基于随机森林算法的TRPV1通道调节剂拮抗活性预测研究

瞬时受体电位香草酸-1(Transient Receptor Potential Vanilloid-1,TRPV1)作为一种非选择性阳离子通道,是治疗疼痛和炎症的重要靶标之一。在慢性疼痛治疗中,除了阿片类镇痛剂和非甾体抗炎药外,TRPV1通道的拮抗剂和激动剂是最具有潜力的镇痛药物之一。为发现和设计新型TRPV1通道调节剂,该文采用随机森林的机器学习算法,构建了预测性能良好(Q^(2)_(cv)为0.729±0.01,Q^(2)_(ext)为0.813)的TRPV1通道调节剂的拮抗活性定量构效关系(Quantitative Structure Activity Relationship,QSAR)预测模型。Y-随机化检验证明模型与TRPV1调节剂之间具有内在联系,而非偶然相关;应用域评估的结果表明模型在TRPV1调节剂的结构范围内具有良好的泛化能力。该活性预测模型可快速预测化合物的TRPV1拮抗活性,减少药物发现的时间和物料成本,加快TRPV1调节剂的研发。

基于随机森林的TRPV1通道与调节剂的分子对接重打分模型构建

本研究旨在利用随机森林算法开发一种针对瞬时受体电位香草酸-1(Transient Receptor Potential Vanilloid-1,TRPV1)通道特异性分子对接的重打分模型TRPV1-Rescore,以寻找潜在的TRPV1调节剂。依托ChEMBL数据库检索与TocoDDB网站生成,获得2909个TRPV1通道调节剂和3000个诱饵化合物分别作为建模的正、负数据集,将其与TRPV1通道进行分子对接,得到对接打分和活性位点关键残基结合能等作为特征参数,应用随机森林算法,构建了TRPV1通道与调节剂分子对接重打分模型TRPV1-Rescore,采用内部五折交叉验证对模型进行了评估。结果表明,外部测试集验证显示该模型的准确率、精确度和召回率分别为0.924、0.916、0.923,证明TRPV1-Rescore模型性能稳健,可用于TRPV1调节剂的虚拟筛选,此模型提升了预测TRPV1通道与其调节剂结合能力的准确性。本研究为新型TRPV1调节剂的设计和发现提供了新方法和新手段。

TRPV1通道的功能、门控机制及其调节剂在药物研发中的应用

TRPV1(transient receptor potential vanilloid-1)是配体门控的非选择性阳离子通道,属于瞬时受体电位通道家族,能够被多种物理和化学刺激激活。TRPV1是药物研发的重要靶点之一,其异常刺激和表达与多种疾病的发病机制有关。一直以来,TRPV1因其调节剂优异的镇痛效果而备受关注。2021年诺贝尔生理学奖对温度和触觉感受器研究工作的认可,使TRPV1再一次成为关注的焦点。TRPV1已有20多年的研究基础,但是其门控机制和药物研发仍然是研究的难点。本文从TRPV1的生理功能、门控机制和药物发现的角度出发,综述了TRPV1的表达分布、功能特点和结构特征,重点阐述了3种门控机制及TRPV1调节剂在药物发现上的进展,并对未来的TRPV1药物进行展望。

Anoctamin家族中钙激活氯离子通道调节剂筛选及应用研究进展

钙激活氯离子通道(CaCC)是一类能通过胞内钙离子激活转运氯离子的通道蛋白,其主要在神经元和肌细胞中参与调节膜电位、细胞内钙平衡和细胞兴奋性等重要的生理作用。Anoctamin(Ano)家族中Ano1是最经典的CaCC,Ano1的靶向调节剂对癌症、囊性纤维化、高血压、腹泻和哮喘等疾病具有潜在治疗作用。自2008年Ano1首次被发现后,先后出现了多种CaCC特异性调节剂的筛选方法,主要包括基于荧光蛋白的高通量初级筛选、电生理膜片钳技术和虚拟筛选,进而发现了多种药理学作用不同的小分子调节剂。本文综述了目前较为主流的筛选方法的原理和优缺点,并对迄今发现的Ano1特异性调节剂的化学结构和潜在的应用进展进行综述。

钾离子通道Eag1在肿瘤中的研究进展

Eag1(ether-à-go-go-1,又称Kv10.1、KCNH1)是电压门控钾离子(potassium,K+)通道KCNH基因家族成员,主要在中枢神经系统以及多种恶性肿瘤中表达,并在肿瘤的发生发展过程中起到重要的作用。研究Eag1的分布和作用机制对揭示其生理功能以及与病理机制具有十分重要的意义。该文综述了目前Eag1的生理和病理特性,Eag1与肿瘤发展演化的关系以及Eag1调节剂抗肿瘤应用的研究进展。

穴位敏化现象与TRPV1通道的关系研究

瞬时感受器电位香草酸亚型1(TRPV1)通道是近些年研究最多、机制较为清楚的一类非选择性阳离子通道,广泛表达于人体的外周和中枢神经系统,是一类与感受器敏化有关的生物活性物质,与穴位敏化时组织局部微理化环境的变化密切关联,被认为是启动级联反应的触发器,是研究外周痛觉受体激活致敏的生化调控的一个特别有用的模型。因此,本研究以TRPV1通道为切入点,阐述其与穴位敏化现象的关系及研究进展,以期为阐明穴位敏化的科学内涵提供更多思路。

TRPV1在痛性糖尿病周围神经病变中的研究进展

近年来,糖尿病(diabetes mellitus, DM)患病率在世界范围内大幅上升,并且DM特异性并发症的发生率较高。痛性糖尿病周围神经病变(painful diabetic peripheral neuropathy, PDPN)是DM的一种常见并发症,其发病机制尚不明确。瞬时受体电位香草酸亚型1 (transient receptor potential vanilloid 1,TRPV1)是一种离子通道蛋白,参与热和化学物质等刺激的信号转导。越来越多的研究表明,TRPV1在PDPN的发生中起着重要作用。本文综述了TRPV1通道的生理功能,总结了TRPV1通道在PDPN中的作用,为PDPN的治疗提供了新思路。

羌活提取物对热敏通道TRPV1的影响

目的:探讨羌活水提物和醇提物对热敏通道TRPV1的影响。方法:在瞬转人源TRPV1的HEK293细胞上,运用膜片钳技术测量羌活提取物对细胞跨膜电流的影响。结果:羌活提取物可激活TRPV1通道产生明显的跨膜电流,该跨膜电流与TRPV1激动剂辣椒素诱发的电流在电流密度和电流-电压关系各方面均类似;羌活水提物在生药1 g/ml时稀释10倍左右,对跨膜电流的影响达到最大,并可以被TRPV1竞争性抑制剂辣椒素完全阻断。结论:羌活提取物中含TRPV1激动剂,该通道活化后产生的系列效应可能是羌活解表、止痛的重要分子机制。

艾叶醇提物对热敏通道TRPV1的影响

目的:探讨艾叶醇提物对热敏通道TRPV1的影响。方法:运用全细胞膜片钳技术,在转染人源TRPV1的HEK293细胞上,测量艾叶醇提物对细胞跨膜电流的影响。结果:全细胞膜片钳数据显示,艾叶醇提物可以激活TRPV1通道并产生较为明显的跨膜电流;与TRPV1激动剂辣椒素比较,艾叶诱发的电流密度、电流-电压的关系与其十分相似;在进行2个浓度测试中,艾叶生药3mg/ml与10mg/ml比较,10mg/ml的艾叶醇提物具有更强的激动剂效应,甚至超过了10μM辣椒素激动TRPV1所产生的电流。结论:艾叶醇提物中含有TRPV1激动剂,艾叶温经散寒、止痛功效的分子机制可能与其活化热敏通道TRPV1有关。

基于荧光定量PCR评测热性中药成分对TRPV1通道功能的影响

目的深入研究热性中药的生物学功能和分子机制。方法该研究选择了临床常用的热性中药的主要活性成分,基于新型7900PCR仪尝试搭建背根神经节(DRG)神经元TRPV1通道温觉感知功能的检测评价系统,并对热性中药成分的TRPV1通道功能的调节作用进行了研究。结果TRPV1通道能够被温度升高所激活,且该激活过程可被TRPV1特异性阻断剂辣椒平抑制,所选大部分热性中药成分均具有上调TRPV1通道功能的作用。结论这些结果提示基于PCR仪建立的TRPV1通道功能检测体系适于药物调节TRPV1通道功能的研究;热性中药表征的热性属性可能与其所含的活性成分能够提高TRPV1通道感知温度的活性,从而增加机体的能量代谢有关。

TRPV1通道异源表达体系的建立和功能的初步研究

目的构建能够表达TRPV1通道用于实验研究的HEK293T细胞表达体系.方法采用脂质体转染方式将TRPV1质粒转入人胚胎肾HEK293T细胞,建立TRPV1型通道瞬时异源表达体系,并对转染后的TRPV1表达体系进行了鉴定,同时对该通道功能特性进行了研究.结果经荧光显微镜观察,转染率可达40% ～50%;WesternBlot研究发现转染后的HEK293T细胞在与TRPV1通道蛋白相应的位置上具有明显的条带,提示TRPV1通道蛋白在转染后的细胞中有异源性表达;共聚焦显微成像显示,转染后的HEK293T细胞在受到TRPV1通道激动剂刺激后,胞内荧光强度明显变强,提示TRPV1通道介导钙离子功能正常.结论研究结果表明,基于HEK293T细胞的TRPV1通道瞬时转染的异源表达体系成功构建.

TRPV1通道与炎症的研究

TRPV1通道(瞬时感受器电位香草酸受体1)是一种非选择性的阳离子通道其主要表达于中枢神经系统和外周神经系统当中。研究发现该离子通道参与多种生物学功能调控如(1)参与体温的调节(2)对抗血压升高(3)抗癫痫病的治疗(4)缓解胰腺炎的疼痛等。研究发现TRPV1通道对于炎症的治疗也有一定的作用,本文主要对TRPV1通道进行简单的介绍并进一步探讨该通道与炎症间的关系。

从热敏通道TRPV1探讨蛇床子提取物的作用机制

目的:从热敏通道TRPV1探讨蛇床子提取物的作用机制。方法:本研究以蛇床子水提物和醇提物为研究对象,采用全细胞膜片钳技术,在转染了人TRPV1的HEK293细胞上测试、观察蛇床子辛温作用的分子靶点。结果:蛇床子的水提物和醇提物都激活TRPV1通道,产生跨膜电流。结论:蛇床子的辛温之性很可能是TRPV1活化的结果,其部分药效可能是通过TRPV1通道发挥,TRPV1是蛇床子产生温肾壮阳、杀虫止痒作用的分子靶点之一。

基于热敏通道TRPV1探讨中药甘遂止痛机理

目的探讨中药甘遂对热敏通道瞬时感受器电位香草素受体1(TRPV1)的影响。方法以电生理全细胞膜片钳技术检测不同浓度中药甘遂的75%乙醇提取物对瞬染人源TRPV1的HEK293细胞(hTRPV1/HEK293细胞)诱导产生的跨膜电流,运用TRPV1特异性拮抗剂辣椒平,观察其是否可以抑制中药甘遂诱导产生的跨膜电流,使用C57BL/6小鼠30只,观察在(0±2)℃冷板和(55±1)℃热板中小鼠冷痛、热痛行为潜伏期的变化。结果全细胞膜片钳实验显示在hTRPV1/HEK293细胞上甘遂75%乙醇提取物可以激活TRPV1通道产生明显的跨膜电流,该跨膜电流与TRPV1激动剂辣椒素诱发的电流在电流密度和电流-电压关系各方面均类似;量效实验显示10 mg·mL^-1甘遂醇提物能够激活hTRPV1/HEK293细胞诱导其产生明显的跨膜电流(P<0.001)。10 mg·mL^-1甘遂醇提物产生的跨膜电流>3 mg·mL^-1,差异具有极显著统计学意义(P<0.001)。TRPV1特异性拮抗剂辣椒平可以完全抑制10 mg·mL^-1甘遂醇提物诱导产生的跨膜电流;小鼠冷板和热板实验中,甘遂延长小鼠的冷痛和热痛行为潜伏期与剂量呈现一定的量效关系。与空白组小鼠对比,甘遂中、高剂量组和布洛芬阳性对照组小鼠冷痛行为潜伏期明显延长,差异具有统计学意义(P<0.05,P<0.001,P<0.05)。甘遂中、高剂量组和布洛芬阳性对照组的热痛行为潜伏期明显延长(P<0.05,P<0.01,P<0.05)。结论中药甘遂的75%乙醇提物中含有TRPV1的激动剂,甘遂所具备的止痛和抗炎功效可能是热敏通道TRPV1活化后产生的系列效应。

TRPV1通道在病理性疼痛中的研究进展

疼痛是机体对伤害性刺激的一种特异性反应。其主要分为伤害性疼痛和病理性疼痛,后者主要包括炎症性疼痛、神经病理性疼痛和癌性疼痛。与视觉、听觉等独立的感觉不同,病理性疼痛是一种混杂的感觉状态,传统的镇痛药物对其镇痛效果不佳。寻找新型镇痛靶点是镇痛药物开发的主要研究方向之一。瞬时感受器电位香草酸亚型1 (transient receptor potential vanilloid subfamily 1, TRPV1)通道是瞬时感受器电位(transient receptor potential, TRP)通道的一员,在周围神经系统和中枢神经系统中广泛表达,已经被证明在病理性疼痛的发生和发展中起重要作用。本文根据目前已有的TRPV1通道参与炎症性疼痛、神经病理性疼痛和癌性疼痛的有关机制研究进行综述,以期能为其治疗提供新的思路。

大黄素对辣椒素诱导的TRPV1通道电流的抑制作用

本研究通过显微注射技术将TRPV1 cRNA(1ng/nL)注射至非洲爪蟾卵母细胞(20nL/个)体内,放置于G-ORi培养液中,并在(19±1)℃的恒温培养箱内表达.同时利用灌流技术将不同浓度梯度的大黄素、辣椒素按照设计顺序依次灌流进入流动腔,同时控制流速保证非洲爪蟾卵母细胞完全浸没于流动腔内.使用双电极电压钳技术记录0.1,1.0,10.0,50.0μmol/L浓度梯度的大黄素对500nmol/L浓度的辣椒素激活TRPV1电流的影响.得到大黄素作用辣椒素激活TRPV1通道的抑制作用表现出浓度依耐性和电压非依赖性,IC50=38μmol/L,Hill系数n=0.5.结果表明了大黄素对TRPV1位点的相互作用是负协同的,在天然药物里面是一类比较弱的拮抗剂,且大黄素在ORi溶液中开始析出沉淀的浓度在50~60μmol/L之间.我们首次发现了大黄素能够抑制TRPV1通道电流,这可能为开发新的镇痛药物提供理论基础.

瞬时感受器电位香草酸亚型1受体及其调节剂对神经病理性疼痛的作用研究进展

神经病理性疼痛(NPP)因其发病机制不清,药物治疗效果不佳,一直是困扰医学界的难题。随着分子生物学和电生理技术的发展,发现NPP的复杂病理机制与瞬时感受器电位香草酸亚型1(TRPV1)的激活相关。TRPV1受体主要在周围感觉神经元中表达,可接受外部和内部环境中的有害刺激,并将信息传递到中枢神经系统,从而在周围神经性疼痛中发挥重要作用。研究发现TRPV1调节剂通过阻断TRPV1的痛觉传递功能而发挥镇痛作用,是NPP的潜在治疗药物。本文对TRPV1受体介导的多种NPP模型,以及TRPV1调节剂在NPP治疗中的作用进行综述。

基于热敏通道的辛味中药止痛原理探析

一些辛味中药具有止痛功效,具有寒温之分,用于治疗热痛或寒痛。热敏通道(thermoTRP channels)是寒温感受器,也是伤害感受器,在感觉神经中表达。超出生理范围的寒热以疼痛方式报警,这是热痛与寒痛的分子见解。辛味是植物对动物的驱离警告,它们敏化热敏通道,产生疼痛,分为热痛和寒痛。持续刺激,使得热敏通道对辛味的刺激不再敏感,疼痛信号减弱或消退从而产生止痛效果。辛味中药对热敏通道的脱敏是其止痛的基本原理。总结了主要热敏通道:瞬时受体电位香草酸亚型1(transient receptor potential vanilloid 1,TRPV1)、瞬时受体电位melastatin亚型8(transient receptor potential melastatin 8,TRPM8)、瞬时受体电位锚蛋白1(transient receptor potential ankyrin 1,TRPA1)的中药调节剂,阐释其止痛的分子原理。

TRPA1/TRPV1通道参与慢性咳嗽的作用机制

慢性咳嗽是呼吸道疾病的常见症状之一,发病率高,病因繁杂,其发病机制尚未完全阐述。随着对咳嗽发病机制研究的增加,目前认为气道神经源性炎症引起的咳嗽敏感性增加是其重要的病理生理机制。瞬时受体电位(Transient receptor potential channel, TRP)通道广泛分布于人体各组织和器官,在呼吸道感觉神经纤维和非神经细胞中均广泛表达,其通过气道感觉神经元导致咳嗽反射的机制探讨成为当前研究的热点之一。本文就参与咳嗽反射过程的TRPA1/TRPV1通道在慢性咳嗽发病机理中的研究进展作一综述,以期为慢性咳嗽的深入研究及治疗的潜在药物靶点提供新思路。

结肠运动与离子通道的研究进展

结肠运动障碍是导致肠道疾病的重要因素,且也常并发于其他器质性疾病。离子通道作为细胞膜上的一种跨膜受体蛋白,可介导离子被动流入/流出细胞,控制细胞质/细胞器内离子浓度、膜电位和细胞体积,是调控结肠运动的关键因素。文章围绕结肠运动与Ca^(2+)、Na^(+)、K^(+)、TRPV1离子通道关系进行综述,可能为高效治疗结肠疾病提供研究基础。