黄芩—黄连药对及主要活性成分对AhR-CYP1A轴的调控研究

来源 :南京中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dsf922
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芳香烃受体(AhR)是配体依赖的转录因子,能够被大量外源性配体及内源性配体激活。AhR激活后能够调控药物代谢酶如细胞色素P450酶1A1(Cytochrome P450 1A1,CYP1A1)、细胞色素 P450 酶 1A2(Cytochrome P450 1A2,CYP1A2)和细胞色素 P450 酶1B1(Cytochrome P450 1B1,CYP1B1)等,AhR激活对于免疫系统疾病及炎症性疾病具有一定的治疗作用,AhR的激活能够促进其下游基因CYP1A的表达,但CYP1A的过表达能够引起潜在的药物相互作用及致突变作用,如BaP引起的过度AhR激活会增加癌症发生的风险。而FICZ能够激活AhR又能够被CYP1A酶代谢,构成FICZ/AhR/CYP1A反馈环路,从而导致AhR的激活中断。因此,寻找具有AhR激动及CYP1A抑制作用的化合物,有助于更好的调控AhR相关疾病的发生与发展。黄芩-黄连配伍在黄连解毒汤、葛根芩连汤、半夏泻心汤等方剂中均有体现,黄芩-黄连药对配伍出自《伤寒论》,对细菌感染疾病、代谢综合症及部分炎症性疾病具有协同治疗作用。黄芩中含有大量的黄酮类成分,黄连中含有大量的生物碱类成分,具有多种药理学活性。已有研究报道黄芩-黄连药对具有激活AhR的作用,黄连中的小檗碱能够激活AhR,黄芩中的黄芩素对CYP1A酶具有较强的抑制作用。为了对黄芩-黄连药对及其活性成分对AhR-CYP1A轴的调节作用进行研究,本论文利用HPLC-Q-TOF/MS对黄芩-黄连中的化学成分及入血、入肝成分进行了分析,基于RNA-seq技术对黄芩-黄连及其活性成分对AhR-CYP1A的影响进行了体内外研究。采用小鼠尾静脉注射CYP1A的探针底物非那西汀研究黄芩-黄连药对体内对小鼠CYP1A酶活性的影响。最后利用体外肝微粒体模型对黄芩-黄连及其活性成分对CYP1A的抑制作用进行了研究。研究内容主要包括以下几个方面:1基于高效液相色谱-质谱联用技术的黄芩-黄连药对的体内外化学成分研究应用超高效液相色谱-高分辨飞行时间串联质谱(HPLC-Q-TOF/MS)对黄芩-黄连药对中的化学成分进行定性分析,共鉴定出108个化合物,包括53个黄酮类成分,36个生物碱类成分,5个酚类成分和4个其它类成分。同时对黄芩-黄连灌胃小鼠两周后血浆及肝脏中的化合物进行鉴定,血浆中共检测出6个原型成分,分别为黄芩中的主要成分黄芩素、汉黄芩苷、汉黄芩素和黄连中的主要成分小檗碱、黄连碱、巴马汀;肝脏中共检测出15个原型成分,主要活性成分有黄芩中的黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷、汉黄芩素、千层纸素A和黄连中的小檗碱、黄连碱、巴马汀、小檗红碱等。2基于RNA-seq技术研究黄芩-黄连对AhR-CYP1A的影响为了明确黄芩-黄连在体内的作用机制及主要靶点,筛选关键差异表达基因,本研究对黄芩-黄连灌胃小鼠后肝脏中的全基因组进行了 RNA-seq分析。结果,与空白组相比,3g/kg黄芩-黄连提取液灌胃小鼠肝脏中有11个显著基因上调,13个基因显著下调;6g/kg黄芩-黄连提取液灌胃小鼠肝脏中有1626个基因显著上调,2014个基因显著下调。KEGG富集通路分析、GO注释分析及聚类热图分析结果表明黄芩-黄连能够显著调节药物代谢系统,PPI蛋白互作网络图分析结果表明药物代谢系统中CYP1A1和CYP1A2可能发挥着核心作用。此外,黄芩-黄连促进了 AhR的表达。采用qRT-PCR对上调的CYP450基因进行验证,结果与转录组学变化趋势一致,黄芩-黄连提取液能够上调小鼠肝脏中CYP1A1、CYP1A2、CYP2C29和CYP2B10基因的表达,促进CYP1A蛋白表达及酶活性增加。为了研究黄芩-黄连药对及其主要活性成分对AhR-CYP1A的调节作用,本实验采用体外AhR荧光素酶报告基因方法对黄芩-黄连中的主要成分及吸收入血、入肝成分进行了筛选,结果表明黄芩苷、黄芩素、千层纸素A、黄连碱、表小檗碱、小檗碱对AhR具有较明显的激活作用。PCR实验结果表明黄芩苷、黄芩素、千层纸素A、黄连碱、表小檗碱、小檗碱能够促进CYP1A1基因的表达,而AhR拮抗剂CH223191能够抑制这些化合物对CYP1A1基因的诱导,说明这种诱导作用是依赖于AhR的。WB实验结果表明黄芩苷、黄芩素、千层纸素A、黄连碱、表小檗碱、小檗红碱能够促进CYP1A蛋白的表达,小檗碱未能引起相应蛋白表达的上调,而小檗红碱引起了 CYP1A蛋白的表达而未能激活AhR。此外,黄连碱能够剂量依赖性的促进CYP1A1基因的表达、CYP1A蛋白的表达及酶活性的增加。本实验表明黄芩-黄连能够通过AhR促进CYP1A基因的表达,并对黄芩-黄连中能够调节AhR-CYP1A轴的活性成分进行了筛选。3黄芩-黄连对CYP1A的探针底物非那西汀在小鼠体内药代动力学影响研究为了进一步评估黄芩-黄连体内对CYP1A酶活性的影响,本研究以CYP1A的特异性底物非那西汀为探针,采用UPLC-MS/MS检测方法,在多反应离子(MRM)扫描模式下测定了非那西汀及其代谢产物对乙酰氨基酚在体内的含量。结果表明,黄芩-黄连药对可减慢小鼠血浆和肝脏中探针底物的代谢速率,具有抑制CYP1A酶活性的作用。此外,黄芩-黄连提取液灌胃小鼠两周后,体内非那西汀的代谢产物对乙酰氨基酚的代谢减慢。本研究结果表明黄芩-黄连药对体内对CYP1A活性没有表现出诱导作用,可能是由于黄芩-黄连对CYP1A酶活性产生了抑制作用。4黄芩-黄连及其主要活性成分对CYP1A酶的抑制作用研究以人肝微粒体酶为酶源,乙氧基试卤灵为底物,本实验对黄芩-黄连、黄芩-黄连中的主要成分及吸收入血、入肝成分对CYP1A的抑制作用进行了研究。结果表明黄芩提取物和黄连提取物能够较强抑制CYP1A酶的活性,黄芩中的汉黄芩素、白杨素对CYP1A有强效抑制作用,千层纸素A、黄芩素、汉黄芩苷、非洲防己碱、表小檗碱、小檗红碱对CYP1A有中等强度的抑制作用,黄芩苷、野黄芩素、黄连碱、巴马汀对CYP1A有轻微的抑制作用,野黄芩苷、小檗碱、药根碱、木兰花碱对CYP1A无明显抑制作用。其中,黄酮苷元类成分对CYP1A的抑制作用均强于其相对应的黄酮苷类成分。随后,我们对抑制作用较强的成分进行了抑制类型考察,并采用分子对接进一步对这些成分与CYP1A1之间的相互作用进行了深入研究。本实验考察了黄芩-黄连及其主要活性成分对CYP1A酶活性的抑制作用,筛选出了黄芩-黄连中能够抑制CYP1A酶活性的单体成分。
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