从信号转导网络调控角度解析栀子、三七组分配伍发挥血管保护作用的分子机制

This topic takes the Chinese herbal formula "Tong Luo Jiu Nao" (TLJN) injection as the object of study, which formula is directly aimed at vasogenic injury after cerebral ischemia. On the basis of in-depth analysis for its pharmacodynamic characteristics, combined with modern medical understanding of the cellular signal pathways network, we proposed to reveal its composition compatibility mechanism from the point of view about the regulation of the cellular signal pathway network. First, the different pharmacodynamic characteristics of TLJN injection and its effective compositions of Geniposide and Panax notoginseng saponins will be observed in vascular protective effects on cerebral ischemia. And then the difference genes of two groups of the brain microvascular endothelial cells damaged by simulated cerebral ischemia and treated with two effective compositions would be screened using gene microarray technique. The signaling pathways the difference genes involved in and their relationship would be analyzed using bioinformatics technique, and further confirmed using RT-PCR, Western blot analysis and signal pathway blockers or activator intervention according to the downstream biological effects of relative signaling pathways. Finally we hope to illustrates how the two effective compositions of TLJN injection achieve to therapeutic effect by the regulation and integration of multiple signal transduction pathways, by which the mechanism of composition compatibility in the Chinese herbal formula could be explained in the molecular level.

本课题以针对脑缺血后血管源性损伤为主要作用环节的中药复方通络救脑注射液为研究对象，深入分析其药效特征的基础上，结合现代医学对细胞信号转导通路的认识，提出从细胞信号转导通路网络调节角度揭示其组分配伍药效机制的研究思路。首先观察通络救脑注射液及其有效组分栀子苷和三七总皂苷在脑缺血中发挥血管保护作用的各自不同的药效特征，然后利用基因芯片技术筛选两有效组分作用于拟缺血损伤的脑微血管内皮细胞后基因表达谱的差异，采用生物信息学技术，分析差异基因涉及的信号通路及其相互关系，然后，根据相关信号通路所对应的下游的生物效应，利用RT-PCR、Western blot 技术以及信号通路的阻断剂或激活剂干预等手段进行印证，最终阐释通络救脑注射液两组分配伍是如何发挥对多条信号转导通路的整合调节来达到治疗效应的，将有望从分子层面对该注射液的组分配伍规律和药效机制进行科学诠释。

以栀子苷和三七总皂苷配伍而成的中药复方通络救脑注射液对缺血性中风的治疗显示出独特的优势，但对该复方的配伍机制尚缺乏分子水平上的确切了解。本项目采用整体和离体实验相结合，观察了该注射液的两组分在脑缺血中发挥保护作用的各自不同的药效特征和调节的信号转导通路，从信号转导网络整合角度诠释了两组分配伍的内在机制。获得的结论：①栀子苷和三七总皂苷均可有效缓解缺血脑组织的病理损伤，改善神经功能受损，但作用环节有所不同。栀子苷的作用侧重于抑制自由基产生和脂质过氧化反应，减轻脑水肿，这可能与栀子“凉血解毒”的功效有关；而三七总皂苷通过增强自身自由基的清除、降低毛细血管通透性、促进血管新生而达到血管保护作用，这可能是三七“补虚、通络”的功效的生物学基础。通络救脑注射液整体上优于两个组分，显示了中药组方配伍发挥整合调节的治疗优势。②揭示了通络救脑注射液及其组分各自调节的关键性信号通路，揭示了这些信号通路与药效之间的关系。栀子苷的抗炎作用与调节P2Y14/ ERK1/2、EDNRB信号通路有关。三七总皂苷的内皮保护作用主要通过调节RIG-I/Traf2/NF-KB、TGF-β-SMAD5/ID1、RIP1-RIP3-MLKL信号通路达到的。而GluR3信号通路是两组分共同的调节靶点，体现了两组分在该环节上具有协同作用。③通络救脑注射液两组分可能是通过调节关键信号分子，发挥对多条信号转导通路的整合调节来达到协同配伍效应的。一方面，在缺血性脑损伤中，存在着栀子苷和三七总皂苷调节的共同信号通路；另外，两组分各自调控的信号通路间存在着一定的联系，或有交叉，或调节相同的细胞功能。两组分通过这些信号通路间的相互关系进行效应整合，最终达到协同增效的作用。该研究成果从分子层面对通络救脑注射液的组分配伍规律和药效机制进行了科学诠释，不仅丰富和发展了中药的配伍理论，同时为形成一种机制明确、疗效确切的治疗缺血性中风的临床新药提供了实验基础。本课题共公开发表论文21篇，其中SCI论文4篇，核心期刊论文17篇。培养了硕士研究生9名。