基于体内动态效应融合生物信息学研究脑脉通治疗缺血性脑中风的物质基础

Pharmacodynamic action substance foundation of complex prescription is the core content of chinese medical science field of research.This article based on preonunced clinical curative effect of Naomaitong in healing ischemia cerebral apoplexy, according to entirety theory of chinese medical science, instructed by system biology, incisivused in developing variation study in vivo biological effect,confluens multi-subjects technology and device: molecular biology, UPLC- MS, bioinformatics,etc.To carry out the study of biology and chemistry effect variation procedure with "developing serum pharmacochemistry", "developing metabolism pharmacochemistry"in vivo and chemical composition atlas in vitro. Aggregate analysis the information of direct action substance in vivo and the information of correlated target in improving ischemia cerebral apoplexy.To predict active priciple group simulatly with molecule docking technology.To carry out pharmacodynamics screening and evaluation of active priciple group about ischemia cerebral apoplexy. To explain pharmacodynamic action substance foundation of Naomaitong in heaing ischemia cerebral apoplexy with multistrata and multi-effect pathway.To reveal the scientific connotation of multicomponent and multitarget of the traditional Chinese medicine complex prescription. To provide the scientific reasons of clinical reasonable application and deeply exploitation of Naomaitong. At the same time established the research mode " characterization internal complex chemical composition (group) and identification of effective component (group) and efficacy composition (groups) evaluation and confirmed"in the traditional Chinese medicine complex prescription.To increase the study efficiency of substance foundation of the traditional Chinese medicine complex prescription.This has important significance in original new drug and chemistry of the traditional Chinese medicine.

复方中药物质基础研究是中医药研究领域的核心内容。本项目在前期研究基础上，拟以治疗缺血性脑中风病症疗效确切的复方脑脉通为研究对象，依据中医整体观理论，以系统生物学为指导，基于体内生物效应动态变化为切入点，融合分子生物学、分析化学、生物信息学等多学科手段，采用UHPLC-MS开展体内动态血清药物化学的生物和化学效应变化及体外化学成分谱研究，发现辨识体内直接作用物质；并结合缺血性脑中风的相关靶点信息，利用分子对接技术模拟预测有效物质群；对有效物质群进行与缺血性脑中风相关的药效学筛选与评价，多层次、多途径阐释脑脉通的主要效应物质基础，揭示中药复方的科学内涵，为该复方临床合理应用和深入开发提供科学依据；同时探索建立"体内复杂化学成分（群）表征辨识→有效成分（群）模拟预测→药效成分（群）药效评价与确证"的物质基础研究模式，提高中药复方物质基础研究效率，对于创新药物及中药化学研究具有重要意义。

1.基于脑脉通体外及体内动态效应成分谱，辨识出体内直接作用物质22个。. 采用LC-MS方法建立了脑脉通的体外及体内动态效应成分谱，结合代谢物谱通过对比分析发现辨识了22个体内直接作用物质。在体外鉴别出120个成分，在血清中鉴别出65个成分，在尿液中鉴别出131个成分。最终辨识发现体内直接作用物质有22个，其中10个来源于人参，2个来源于大黄，5个来源于葛根，5个来源于川芎。.2 建立了分子对接技术平台，模拟预测了脑脉通的药效物质.根据已有文献报道及前期脑脉通作用机制研究结果，筛选了与缺血性脑中风有关的靶蛋白40个，采用反向分子对接技术与22个体内直接作用物质进行对接，建立了成分-靶标作用网络，研究表明22个化合物均能靶向多个靶标蛋白，网络度大于4，即最少都与4个靶标蛋白相互作用，表明脑脉通多成分多靶点发挥药效作用。并通过网络分析发现脑脉通可能作用于MAPK，Neurotrophin signaling pathway等信号通路来调控脑中风的发病过程，同时基于靶点-疾病网络发现脑脉通可能作用于血栓和心肌缺血等疾病，对癌症和2型糖尿病也有潜在的治疗作用。.3 建立了分子及细胞水平验证脑脉通有效成分（群）的药效学评价手段，确定了脑脉通用于缺血性脑中风的药效物质. 建立了缺血性脑中风体外四种细胞损伤模型（Na2S2O3,GLu,H2O2,KCl损伤），采用细胞药效学研究脑脉通成分对各种损伤模型的保护作用，通过各药效指标观察和测定各组细胞活力，确定各化合物对四个细胞损伤模型最优剂量及对各个模型药效最佳的化合物，确定了16个成分对四种细胞损伤模型均有不同程度的保护作用，确定为脑脉通发挥药效的药效物质。. 根据网络药理学构建的有效物质（群）-靶点作用网络，采用westblot方法从分子生物学角度阐释了有效成分的作用靶标，人参皂苷Ra3引起Bcl-2和Bcl-xl的蛋白表达上调，川芎内酯引起P38MAPK和TNF-ɑ的表达下调等，进一步从分子水平确证了脑脉通的药效物质。初步阐释了脑脉通的药效物质及其作用机制，揭示了中药复方多成分多靶点综合作用科学内涵。.4 建立了“体内复杂化学成分（群）表征辨识→有效成分（群）模拟预测→药效成分（群）药效评价与确证”的物质基础研究模式，提高中药复方物质基础研究效率，为创新药物及中药复方物质基础研究提供了示范研究。