力学/药效学(PK/PD)结合模型可以为肠促胰岛素相关药物的治疗和临床研究提供有力的工具,同时,基于机制的模型可以更好地预测给药后的生理学特点和不同给药方案的治疗结果,有利于该类药物新药研发及给药方案的调整。本文主要针对GLP-1受体激动剂类似物和DPP-4抑制剂代表药物基于其作用机制的PK/PD模型进行综述。

昆虫Bt毒素受体蛋白的研究进展

Bt是一种被广泛应用的生物杀虫剂 ,昆虫Bt受体蛋白在Bt发挥毒性过程中起到非常重要的作用 ,而且受体蛋白与Bt结合能力的改变可能是昆虫对Bt产生抗性的主要原因 ,近年来已成为国际研究的热点。该文从昆虫Bt受体蛋白的分离鉴定 ,结合动力学 ,与Bt杀虫毒性、抗性的关系及其分子本质等方面综述受体蛋白的研究进展。

不同热处理温度对蓝莓果汁在冷藏过程中多酚和黄酮含量的影响

为探讨不同热处理温度对蓝莓果汁在冷藏中多酚和黄酮含量的影响,测定了蓝莓果汁(热杀菌60~90℃,30min)在冷藏(4℃)过程中的总多酚、总黄酮、花色苷和原花青素的含量。结果表明,经不同温度杀菌的蓝莓果汁冷藏16周后,其总多酚、总黄酮、花色苷、原花青素保留率分别为68.43%~73.62%、65.78%~69.67%、52.20%~57.43%和62.98%~65.51%,杀菌温度越高,蓝莓果汁活性成分损失越多。“零级和一级”结合模型的校正决定系数均大于0.97,说明其能较好反映各功效成分在冷藏中的动态变化。“60℃杀菌”有利于蓝莓果汁功效成分的保留,“零级和一级”结合模型可作为热杀菌蓝莓果汁在冷藏中各成分降解的预判方式;“60℃杀菌+4℃冷藏”可作为蓝莓果汁生产的指导方法。该研究为蓝莓果汁的加工、贮藏和产品研发提供了技术指导。

大行程高精度宏／微双重驱动机器人系统的研究

研究了具有宏／微双重驱动定位工作台的控制技术。该工作台采用直线电机进行大行程位移驱动，来保证较大的工作行程和较快的响应速度，采用压电陶瓷微位移器完成精密位移驱动，利用光栅尺实现闭环位移反馈，可以实现lOOmm的工作行程，10nm的重复定位精度。

尖吻蝮蛇(Agkistrodon acutus)毒出血毒素I出血机制的研究

用125I标记尖吻蝮蛇毒出血毒素I(AaHI),用125I-AaHI为材料研究它在家兔体内的分布和药物代谢动力学,研究结果表明,有血脑屏障存在,肝脏和肾脏含量较高,125I-AaHI代谢的产物主要通过肾排出,经计机模拟,125 I-AaHI的药物代谢动力学为一室模型,其中生物半衰期T1/2 为53.1min,K值为0.0154min-1.结合动力学研究结果表明,离子强度、温度和离子种类对125I-AaHI与肾匀浆组织结合无影响,pH低于5.8或高于8.0时结合能力下降,结合有时间饱和性,并有明显的竞争抑制现象.上述结果说明125I-AaHI在动物体内均匀分布,可能有AaHI相关的结合位点或受体存在.