天然产物与肠道微生物相互作用的研究进展

肠道菌群对人体的健康发挥起至关重要的作用,失衡将诱发多种疾病。天然产物已被证明可以通过调节肠道菌群的平衡来达到预防和治疗多种疾病,但具体的作用机制仍不清楚。本文主要对天然产物中的皂苷类、黄酮类、生物碱类及多糖类与肠道菌群的相互作用进行综述,对其代谢产物和代谢路径进行总结,以期为进一步研究天然产物调节肠道菌群的作用机制提供参考。     

小分子细胞自噬诱导剂用于治疗神经退行性疾病

大量突变和错误折叠的蛋白质在细胞内聚集是神经退行性疾病产生的基础，研究发现一些小分子可以通过引起细胞自噬而降解细胞内聚集的突变蛋白，为治疗神经退行性疾病提供了新的方法，本文对神经退行性疾病的发病机理，细胞自噬的机理以及对神经退行性疾病的作用进行了综述。     

人参活性成分在防治神经退行性疾病中应用的研究进展

神经退行性疾病是一类由神经系统内特定神经细胞的进程性病变或丢失而导致的神经功能障碍疾病，随着全球人口的老龄化，其发病率呈明显上升趋势。目前，此类疾病的发病机制尚不明确，临床上缺乏有效的治疗措施。人参含有多种活性成分，具有十分广泛的药理功效，在治疗神经退行性疾病中表现出巨大应用潜力。本文总结归纳了人参在神经退行性疾病防治中的活性成分及检测方法；然后，概述了人参在防治神经退行性疾病中的具体药理作用；最后，对其相关机制和通路进行了总结和评述。目前已经发现的具有神经退行性疾病的预防治疗活性的化学成分种类多，但其更多的活性成分及临床应用研究仍有待进一步深入研究。     

肠道菌群孵育技术及其在中药分析中的应用研究进展

近年来,肠道菌群作为隐形器官成为研究机体代谢和疾病治疗的新热点,在中药分析中也受到广泛关注。中药口服后部分原型成分经肠道菌群转化为药效更强的物质,肠道菌群被认为是解释口服生物利用度低的中药成分在体内仍能发挥强大药理作用的关键突破口。该文总结了传统的肠道菌群孵育技术与新兴的类肠道模型,并对肠道菌群孵育技术在中药分析中的应用进行了介绍。其中传统肠道菌群孵育技术已广泛应用于中药分析与成分的生物转化领域,但后者的应用研究较少。这些新兴技术的发展为中药分析提供了新的方向,或可进一步挖掘菌群与中药作用的新机制。该技术与中医药研究的结合有益于指导中医临床合理用药,推动中药新药研发等,对提升中医药国际认可度有重要意义。     

稀有原人参二醇型皂苷的人肠道菌群生物转化

利用高分离度液相色谱-四极杆飞行时间质谱(RRLC-Q-TOF MS)和超高效液相色谱-三重四极杆质谱(UPLC-QQQ MS)定性定量分析了稀有原人参二醇型皂苷Rd, F₂, Rg₃, CK和Rh₂在离体人肠道菌群中的生物转化过程. 并将上述二醇型皂苷与人肠道菌群在体外厌氧, 37 ℃下共温孵育, 采用电喷雾质谱在负离子模式进行检测, 鉴定代谢产物, 监测其含量变化, 拟合代谢路径. 结果表明, 人参皂苷Rd主要被代谢为F₂, Rg₃, CK, Rh₂和PPD; 人参皂苷F₂主要被代谢为CK和PPD; 人参皂苷Rg₃主要被代谢为Rh₂和PPD; 人参皂苷CK和Rh₂主要被代谢为PPD. 在离体条件下, 人参皂苷Rd, F₂和Rg₃会被肠道菌群完全转化为其代谢产物, 而人参皂苷CK和Rh₂则不能被肠道菌群完全转化为其代谢产物. 原人参二醇型皂苷在人肠道菌群中的主要转化为脱糖基反应, 单糖苷和苷元是稀有原人参二醇型皂苷在人体内发挥药效的物质基础.     

三疣梭子蟹肠道菌群结构及代谢表型分析

建立16S rRNA基因的高通量测序和基于核磁共振( NMR)的代谢组学技术分析三疣梭子蟹肠道菌群结构及代谢物组成的方法。经对梭子蟹肠道样品提取基因组DNA和16 S rRNA基因的V3-V4可变区片段的扩增,产物用于MiSeq测序。经对测序结果进行聚类和注释分析,发现梭子蟹肠道的细菌群落结构以变形杆菌门、拟杆菌门、梭杆菌门、软壁菌门和酸杆菌门为主,其中以发光杆菌属、Paludibacter和产丙酸菌属的细菌丰度最高。梭子蟹肠道样品经组织破碎、甲醇-水(2：1, V/V)提取、高速离心和冷冻干燥后,重悬在钠钾磷酸盐缓冲液中,用于NMR分析。采用标准的 Noesypr1D脉冲序列采集1 H NMR谱,设置90o脉冲宽度约为10μs,等待时间为2 s,混合时间为100 ms,谱宽为20 ppm,采样点数为32 K,自由感应衰减累加次数为64。再利用2D NMR谱对肠道代谢物进行归属,共获得包括氨基酸、有机羧酸和有机胺类等30种代谢产物。本方法可用于系统分析梭子蟹肠道菌群及其代谢物组成。     

基于金属的神经退行性疾病治疗策略*

本文综述了金属离子在神经退行性疾病中的重要作用以及针对该类疾病金属治疗药物的研究进展。以老年痴呆症和帕金森氏症为代表,结合本课题组的初步研究结果,讨论了金属离子在蛋白质聚集与氧化应激反应中的重要作用,暗示金属螯合策略应成为治疗该类疾病的首选策略,并介绍了数种已用于或即将用于临床实验的金属螯合制剂;还介绍了烷基化神经退行性疾病相关蛋白的金属结合位点,可以显著抑制该蛋白质聚集体的形成和活性氧的产生,这可能是继螯合策略后一种更有发展潜力的神经退行性疾病治疗方法。     

体外大鼠肠道菌群代谢脱氧雪腐镰刀菌烯醇的研究

运用超高效液相色谱串联四级杆/飞行时间质谱(UPLC-Q/TOF-MS)识别和确定脱氧雪腐镰刀菌烯醇( Deoxynialenol,DON)在大鼠肠道菌群体外代谢模型中的代谢产物,同时运用高效液相色谱串联三重四级杆质谱定量分析DON含量变化,比较各段肠管中厌氧菌群的代谢能力.结果表明,DON不能被大鼠小肠菌群代谢,而能被其大肠菌群代谢为脱环氧代谢产物脱环氧-脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deepoxy-deoxynialenol,DOM).定量测定结果显示,大肠中盲肠菌群代谢能力最强.     

肠道微生物菌群成像标记策略及其应用的研究进展

哺乳动物肠道中的微生物菌群在维持宿主生理状态和病理改变中起着非常重要的作用,因此肠道微生物菌群的检测对宿主健康有着重要意义.传统的染色标记方法存在着特异性差、与活菌不相容、受其他影响因素多等问题,因此限制了对肠道微生物形态以及功能方面的深入研究.在众多的成像技术中,荧光成像技术可以显示肠道中共生菌、致病菌以及机会性致病菌的位置,还可以提供有关细菌活力、代谢交换以及宿主和微生物之间的免疫相互作用等信息,且荧光成像检测技术具有无创、对组织损伤小、特异性高、灵敏度高等优点,所以在肠道微生物检测中得到了广泛的应用.荧光成像技术在肠道微生物菌群成像研究方面发挥着重要作用,而性能优越的荧光标记探针是肠道微生物菌群荧光成像的关键因素.本篇综述主要总结了针对不同的肠道菌群而设计的标记策略,主要包括荧光探针和同位素探针,分别就代谢标记、非代谢标记以及代谢产物的特异性标记等方法进行了总结讨论,最后对该研究方向的发展前景进行了展望.     

红参中原人参三醇型皂苷组在肠道菌群中体外转化及对肠道菌群的作用

采用高分离度快速液相色谱-四极杆-飞行时间质谱(RRLC-Q-TOF MS)和超高效液相色谱-三重四极杆质谱联用技术(UPLC-QQQ MS)对红参中原人参三醇型皂苷组在人肠道菌群中体外代谢转化产物进行定性定量分析,并应用16S rDNA高通量测序技术分析原人参三醇型皂苷组对人肠道菌群多样性的影响。RRLC-Q-TOF MS采用Supelco Ascentis Express C_(18)色谱柱(50 mm×3.0 mm×2.7μm),UPLC-QQQ-MS/MS采用Thermo Syncronis-C_(18)色谱柱(100 mm×2.1 mm×1.7μm),均以0.1%甲酸水-乙腈为流动相进行梯度洗脱,质谱分析均采用电喷雾负离子模式采集。原人参三醇型皂苷组中的人参皂苷Re、Rg1在人肠道菌群孵育后,RRLC-Q-TOF MS通过对照品比对及高分辨质谱数据解析分析转化产物为Rg2、Rh1、F1和PPT。UPLC-QQQ MS定量分析代谢产物的转化率,在代谢转化第60 h时,产物Rg2、Rh1、F1、PPT的生成率为6%、12%、11%和56%。应用Illumina Hiseq 2500平台对粪便样本肠道菌群进行基因测序,与空白组粪便比较,原人参三醇型皂苷组在门水平上显著增加Firmicutes相对丰度,显著降低Bacteroidetes、Proteobacteria相对丰度;在属水平上Prevotella_9、Faecalibacterium、Dialister相对丰度显著增加,显著降低Escherichia-Shigella、Dorea、Lachnoclostridium相对丰度。该研究为基于肠道菌群对原人参三醇型皂苷药效物质基础的确定和药效作用靶点提供依据。     

基于质谱的蛋白质组学技术在神经退行性疾病生物标志物研究中的应用

蛋白质组学是在整体水平上研究细胞、组织或生物体蛋白质组成及变化规律的科学.与传统的生物学研究相比,蛋白质组学具有快速、灵敏、高通量的优点.神经退行性疾病是一类由神经系统内特定神经细胞的进程性病变或丢失而导致神经功能障碍的疾病,严重危害人类健康.近年来,基于质谱的蛋白质组学技术在神经退行性疾病的研究中得到了广泛应用.本文简要介绍了蛋白质组学在样品分离、多肽定量、质谱检测及生物标志物临床验证等方面的技术发展,并结合实例综述了基于质谱的蛋白质组学在神经退行性疾病生物标志物发现与验证中的研究进展.     

蛋白质凝聚作用在神经退行性疾病中的作用机制研究

蛋白质和RNA通过液-液相分离组装成无膜细胞器。无膜细胞器与液滴具有相似的融合性质,当浓度超过饱和浓度时,生物大分子会形成液滴,接着向凝胶态进行转化,最终形成固态凝聚体。传染性海绵状脑病、肌萎缩侧索硬化症和阿尔茨海默病等神经退行性疾病共同的病理特征是,错误折叠的蛋白质(包括朊蛋白、TDP-43和Tau蛋白)形成有毒性的寡聚体或淀粉样纤维。大量研究表明,这些蛋白质都可以发生液-液相分离形成凝聚体。本文综述了蛋白质凝聚作用在传染性海绵状脑病、TDP-43蛋白病以及 Tau蛋白病中的作用机制,重点阐述了相分离如何诱导神经退行性疾病中错误折叠朊蛋白、TDP-43和Tau蛋白形成寡聚体和淀粉样纤维,并讨论和展望了蛋白质凝聚作用与神经退行性疾病关联研究中存在的挑战和机遇。     

姜黄素抑制金属离子诱导的丝素蛋白构象转变及其作用机理

以丝素蛋白(SF)为神经退行性疾病相关蛋白的模型蛋白, 分析了姜黄素(Curcumin)对Zn(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)离子诱导的丝素蛋白构象转变的干预作用及其作用机理, 试图探讨姜黄素在神经退行性疾病中的预防与治疗作用. 结果表明, 姜黄素可通过与Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)离子络合, 干预金属离子诱导的丝素蛋白构象转变, 并且所形成的络合物Cu(Ⅱ)-Curcumin可抑制丝素蛋白的构象转变, 但是Zn(Ⅱ)-Curcumin络合物不具有这种能力. 因此, 基于姜黄素对于金属离子诱导的丝素蛋白构象转变具有良好的干预作用, 可以将姜黄素作为神经退行性疾病预防和治疗的潜在候选药物.     

金属锰暴露致神经毒性的多组学研究进展

锰是环境重金属污染物之一，长期暴露于金属锰或其无机化合物主要引发锰中毒或亚临床神经功能缺陷。锰暴露诱导的神经毒性对遗传易感性、基因表达调控、代谢稳态的影响机制复杂，涉及多靶点，然而常规机制研究往往只能局限于单一通路。鉴于工作场所和环境中重金属锰的分布日益广泛，需要更明确地界定锰的神经毒性作用网络，实现多靶点预防和治疗。多组学技术及其相关分析可在不同的功能水平上对疾病发生发展进程中的差异化进行描述。综述了基因组学、表观遗传学、转录组学、代谢组学在金属锰暴露致神经毒性中的研究结果，探讨潜在的代表性生物标志物，支持多组学方法的整合应用，构建锰的神经毒性作用网络，并对未来研究方向提出展望。     

Mn-SOD模拟物及其在神经退行性疾病中的药用前景

本文通过分析神经退行性疾病与线粒体机能障碍、自由基损伤的关系,主要讨论了Mn-SOD模拟物作为自由基清除剂对活性氧化合物的清除机理、药用优势,并总结了近年来有关Mn-SOD模拟物在神经退行性疾病防治方面的研究近况及潜在应用前景。     

过渡金属离子与神经退行性疾病

介绍过渡金属离子在神经退行性疾病中的作用和生物学意义,以及一种可能的金属作用下的神经退行性疾病致病机理。重点介绍铜离子在老年痴呆症、家族性肌萎侧索硬化症、克雅氏症等疾病的致病机理方面的作用。     

基于FKBP12结构的药物发现: L-1,4-噻嗪-3-羧酸衍生物的设计、合成及其神经营养活性

以神经亲免素FKBP12为靶点, 基于FKBP12, FK506与Calcineurin的复合物晶体结构, 设计、合成和筛选能够特异地靶向FKBP12的只具有促神经生长作用的功能而不影响免疫系统的新结构神经退行性疾病治疗药物. 结果显示化合物N308作为一种促神经生长和保护的候选药物具进一步开发的前景.     

代谢组学法分析骨髓抑制模型小鼠血清小分子代谢产物

骨髓抑制是恶性肿瘤患者化疗后常见的症状,研究骨髓抑制造成体内代谢产物的变化可以为诊断骨髓抑制病症发展状况及采用药物治疗提供思路。采用雄性BalB/C小鼠腹腔注射环磷酰胺建立骨髓抑制模型,通过气相色谱-质谱(GC-MS)对正常与造模小鼠血液代谢产物进行指纹图谱分析,然后采用主成分分析(PCA)和正交偏最小方差判别分析(OPLS-DA)对代谢组学数据进行多维统计分析。与对照组相比,骨髓抑制模型小鼠血浆中潜在的差异表达代谢标志物有15个,其中葡萄糖-1-磷酸、对硝基苯酚、乙酰苯胺、可的松、烟酰胺、马钱苷、咖啡酸、亚油酸和油酸这9种物质的表达差异有统计学意义(P0.05)。结果表明,代谢产物可作为骨髓抑制研究中的重要标记物,有助于揭示化疗所致骨髓抑制的发病机制,判断疾病发展阶段以及后续治疗手段的有效性。     

硒蛋白的分子生物学及与疾病的关系*

硒蛋白是微量元素硒在体内存在和发挥生物功能的主要形式。因硒蛋白的活性中心硒代半胱氨酸由传统终止码TGA编码,故从基因组中预测硒蛋白以及用基因工程技术表达硒蛋白均很困难。有关硒抗氧化、对癌症、神经退行性疾病和病毒作用的报导较多,但结论并不一致。本文综述了硒蛋白基因预测、蛋白质表达调控以及硒和硒蛋白对癌症、神经退行性疾病和病毒的作用及机制等方面的近期进展,研究提高硒蛋白生物信息学预测准确率和基因工程表达量的方法,分析了解硒蛋白与疾病发生发展的关系和机制,探索不同硒蛋白作为预防药物开发、作为癌症治疗和药物筛选靶标的可能性。     

神经生物系统中的配位化学问题*

从上个世纪末开始,金属离子在神经生物系统中的作用受到了广泛的关注。生物学家开始注意到一些重要生理过程中金属离子的化学及生物化学问题。本文总结了近年来在该领域的最新研究进展,并着重介绍了过渡金属离子与神经退行性疾病之间的联系。