关闭×
中医糖生物学与中药糖工程是融合中医药整体观与现代糖科学的前沿交叉领域,旨在构建中国特色糖科学研究新范式。系统论述了中医糖生物学以“证型-糖组关联”为核心,阐释中医理论糖基物质基础的科学内涵,以及中药糖工程通过合成生物学、人工智能与绿色制备等技术,实现糖类成分精准合成、结构修饰与全程质控的技术体系。进一步探讨了该领域在衔接中西医学理念、推动中药产业升级等方面的重要价值,并展望其理论框架构建、技术创新与国际化发展的可行路径。本综述为中医药现代化与糖科学的交叉融合提供了系统性思路,对引领这一特色学科的发展具有重要参考意义。
目的:为实现稀有罗汉果皂苷的高效制备,从罗汉果生境土壤中筛选具备天然底物适应性的功能菌株,系统探索其对罗汉果皂苷V的生物转化潜力。方法:以罗汉果生境土壤为微生物资源,通过分离培养获得真菌菌株,并以罗汉果皂苷V为底物进行转化能力筛选;转化产物通过薄层色谱(thin-layer chromatography,TLC)和高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)分析确定;采用温度、pH及底物浓度等单因素实验对优势菌株的发酵条件进行优化,并利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察所选菌株的形态学特征。结果:共获得2株具有明确定向水解能力的真菌菌株,编号为B4的木霉属真菌Trichoderma asperellum可将罗汉果皂苷V高效转化为罗汉果皂苷IIA,编号为E212的毛霉属真菌Mucor circinelloides可生成罗汉果皂苷IIIE;单因素实验优化发酵条件发现,B4和E212菌株在25℃下,分别于pH 5.0和pH 6.0条件下转化效率最高,最适底物质量浓度均为2.5 g/L,产物得率分别达到87.6%和83.0%。结论:从罗汉果种植的生态环境中筛选获得具有生物转化罗汉果皂苷V功能的真菌菌株,并明确其最优发酵条件,为罗汉果皂苷的功能研究与产业化开发提供了新的微生物资源和技术支撑。
黄芩苷是黄芩发挥药用功效的核心药效成分,然而传统提取法与化学合成法均存在效率偏低、稳定性不足的局限。随着黄芩苷植物合成路径,尤其是以肉桂酸辅酶A连接酶(cinnamoyl-CoA ligase,SbCLL-7)为起点的“根特异黄酮途径”被逐步解析,利用合成生物学技术构建微生物细胞工厂,实现黄芩苷的异源高效生产正在成为研究热点。系统综述了黄芩苷生物合成领域的研究进展,重点阐述了该途径中松属素查尔酮合成酶(pinocembrin chalcone synthase,SbCHS-2)、细胞色素P450羟化酶(cytochrome P450 hydroxylase,SbCYP82D)、尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸转移酶(UDP-glucuronosyltransferase,SbUGAT)等关键限速酶的生物学功能,总结了以大肠杆菌、酵母等为代表的底盘细胞中,通过代谢工程优化前体供应、组装异源合成途径的技术策略与实例。在此基础上,进一步讨论了当前黄芩苷生物合成在酶催化效率、宿主适配性及规模化生产等方面面临的瓶颈,并展望了人工智能辅助的酶理性设计、动态调控网络构建等跨学科技术方向的应用前景,以期为黄芩苷的绿色、高效生物制造提供理论支撑与实践参考。
雷公藤(Tripterygium wilfordii Hook. f.)作为我国传统中草药,因其提取物具有抗炎、免疫抑制和抗肿瘤等活性而受到广泛关注。然而,雷公藤具有“效-毒同源”特性,限制了其临床应用。研究显示,雷公藤活性成分的多组分协同机制,特别是生物碱和三萜类化合物可通过协同调节NF-κB和JAK/STAT等信号通路发挥药理作用。雷公藤的相关毒性机制分析也已取得突破性进展。通过结构修饰和新型递送系统等科学手段,在保持雷公藤药理活性的同时,可显著降低其毒性。基因编辑和合成生物学等生物技术方法也为实现代谢源的解毒提供了新的方向。对雷公藤提取物的化学成分、药理作用、毒理学机制和衰减策略等方面的研究进展进行梳理,系统综述其创新药物开发策略,以期为研发高效低毒的雷公藤类药物提供理论支撑。
食药同源生物活性肽是指来源于既是食品又是中药材的含蛋白物料,通过生物酶解、发酵或胃肠道消化等方式释放出的,具有特定氨基酸序列和长度,并能对人体产生有益生理调节作用的小分子蛋白质片段。这类多肽因具备高生物活性、低毒性和易吸收等特点,成为慢性病防治和健康促进领域的研究热点。如何高效筛选、制备并明确其作用机制仍是亟待解决的问题。综述食药同源活性肽的生理功能、构效关系、高效挖掘、分离纯化及生产技术,重点探讨其在功能性食品和预防性药物开发中的潜力,旨在为食药同源资源的高效开发提供理论支撑,推动功能食品与生物医药的深度融合,助力我国大健康产业的高质量发展。
炎性肠病(inflammatory bowel diseases,IBD)包括溃疡性结肠炎和克罗恩病,是一种慢性非特异性炎症性肠道疾病。IBD发病机制涉及遗传、环境、微生物、免疫等因素,近年来研究发现巨噬细胞是肠道免疫稳态及IBD发生发展的主要参与者,在不同微环境刺激下可极化为促炎表型M1或抗炎表型M2,巨噬细胞M1/M2极化受多种信号通路调控,并且极化失衡是影响IBD转归的重要因素。中医药治疗IBD历史悠久,相较于5-氨基水杨酸、糖皮质激素、免疫抑制剂等西医治疗,具有副作用小、价格低等优势。诸多研究发现,中医药能够通过干预信号通路重塑巨噬细胞极化稳态,抑制肠道炎症反应而治疗IBD。通过系统综述相关信号通路调控巨噬细胞极化与IBD发生发展的关系及中医药通过干预信号通路调节巨噬细胞极化治疗IBD的研究进展,以期为中医药防治IBD提供新思路和参考。
目的:研究八宝丹(Babao Dan,BBD)对结直肠癌相关巨噬细胞极化、肠道菌群及相关代谢物的影响。方法:采用皮下注射结直肠癌CT26细胞构建BALB/C小鼠移植瘤模型,实验设置空白对照组(Control组)、模型组(Model组)、八宝丹组(BBD组),测量小鼠体重、移植瘤体积及瘤体体重;免疫组化法检测皮下移植瘤组织中Ki-67的表达,分析BBD对小鼠结直肠移植瘤组织巨噬细胞(F4/80、CD68)、M1型巨噬细胞(CD86、CD11c)、M2型巨噬细胞(Arg-1、CD206)极化的影响;16S rRNA测序及非靶向代谢组学测序对肠道菌群差异代谢物进行分析,探讨菌群和代谢物的相关性。结果:BBD可抑制结直肠癌皮下移植瘤的生长,降低肿瘤组织中Ki-67的表达率,增加巨噬细胞数量,促进瘤体组织M1型巨噬细胞极化,抑制M2型巨噬细胞极化;BBD可使厚壁菌门丰度下降,拟杆菌门丰度上升,同时下调厚壁菌门/拟杆菌门比值(P< 0.05);通过变量投影重要性分析(variable imoportance in projection,VIP)及差异代谢物倍数筛选差异代谢物,发现前列腺素E2与巨噬细胞极化相关;从差异菌群及差异代谢物相关性分析发现,前列腺素E2与分段丝状菌属显著正相关(P< 0.01)。结论:BBD可促进巨噬细胞M1型极化,抑制M2型极化,改善肠道菌群分布,影响肠道前列腺素E2代谢,从而发挥抑制结直肠癌小鼠皮下移植瘤生长的作用。
目的:苦丁茶提取物(Ligustrum robustum Blume extract,LRE)可改善高脂饮食(high fat diet,HFD)诱导的代谢综合征及微生物菌群失调,探讨LRE是否通过调节胆汁酸代谢及其相关信号通路而缓解HFD诱导的肥胖。方法:建立HFD诱导的肥胖小鼠模型,口服给予LRE(200 mg·kg-1·d-1)干预16周;检测小鼠体重、白色脂肪组织重量和脂肪细胞形态变化;采用靶向代谢组学分析粪便和胆囊中胆汁酸谱的改变;通过实时定量聚合酶链式反应(real-time quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)和Western blot检测肝脏和结肠组织中胆汁酸代谢相关信号通路关键分子(如FXR、FGF15、FGFR4、CYP7A1、AMPK等)的mRNA和蛋白表达水平。结果:LRE干预显著减轻了HFD喂养小鼠的体重增长、白色脂肪组织重量及脂肪细胞肥大,并显著改变了粪便和胆汁中的胆汁酸(bile acid,BA)谱,特异性增加了熊去氧胆酸和牛磺熊去氧胆酸的水平;进一步的机制研究表明,LRE抑制了肠道法尼醇X受体的激活,阻断了后续FGF15/FGFR4肠肝信号通路的活化;同时,LRE激活了肝脏AMPK信号通路,从而减少了脂肪生成相关因子的表达。结论:LRE可能通过促进熊去氧胆酸生成、调节胆汁酸代谢信号通路(抑制肠道FXR/FGF15/FGFR4通路,激活肝脏AMPK通路),改善HFD诱导的肥胖、脂肪组织炎症和脂代谢紊乱。
目的:丹龙定喘汤是在金水六君煎基础上加减而成的经验方,临床实践已证实其对哮喘具有显著的缓解作用,研究旨在评估丹龙定喘汤对哮喘炎症的改善效果,并通过转录组学技术探讨其作用机制。方法:将60只无特定病原体(specific pathogen free,SPF)级BALB/c雌性小鼠随机分为正常对照组、模型对照组、地塞米松0.63 mg/kg组、丹龙定喘汤13.28 g/kg组、丹龙定喘汤26.56 g/kg组、丹龙定喘汤53.12 g/kg组,每组10只;除正常对照组外,其他组分别于第1天和第14天在小鼠腹腔注射0.2 mL卵清白蛋白(ovalbumin,OVA)溶液致敏,从第28天起,将1% OVA生理盐水溶液超声雾化并以最大雾量吸入激发,每日1次,每次30 min,连续5 d;从第35天起,开始雾化吸入1% OVA溶液激发哮喘,每周雾化3次,同时各药物组每天进行灌胃给药,共6周;末次给药1 h后,评估各组小鼠的气道反应性,使用苏木精-伊红染色(hematoxylin and eosin staining,H&E staining)和Masson三色染色(Masson’s trichrome staining)评估肺部的病理变化;借助转录组技术分析丹龙定喘汤治疗哮喘的潜在治疗靶点,对靶点进行富集分析与实验验证。结果:与正常组相比,模型组小鼠经不同浓度的乙酰甲胆碱刺激后,呼气间歇值(enhanced pause,Penh)显著升高,支气管周围炎症浸润和胶原沉积明显,血清中白细胞介素-17(interleukin 17,IL-17)、转化生长因子-β(transforming growth factor-beta,TGF-β)含量显著增加,白细胞介素-10(interleukin-10,IL-10)的含量显著降低;与模型组相比,丹龙定喘汤能够显著降低Penh值,改善支气管周围炎症浸润与胶原沉积情况,降低血清中IL-17、TGF-β含量,增加IL-10含量(P< 0.05或P< 0.01);转录组测序技术(RNA sequencing,RNA-seq)揭示,IL-17信号通路可能是丹龙定喘汤改善哮喘炎症的主要机制通路,丹龙定喘汤可以显著调节肺组织中TRAF3IP2/TRAF6/IL-17RA/IL-17A通路的mRNA和蛋白表达。结论:丹龙定喘汤对哮喘炎症的改善可能与其抑制TRAF3IP2/TRAF6/IL-17RA/IL-17A通路有关。
目的:基于高分辨质谱、全球天然产物分子网络(global natural product social molecular networking,GNPS)和网络药理学对金钱草乙酸乙酯提取部位治疗胆汁淤积性肝损伤的物质基础进行系统分析。方法:采用超高效液相色谱-串联四极杆飞行时间质谱(ultra-high performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometry,UPLC-Q-TOF-MS/MS),对金钱草乙酸乙酯萃取组分开展非靶向二级质谱检测;利用GNPS平台,基于所得质谱数据构建分子网络,结合化合物的精确质量数、保留时间、碎片离子信息、质谱裂解规律,快速鉴定金钱草乙酸乙酯提取部位的化学成分;同时结合网络药理学技术研究金钱草乙酸乙酯提取部位治疗胆汁淤积性肝损伤的潜在药效物质基础。结果:借助GNPS快速从金钱草乙酸乙酯提取部位鉴定出46种化学成分,包括13种黄酮类、15种酚酸类、1种萜类、1种香豆素类和16种其他类化合物,其中2种成分首次在金钱草中被鉴定;从中筛选出7种治疗胆汁淤积性肝损伤的潜在活性成分,包括表儿茶素没食子酸酯、(+)-表儿茶素没食子酸酯、咖啡酸、咖啡酸苯乙酯、(+)-儿茶素、山奈酚和5, 6, 2’-三甲氧基黄酮,以及10个潜在靶点。结论:采用GNPS可以实现金钱草乙酸乙酯部位的化学成分高效分析鉴定,同时结合网络药理学能快速发现其治疗胆汁淤积性肝损伤的物质基础。
中药具有多成分、多靶点与系统调节的特点,其活性成分的筛选与机制阐释是中药现代化研究的关键。传统筛选方法主要依赖表型筛选实验,存在效率低、周期长等局限。随着人工智能技术的进步,机器学习为中药活性成分的快速发现提供了新的技术方法。基于机器学习的预测模型能够显著提高中药活性成分的筛选效率与准确率,通过整合中药成分结构特征、靶点注释信息及疾病相关分子网络数据,机器学习模型构建高效的药物筛选框架,实现活性成分的快速预测与优先级排序。系统梳理机器学习在中药活性成分筛选中的模型构建与应用进展,综述其在活性化合物预测与机制解析方面的贡献,以期为推动中药药效物质基础研究的智能化发展与创新药物研发提供理论参考和方法支持。
中药物质基础研究是阐明中药传统功效现代科学内涵的关键环节。系统回顾该领域从早期聚焦单一活性成分筛选,逐步发展为关注多成分协同、整体药效解析的研究范式转变。重点评述化学物质组学、网络药理学、代谢组学及肠道微生态学等新兴技术在推动中药研究从“还原论”向“整体观”转型中的重要作用。进一步提出“中药肠道转化物质组学”这一整合性概念,强调肠道菌群在中药成分转化与药效发挥中的核心角色,并展望了多组学整合与人工智能在解析中药系统作用机制、推动精准用药与质量评价等方面的未来方向,以期为中药现代化与国际化的深入发展提供理论支撑与方法学参考。
