苦味平喘中药抗哮喘有效成分辨识及与苦味药性相关性研究

Five Flavors, as one of the core property of Chinese medicinal herb, represents the therapeutic effect of Chinese medicinal herb. Clarification of the Material basis and correlation of Five Flavors and therapeutic effect is the key to reveal the scientific connotation of five flavors theory. In this topic, multi-disciplinary theories and methods, such as molecular simulation, high-throughput screening, surface plasmon resonance, structural bioinformatics techniques are used to identify anti-asthmatic components from Chinese medicinal herbs. Furthermore, reverse molecular docking combined with surface plasmon resonance technology are used to identify the Tas2Rs that anti-asthmatic components can activate. Multidimensional information comparison between Tas2Rs and anti-asthmatic targets in three-dimensional protein structure, ligand- receptor binding sites and interaction dynamics will be studied to explore the common features of Tas2Rs and anti-asthmatic targets. The correlation between anti-asthmatic ingredients and bitter flavor property will be studied from the perspective of anti-asthmatic ingredients, functional targets, Tas2Rs and protein structure alignment. The results can not only help to enrich and improve bitterness property theory, but also provide reference and basis for the scientific connotation interpretation in Five Flavors property theory.

五味是体现中药功效的核心药性，揭示五味与功效的化学物质基础及其关联机制，是阐释五味理论科学内涵的关键。本课题以“归肺经-苦味-降气平喘”中药为切入点，整合分子模拟、高通量筛选、表面等离子共振、结构生物信息学等多学科方法与技术，辨识中药抗哮喘有效成分及其作用靶点，利用反向分子对接技术结合表面等离子共振辨识有效成分作用的苦味受体（Tas2Rs）。通过生物分子相互作用分析中药有效成分与抗哮喘功能靶点、Tas2Rs两类蛋白的结合模式及作用动力学，通过结构生物信息学技术比对抗哮喘功能靶点与Tas2Rs蛋白三维结构相似性，从“化学成分-功能靶点- Tas2Rs -结构比对”角度探讨中药抗哮喘有效成分与苦味药性的相关性，阐释“苦能降气”味效关系的化学物质基础。研究结果为深入认知苦味理论科学内涵奠定基础，为丰富和完善五味理论、促进中药现代化和客观化提供参考和依据。

五味理论是中药药性理论的核心之一，在中医临床组方遣药中发挥着重要的作用。五味是对中药口尝味与功效的高度概括和总结，其存在的模糊性和不确定性导致难以用现代科学语言进行阐释，已成为亟待解决的中医药关键科学问题之一。本项目以苦味受体（Tas2Rs）为切入点，以“苦味-归肺经-平喘”中药为研究载体，整合分子模拟、高通量筛选、结构生物信息学等多学科理论与方法辨识中药抗哮喘有效成分及其作用靶点，从“化学成分-功能靶点- Tas2Rs -结构比对”角度探讨中药抗哮喘有效成分与苦味药性的相关性，阐释“苦能平喘”味效关系的化学基础。研究结果发现来自白果、葶苈子、苦杏仁、麻黄等多种苦味平喘中药多种结构类型的成分，如白果新酸、银杏酸、芥子苷、槲皮素、山奈酚等为Tas2Rs激动剂，在激活Tas2Rs的同时，还作用于与抗哮喘功效相关的靶点，如磷脂酰肌醇-3-激酶δ（Phosphoinositide-3-kinase-δ，PI3Kδ）、脾酪氨酸激酶（Spleen tyrosine kinase，Syk）、15-脂加氧酶（15-lipoxygenase，15-LOX）、磷酸二酯酶4A（Phosphodiesterase 10A，PDE10A）等，并发挥平喘相关生物活性，在一定程度上体现了平喘中药多成分作用多靶点发挥抗哮喘的生物活性，为中药苦味与平喘的味效关系研究提供了基础和参考。此外，中药苦味有效成分是通过激活Tas2Rs发挥活性，还是通过作用功能靶点发挥活性，还是作用的两类靶点具有协同效应，以及其在组织、动物水平是否具有活性有待于深入研究。本课题从现代科学认知角度对五味理论的化学与生物学基础进行研究，对揭示“苦能平喘”五味理论内涵、发挥其在中医临床组方用药、抗哮喘中药研发等方面的指导作用具有重要意义。