“体内-体外-计算”手段研究滋补脾阴方药治疗糖尿病相关认知下降的药效成分和作用靶点

The bottleneck for modernization of traditional Chinese medicine is that the main effective components and the corresponding in vivo targets are not clear. In our previous research, ZBPYR was proved to be effective in DACD rats to improve the insulin resistance and cognitive function. Using proteomics we found that the possible targets were proteins relative to energy metabolism, endoplasmic reticulum stress and so on. In this project, we will adopt the "in vivo-in vitro-in silico" mix stratedy, taking the interaction between proteins and ligands as cut-in point,using molecular biology techniques to make clear in vivo targets of ZBPYR. The serum pharmacochemistry combining with modern analytical methods will be used to identify the chemical components which take effect directly in serum. Moreover, we will adopt in silico methods such as docking, pharmacophore and structure-activity relationship analysis to make clear which component acts on which corresponding target, and to build the interaction network between targets and chemicals. The ultimate goal is to make clear the main effective components and the corresponding in vivo targets. This project is of great significance for understanding the complex therapeutic mechanism of ZBPYR on DACD, improving clinical security and promoting the modernization of traditional Chinese medicine.

中药复方主要药效成分和对应的作用靶点不清楚，药效物质基础不明确，是影响其现代化的瓶颈问题。前期研究发现滋补脾阴方药（ZBPYR）治疗糖尿病相关认知下降(Diabetes-Associated Cognitive Decline, DACD)疗效显著，蛋白质组学部分揭示了体内可能的干预靶点。本研究拟采用"体内-体外-计算"手段，从靶点与小分子相互识别角度切入，通过动物实验结合分子生物学技术进一步明确ZBPYR干预靶点；通过血清药物化学结合现代分析技术鉴定血清中直接发挥作用的化学成分群；利用分子对接、药效团、结构活性关系分析等计算模拟技术确定与各靶点产生作用的药效成分，构建靶点与成分间交互作用网络；揭示其多成分多靶点治疗DACD的药效物质基础。本研究对于理解ZBPYR治疗DACD的复杂机制、提高其临床安全性、推动中药现代化具有重要意义。

糖尿病相关认知下降（ DACD）是糖尿病中枢神经系统并发症之一，表现为轻、中度认知功能障碍，学习和记忆能力下降，甚至导致阿尔茨海默病。近年来随着糖尿病发病率持续增高， DACD 的预防和治疗成为亟待解决的医学和社会问题。滋补脾阴方药由人参、丹参、山药、茯苓、白芍、白扁豆、莲肉、石菖蒲、远志、檀香、橘红、甘草等 12 味中药组成。实验及临床研究发现 ZBPYR 能明显改善学习记忆能力，显著减轻 DACD 模型大鼠的胰岛素抵抗，改善认知障碍，动物实验和蛋白质组学揭示了 ZBPYR 作用的可能靶点。 但ZBPYR 治疗 DACD 的药效物质基础不明确。因此，本研究主要开展了 ZBPYR 治疗DACD 的药效物质成分和作用靶点的结合研究，从作用靶点和药效成分的作用网络角度明确中药复方治疗 DACD 的药效物质基础。项目的重点工作为滋补脾阴方药的药效成分研究，本复方含有12味中药，成分复杂，如何采用快速高效的分析方法鉴定其成分是本项目的难点。我们建立了基于UPLC-Q-TOF-MS/MS的分析方法，结合指纹图谱分析和化合物质谱断裂规律鉴定滋补脾阴方药的药效成分。对滋补脾阴方药在正离子和负离子模式下进行了全扫描，共鉴定了155个化学成分，其中负离子模式鉴定112个，正离子模式鉴定73个，30个成分在正负离子模式下均可以检测到。近来已经有很多关于单味中药改善认知的报道，例如人参、丹参、远志、石菖蒲和甘草等。也有一些关于中药的化学成分改善认知的相关报道，例如人参中的Rg3, Rg5, Rh3, Rb1 以及远志中的Tenuifolin, tenuifoliside A 和3, 6’Disinapoylsucrose，以及丹参中的丹参酮等在改善阿尔兹海默病中发挥作用。这些成分利用本方法均在ZBPYR中检出，这就为进一步揭示其药效物质基础奠定了化学方面的基础。采用生物信息学手段构建了主要药效成分与靶点之间的作用网络，进一步明确了滋补脾阴方药治疗疾病的机制。同时，本研究基于化合物结构-活性关系的3D-QSAR建模方法未来还可以为中药成分与靶点之间相互识别和作用力的评价提供帮助。