適應(yīng)原類藥用植物作用機(jī)制和中藥活血機(jī)理的化學(xué)信息學(xué)研究.pdf

1、本論文由三大部分構(gòu)成，第一部分為藥用植物信息分析學(xué)的方法學(xué)構(gòu)建，第二部分為藥用植物信息分析學(xué)在適應(yīng)原植物上的活性物質(zhì)基礎(chǔ)探討，第三部分為基于P2Y1受體蛋白的抗血栓藥用植物篩選。
　　第一部分:以藥用植物作為主體，由計(jì)算機(jī)虛擬篩選作為方法學(xué)基礎(chǔ)的中心內(nèi)容，延展開來，以中藥信息學(xué)、網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)所包含各項(xiàng)內(nèi)容作為技術(shù)手段，設(shè)計(jì)出一套從頭至尾高效且準(zhǔn)確的方法來揭示藥用植物藥效物質(zhì)基礎(chǔ)，并且預(yù)測(cè)藥用植物化合物的潛在生物作用活性的方法學(xué);從藥

2、用植物所含化合物的確定、到虛擬篩選判斷其作用靶點(diǎn)，至評(píng)價(jià)其所調(diào)控的信號(hào)通路和疾病網(wǎng)絡(luò)。按照計(jì)算機(jī)虛擬篩選、中藥信息學(xué)及網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段構(gòu)建出完整的技術(shù)路線及整體實(shí)施方法。
　　首先，確定作為研究對(duì)象的藥用植物。主要分為三類:1.常見，但作用機(jī)制較為復(fù)雜的藥用植物;2.傳統(tǒng)使用歷史悠久，但研究尚未成熟的藥用植物;3.“老藥新用”的藥用植物。其次，對(duì)研究對(duì)象中所含的天然產(chǎn)物信息進(jìn)行收集和整理，構(gòu)建出待測(cè)天然產(chǎn)物化合物數(shù)據(jù)庫

3、。隨后，對(duì)這些天然產(chǎn)物進(jìn)行預(yù)處理，包括類藥性分析、ADME/T口服及吸收毒性預(yù)測(cè)以及假陽性化合物的排除。接下來則是最為核心步驟:計(jì)算機(jī)輔助虛擬篩選。設(shè)計(jì)的虛篩步驟將三種不同理論基礎(chǔ)的技術(shù)手段串聯(lián)為以下三步:1.基于藥效團(tuán)理論的虛擬尋靶;2.基于小分子形狀相似度的二次匹配驗(yàn)證;3.基于分子對(duì)接技術(shù)的化合物-靶點(diǎn)作用精細(xì)分析。當(dāng)篩選得到對(duì)應(yīng)的生物靶標(biāo)集合之后，利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的各項(xiàng)工具手段以及各相關(guān)靶點(diǎn)注釋及關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)據(jù)庫，分析出所得靶點(diǎn)同信

4、號(hào)通路以致相關(guān)疾病之間的聯(lián)系。最后，構(gòu)建出藥用植物-天然產(chǎn)物-生物靶標(biāo)-信號(hào)通路-相關(guān)疾病的作用網(wǎng)絡(luò)圖并進(jìn)行詳細(xì)闡述。
　　第二部分:藥用植物信息分析學(xué)在適應(yīng)原植物作用機(jī)制共性上的探索。適應(yīng)原類藥用植物(adaptogen)，能夠非特異性的增強(qiáng)人類抵抗力，能夠作用于人體的不同組織器官及系統(tǒng)，對(duì)各部分進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而有助機(jī)體在不良環(huán)境條件暨應(yīng)激條件下保持在一個(gè)最佳的穩(wěn)態(tài)(homeostasis)。目前被確認(rèn)的適應(yīng)原類植物有很多種，如:

5、人參Panax ginsengC.A.Mey、五味子Schisandra chinensis(Turcz.)Baill.、刺五加Acanthopanax senticosus(Rupr.et Maxim.)Harms、紅景天Rhodiola crenulata(Hook.f.et Thoms.)S.H.Fu、瑪咖Lepidium meyenii Walp等。
　　因?yàn)檫m應(yīng)原類植物具有分類廣泛、所含活性產(chǎn)物種類復(fù)雜的特點(diǎn)，需要對(duì)其整

6、體性的研究和確認(rèn)。選取了瑪咖、人參、西洋參、五味子、淫羊藿等藥用植物等作為研究對(duì)象，按照第一部分構(gòu)建的藥用植物信息分析學(xué)方法學(xué)技術(shù)手段，分別分析并且預(yù)測(cè)其所含天然產(chǎn)物、篩選得到的生物靶標(biāo)集合及其信號(hào)通路、相關(guān)疾病之間的相互作用網(wǎng)絡(luò)圖。根據(jù)不同的藥用植物的網(wǎng)絡(luò)圖，總結(jié)并歸納適應(yīng)原類藥用植物的作用特點(diǎn)為內(nèi)源性刺激應(yīng)激(Response to endogenous stimulus)以及激素應(yīng)答（Response to hormone）。

7、r>　　第三部分:藥用植物信息分析學(xué)在抗血栓作用藥用植物上的應(yīng)用。心腦血管疾病(Cardiovascular dieseases，CVDs)是全球首名的致死成因，而且誘發(fā)心腦血管疾病的因素也較為復(fù)雜，主要發(fā)病模式表現(xiàn)為中風(fēng)、高血壓、心律失常和血栓。而其中，血小板凝集誘導(dǎo)的血栓形成會(huì)阻礙血液循環(huán)，誘發(fā)各種急性和慢性動(dòng)脈血管疾病。P2Y1受體蛋白能夠促進(jìn)血小板凝集，它能夠作為重要的抗血栓藥物靶標(biāo)。MRS2500是他的一個(gè)配體小分子藥物，P2

8、Y1受體的七個(gè)跨膜區(qū)內(nèi)提供了完整的結(jié)合位點(diǎn)可以使其配合對(duì)接于其口袋中作為核苷酸拮抗劑。TCMSP包含了499種中國(guó)藥典所記載注冊(cè)的中草藥及其29384個(gè)天然產(chǎn)物組成的數(shù)據(jù)庫。
　　此部分獨(dú)創(chuàng)性地運(yùn)用藥用植物信息分析學(xué)技術(shù)手段，將這些天然產(chǎn)物同P2Y1受體蛋白以MRS2500的結(jié)合口袋進(jìn)行對(duì)接計(jì)算，通過對(duì)接模式的研究及打分，可以評(píng)價(jià)這些化合物作為P2Y1受體蛋白拮抗劑的結(jié)合能力強(qiáng)弱，進(jìn)而篩選出潛在的抗血栓藥物。在本項(xiàng)研究中，來自中草