天然牛磺酸对肝硬化门静脉高压抑制作用量子力学研究

Cirrhotic portal hypertension leads to serious complications, which is the most important cause of death. Timely resolution of portal pressure is the key to prevent disease progression and prevent complications. In the early stage, we found the inhibitory effect of natural taurine on cirrhotic portal hypertension, and explained the improvement of natural taurine on the biomechanics of cirrhotic portal hypertension rats through our project supported by NSFC(81160433). Quantum mechanics and traditional Chinese medicine are interlinked in terms of integrity, mobility, and function, which is a bridge connecting the integration of traditional Chinese and western medicine. Based on the theory of quantum mechanics, the binding capacity of natural taurine to DNA and the influence of mode, configuration and electronic structure were studied by comprehensive use of biology, physics, mathematics, computer technology and fluorescence spectroscopy. based on Stern-Volmer equation, the effects of natural taurine on the quenching process, binding force, binding distance and binding site of target protein were studied by means of molecular docking , the molecular fragment conjugate cap method was used to calculate the interaction energy of the intracellular fluid and taurine. Combined with the former NSFC project, from different levels of the biomechanics and quantum mechanics, from different mechanical environments of the cells and intracellular to explain the effect and its mechanism of natural taurine on portal hypertension.

肝硬化门脉高压导致各种严重并发症，是患者死亡最主要的原因，及时解决门脉系统压力是阻止疾病进展和防止各种并发症的关键。前期我们发现了天然牛磺酸对肝硬化门脉高压的抑制作用，通过国家自然科学基金（81160433）阐释了天然牛磺酸对肝硬化门脉高压大鼠生物力学的改善作用。量子力学和中医的整体性、恒动性、功能性方面具有相通性，是连接中西医结合的桥梁。该课题根据量子力学理论，综合运用生物学、物理学、数学、计算机技术，采用荧光光谱法等，研究天然牛磺酸与DNA的结合能力及模式、构型及电子结构的影响，采用分子对接法等技术，基于Stern-Volmer方程，研究天然牛磺酸对靶蛋白猝灭过程、结合力、结合距离、结合位点的影响，采用分子碎片共轭帽方法计算细胞内液和牛磺酸的相互作用能。结合前一国家自然科学基金，从生物力学、量子力学不同层次，从细胞外、细胞内不同力学环境阐述天然牛磺酸对肝硬化门脉高压的影响及机制。

为了探讨天然牛磺酸抗门脉高压的作用机制，基于量子力学根据量子力学理论，综合运用生物学、物理学、数学、计算机技术，采用荧光光谱法等，研究天然牛磺酸与DNA及肝脏蛋白的结合能力及模式、构型及电子结构的影响，采用分子对接法等技术，基于Stern-Volmer方程，研究天然牛磺酸对靶蛋白猝灭过程、结合力、结合距离、结合位点的影响，本课题研究表面天然牛磺酸除了能很好的抗肝脏纤维化，还表现出降低心率、门脉血流量、门脉压力及提高平均动脉压的优势，其作用机制可能存在两个方面：①紫外线光谱及荧光光谱反应均提示天然牛磺酸与 DNA 发生了相互作用，可能以嵌插方式结合，作用力主要为氢键或者范德华力，结合常数为 1.68×10 4 L·mol -1，结合后的复合物稳定性更高；②天然牛磺酸与肝脏蛋白、人血白蛋白存在相互作用：根据 Stern-Volmer 方程计算出天然牛磺酸与 HSA 及大鼠蛋白的相互作用类型为动态淬灭，速率均大于 2.0×10 10L.mol -1 s -1；天然牛磺酸组蛋白与天然牛磺酸的结合位点数均近 1，结合常数 Ka 随着温度的升高而升高，随着温度升高两者之间结合作用增强，结合产生的复合物的稳定性上升，而与非天然牛磺酸饲养的大鼠蛋白结合比例约为 0.5:1，属于静态猝灭过程，结合常数 Ka 随着温度的升高值减小，即天然牛磺酸与正常组蛋白结合产生的复合物的稳定性下降。荧光共振能量转移实验显示天然牛磺酸在不同温度下的两组ΔG 均为正值，表明两者相互作用过程不是自发。两者相互作用的正焓(ΔH)和负熵(ΔS)值表明，ΔG 值的主要来源是ΔH 项的较大贡献，而ΔS 因子的贡献很小。因此，天然牛磺酸组与牛磺酸之间的相互作用可能是氢键和范德华作用；位点竞争实验提示天然牛磺酸与HSA及肝脏组织蛋白主要在 I 位点结合，而模型组结合位点在 II 位点，表面天然牛磺酸干预后的大鼠肝脏组织结构与正常组大鼠蛋白结构相似，而模型组蛋白变型明显。.牛磺酸能通过降低心率、门脉血流量、门脉压力并提高平均动脉压的以减缓门脉高压发展，是一个降低门脉压的同时又能降低周围高动力循环的一个较为理想的药物，根据量子力学理论基础，从微观粒子探讨天然牛磺酸与DNA、蛋白分子相互作用的运动规律，有望能给临床治疗肝硬化门脉高压提供的更好的药物。