以“保元汤”为载体的中药体内药效物质“组—效动态关联”系统研究体系的建立

基本信息
批准号:81530097
项目类别:重点项目
资助金额:273.00
负责人:屠鹏飞
学科分类:
依托单位:北京大学
批准年份:2015
结题年份:2020
起止时间:2016-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨秀伟,姜勇,李军,郭晓宇,宋月林,李春,艾晓妮,曾克武,郑姣
关键词:
保元汤组—效动态关联微流控芯片系统生物学中药药效物质基础
结项摘要

Currently, it is a great challenge to map the in vivo chemicalome of TCM with its efficacies owing to the characteristics of dynamics, multi-components, multi-pathways, and multi-targets for TCM. Therefore, in current project, we take Baoyuan decoction (BYD) as a model TCM formula, aiming to propose a practical technique roadmap for revealing the therapeutic material basis and the related action mechanisms by “dynamic composition-activity mapping”. The key procedures of the systematic experimental design include: 1) chemical profiling of BYD using NMR and LC/MSn, and then characterization of the BYD-derived chemicalome and its time-dependent migration course in normal and acute myocardial ischemia rats by combining various qualitative and quantitative platforms and strategies; 2) construction of multi-dimensional efficacy markers by employing the routine pharmacodynamic indicators, change trajectory of those influenced endogenous substances, and variations of proteome and transcriptome in the target organs; 3) mapping composition with activity by integrating chemicalome, BYD-derived metabolome, endogenous metabolome, proteome & transcriptome, and pharmacodynamic indicators using bioinformatic approaches to propose the in vivo efficacy substances of BYD, as well as the time-dependent efficacy trajectory and related mechanisms; 4) preparing metabolites for the metabolite library construction using diverse means, such as direct isolation, large-scale metabolite accumulation using in vitro models, and wet chemistry synthesis, and screening the activities of the metabolites using microfluidic chips and various in vivo and in vitro models; 5) construction of holistic regulating map using network pharmacological platform. In brief, the “dynamic composition-activity mapping” as the core-idea, together with the construction of metabolite library and multi-dimensional activity verification using diverse in vivo and in vitro pharmacological tools, comprise this proposed technique roadmap for clarifying the correlation between the chemical constituents of TCM in vivo and its corresponding efficacies, resulting the clarification of the real in vivo therapeutic material basis of TCM.

针对中药体内药效物质研究存在的科学问题,以保元汤为载体,在阐明其化学成分组的基础上,以正常和急性心肌缺血模型大鼠为生物体系,采用多种定性定量分析手段和策略,系统阐明体内代谢产物组及其经时变化规律;以给药后模型大鼠主要药效学指标和受扰动的内源性小分子的经时变化规律,以及靶器官中转录组和蛋白质组的改变为多维效应指标,采用生物信息学进行“化学成分组—体内成分组—内源性代谢物组—转录组/代谢组—药效指标”的多层次“组—效动态关联”分析,阐明保元汤体内潜在药效成分;采用多种手段构建代谢产物库,结合微流控芯片技术及多种体内外模型,对体内药源性成分进行活性验证和作用机制研究;采用网络药理学构建其调控网络。课题研究不仅系统阐明保元汤体内药效物质及作用机理,而且建立一套“组—效动态关联”、“构建代谢产物实体库”、“多种体内外模型药效验证”三步曲的中药体内药效成分系统研究方法体系,具有重要学术价值和应用前景。

项目摘要

针对中药体内药效物质研究存在的科学问题,以经典名方“保元汤”为载体,利用液质联用等技术,创建14项中药复杂体系化学成分高效、精确分析技术体系;采用多种定性定量分析手段和质谱策略,构建保元汤化学成分谱,鉴定了236个化合物,对175个化合物进行了定量和半定量分析,并对肉桂水提物进行了系统分析,鉴定331个化合物;对保元汤大鼠体内成分进行了深入分析,鉴定了286个药源性成分,并对37个化合物进行了药代动力学研究;以给药后模型大鼠主要药效学指标和受扰动的内源性小分子的经时变化规律,以及靶器官中转录组和蛋白质组的改变为多维效应指标,采用生物信息学进行“入血成分组-内源性代谢标记物组-代谢通路关键生化因子”的“组-效动态”分析,发现10个化合物具有明显相关性,阐明了保元汤体内潜在药效成分。分离制备和购买获得163个原型化合物,人源肠道菌等转化获得54个代谢产物,建立了体内药源性化合物库。利用细胞、微流控芯片等多种模型对保元汤体内药源性成分进行了活性筛选,发现23个活性化合物,并对5个化合物进行了动物药效验证;代谢组、蛋白组、转录组、微生物组研究表明,保元汤主要通过调控能量代谢、氧化应激、炎症和肠道菌群发挥药效;通过靶点钩钓获得保元汤46个靶点蛋白,发现保元汤发挥药效主要与抑制线粒体膜电位下降有关;药效成分原儿茶醛抗心肌纤维化的直接作用靶点为Ⅰ型胶原蛋白,同时通过抑制PERK/ATF6α/IRE1α通路抑制内质网应急保护心肌细胞。本研究系统阐明了保元汤防治心衰的多成分、多靶点、多途径调控网络,揭示了经典名方复方配伍的科学内涵;实践了“中药体内潜在药效成分发现、中药体内药源性成分的制备和化合物库构建、中药体内潜在药效成分的验证及复方的作用机制和调控网络构建”的中药体内药效物质研究“三部曲”思路,为中药体内药效物质研究提供示范,具有重要学术价值和应用前景。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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