Inosine is neuroprective against MPTPinduced Parkinsons disease in C57BL mice
【Abstract】 AIM: To study the neuroprotective effects of inosine on 1methyl4phenyl1，2，3，6tetrahydropyridine（MPTP）induced Parkinsons disease（PD） in C57BL mice、 METHODS: The PD models were formed with intraperitoneal injections of MPTP、 Inosine was administered intraperitoneally to mice 30 min prior to MPTP、 The effects of inosine and MPTP on the behavioral exhibition， the number of dopamine (DA) neurons in the substantia nigra and the density of tyrosine hydroxylaseimmunoreactive (THir) nerve fibers in the striatum， and the level of DA in the striatum were studied by behavioral test， immunohistochemical analysis and fluorospectrophotometry、 RESULTS: The scores of lootion， Rotarod and swim test decreased by about 45％ and 43％ and 22％， respectively、 The number of DA neurons in the substantia nigra declined by about 58％， the density of THir nerve fibers also decreased， and the level of DA in the striatum declined by about 88％、 Inosine， given prior to MPTP， attenuated the effects of MPTP、 The scores of lootion， Rotarod and swim test declined only by about 5％ and 11％ and 12％， respectively， the number of DA neurons in the substantia nigra declined by only about 43％ and the level of DA in the striatum declined only by about 71％、 CONCLUSION: Inosine is neuroprective against MPTPinduced lesions in C57BL mice、
【Keywords】 inosine；1Methyl4pheny1，2，3，6tetrahydropyridine；Parkinson disease；nearaprotective agents；mice
【摘要】目的： 观察肌苷对MPTP致帕金森病（PD）小鼠模型的神经保护作用、方法： 用MPTP建立C57BL小鼠PD模型，在MPTP前给予肌苷，通过行为学检测（自主活动计数、Rotarod检测、游泳实验）、免疫组织化学和荧光分光光度法，观察肌苷对PD小鼠模型的行为学表现、黑质多巴胺（DA）神经元和纹状体酪氨酸羟化酶免疫反应阳性（THir）神经纤维以及纹状体DA水平的影响、结果： 给予MPTP后，小鼠行为学计数降低，自主活动计数、Rotarod检测、游泳实验分别降低约45％、43％和22％，黑质DA神经元数目减少约58％，纹状体THir神经纤维密度减低，纹状体DA水平明显降低约88％，提前给予肌苷后降低程度减轻，自主活动计数、Rotarod检测、游泳实验降低程度分别约为5％、11％和12％，黑质DA神经元数目减少约43％，纹状体DA水平降低约71％，两组相比有显著性差异（P＜001）、结论： 肌苷对MPTP所致的C57BL小鼠的神经损伤具有保护作用、
【关键词】 肌苷；1甲基4苯基1，2，3，6四氢吡啶；帕金森病；神经保护药；小鼠
0引言
帕金森病（Parkinsons disease，PD）是一种临床常见的神经系统退变性疾病，是中老年人常见的致残疾患之一、目前所知，其主要是由于黑质多巴胺（Dopamine，DA）能神经元坏死、凋亡，细胞数目减少，使黑质－纹状体通路DA释放减少，出现多巴胺乙酰胆碱失衡，患者出现静止性震颤、肌张力增高、运动减少等一系列症状，严重影响患者的生活质量、研究显示PD的发病与遗传和环境等多种因素相关，1甲基4苯基1、2、3、6四氢吡啶（1methyl4phenyl1，2，3，6tetrahydropyridine，MPTP）可以导致人类及灵长类、小鼠等多种动物产生PD样症状，为PD研究提供了新的途径、肌苷（inosine，INO）是腺嘌呤核苷和核苷酸代谢的中间产物之一，临床上长期作为能量营养剂用于多种疾病如肝脏和心血管疾病的辅助治疗、近期研究发现，肌苷在神经系统的损伤与修复中也具有重要的营养和保护作用、本研究利用常用的MPTP致C57BL小鼠PD模型，探讨肌苷在PD中的神经保护作用、
1材料和方法
11动物和分组8 wk龄雄性C57BL小鼠（第四军医大学实验动物中心提供），体质量25～27 g，安静环境饲养，自由取食饮水，人工昼夜节律（12～12 h）、将动物随机分为3组： 生理盐水组（Saline组）；MPTP组；肌苷+MPTP组（INO+ MPTP组），每组10只、第1~3日INO+MPTP组给予肌苷60 mg/kg ip 1次/d，Saline组、MPTP组给予等量生理盐水ip 1次/d，第4~10日INO+MPTP组给予肌苷60 mg/kg ip，30 min后MPTP 30 mg/kg ip 1次/d，MPTP组给予等量生理盐水ip 30 min后MPTP 30 mg/kg ip 1次/d，Saline组给予等量生理盐水ip 1次/d、
12试剂和仪器MPTP，INO和DA标准品为Sigma公司产品，小鼠抗酪氨酸羟化酶（TH）单克隆抗体，生物素化兔抗小鼠二抗，ABC试剂盒为Calbiochem公司产品，其余试剂为国产分析纯、用001 mol/L盐酸将DA配制成100 mg/L，保存于0～2℃，使用前用001 mol/L盐酸稀释配制成标准应用液2 mg/L、酸化正丁醇： 100 mL正丁醇中加入0085 mL浓盐酸；1/15 mol/L磷酸盐缓冲液（pH 72）： KH2PO4 035 g和Na2HPO4・12H2O 145 g溶于975 mL去离子水中，用10 mol/L NaOH或H3PO4调至pH 72，最后定容到100 mL；01 mol/L碘试剂： KI 1 g溶于重蒸馏水后加入I2 025 g，再加重蒸馏水至20 mL，贮于棕色瓶中，避光保存；碱性亚硫酸钠： 025 g亚硫酸钠（Na2SO3）溶于5 mol/L NaOH 9 mL中，再加水1 mL混匀，临用前配制；01 mol/L EDTA溶液（pH 70）： EDTA2Na、2H2O 0371 g溶于95 mL 乙酸钠（1 mol/L）中，用10 mol/L NaOH调pH 70，最后用乙酸钠（1 mol/L）溶液加到10 mL，贮存于冰箱备用、UGO BASILE 7750型Rotarod仪，岛津RF5000荧光分光光度仪、
13行为学检测在停药后第3日，进行下述行为学检测、
131自主活动计数参照Kawai H［1］的测试方法，自制30 cm×30 cm×15 cm的有机玻璃盒，底部刻出6 cm×6 cm的格子，在安静、光线较暗的环境中检测、小鼠适应环境10 min后，计数5 min内小鼠移动的格子数，连续测5次取平均值、
132Rotarod检测Rotarod实验需要动物在滚轴上保持平衡并连续运动，是广泛采用的检测运动协调性的实验、滚轴直径6 cm，转速20 r/min，连续测20次取平均值、
133游泳实验参照Donnan GA［2］的测试方法，将受试小鼠放入一个20 cm×30 cm×20 cm规格的有机玻璃水箱中，水深10 cm，水温为22～25℃、评分标准如下： 在1 min内能连续不断游泳者记30分；大部分时间游泳仅偶尔漂浮者记25分；漂浮时间占整个受试时间 50％以上者记20分；偶尔游泳者记15分；偶尔用后肢游动并漂浮在水箱一边者记10分、检测5次取平均值、
14黑质及纹状体免疫组织化学检测行为学检测后，每组取5只小鼠行黑质及纹状体免疫组织化学检测、5 g/L戊巴比妥钠1 mL腹腔麻醉后，开胸经主动脉先以9 g/L生理盐水15 mL冲洗血液，再用含40 g/L多聚甲醛的01 mol/L的磷酸缓冲液（PBS，pH 72）100 mL先快后慢灌注固定1 h灌毕立即取脑，在含300 g/L蔗糖的PBS内过夜（4 ℃）至组织沉底、参考小鼠脑图谱，在恒冷箱（－22℃）行中脑黑质和纹状体冠状切片，片厚30 μm，收集于001 mol/L磷酸盐缓冲液（PBS， pH 72）内、免疫组织化学染色步骤如下： 3 mL/L过氧化氢甲醇溶液（300 mL过氧化氢1 mL+甲醇80 mL+ PBS 19 mL）30 min，3 g/LTriton X100的PBS 30 min，浸入小鼠抗TH单克隆抗体（1∶3000）孵育48 h（4℃），浸入生物素化兔抗小鼠二抗（1∶500）孵育2 h（室温），浸入ABC复合物（1∶500）孵育2 h（室温），蒸馏水快速冲洗后硫酸镍胺加强DAB蓝色反应法显色20～30 min，当阳性产物呈深蓝色而背底清晰时蒸馏水冲洗3次终止显色、以上步骤每步后均需001 mol/L PBS清洗3次，每次10 min、其中一抗用含10 mL/L小牛血清和3 g/L的Triton X100的PBS稀释，二抗和ABC复合物用PBS稀释、贴片，脱水，透明，中性树胶封片、每只小鼠黑质取头端、中部、尾端切片3张，取大脑脚中点上方区域，在200×高倍镜下计数TH免疫反应阳性（THir）神经元个数，取平均数、
15纹状体DA水平检测在行为学检测后，每组取5只行纹状体DA水平荧光分光光度法检测、将小鼠迅速断头、取脑，放入预冷的生理盐水中，去除脑膜和血液，滤纸吸干水分，在冰皿上剥离纹状体，称质量后置于含有少量冰冷的酸化正丁醇的匀浆器中，在冰水浴中制成匀浆，转移至具塞刻度离心管内，并用酸化正丁醇补充至3 mL，按以下步骤测DA浓度： 匀浆液振荡1 min，离心（2500 r/min）5 min，上清液15 mL + 1/15 mol/L磷酸盐缓冲液（pH 72）15 mL，振荡1 min，离心5 min，水相05 mL + EDTA溶液04 mL混合，加碘试剂02 mL混合、静置，准确反应2 min，加碱性亚硫酸钠05 mL混合、静置，准确反应2 min，加6 mol/L乙酸06 mL，沸水浴20 min，冷却后检测荧光强度（波长： 激发光320 nm，发射光370 nm）、每批实验均需空白管和标准管、空白管： 取001 mol/L盐酸02 mL，用酸化正丁醇补充至3 mL，其余操作同样品管、标准管： 取标准应用液02 mL，用酸化正丁醇补充至3 mL，其余操作同样品管、
统计学处理： 实验结果采用x±s表示，SPSS100统计软件行单因素方差分析和SNKq组间两两比较，P＜005为有统计学意义、
2结果
21小鼠给予MPTP后的一般表现小鼠在给予MPTP后3～5 min，出现震颤、运动减少、弓背、后肢张开、步态不稳、竖尾、竖毛等改变，个别出现癫痫样发作，约30～60 min后上述症状逐渐减轻，24 h后基本恢复正常，但随着给药次数的增加，急性反应表现反倒减轻，但24 h后其运动减少、肢体僵硬、步态不稳、反应迟缓的表现越来越明显、
22行为学检测结果见Tab 1，MPTP组出现小鼠行为学计数降低，自主活动计数、Rotarod检测、游泳实验分别降低约45％、43％和22％，提前给予肌苷的INO+MPTP组降低程度减轻，自主活动计数、Rotarod检测、游泳实验降低程度分别约为5％、11％和12％，与MPTP组相比，自主活动计数和Rotarod检测（P＜001)以及游泳实验（P＜005）具有显著性差异、
表1MPTP和肌苷对小鼠行为学的影响 略
图1Saline，MPTP和INO+MPTP组小鼠的黑质THir神经元数目 略
图2Saline组、MPTP组和INO+MPTP组小鼠的黑质THir神经元及纹状体THir神经纤维 略
23黑质及纹状体免疫组织化学检测结果见Fig 1，2、MPTP组与Saline组相比，黑质THir神经元数目明显减少约58％，残留神经元皱缩，突起减少或消失，纹状体THir神经纤维密度减低，提前给予肌苷后黑质THir神经元数目减少约43％，与MPTP组相比有显著性差异（P＜001）、
24纹状体DA水平检测结果见Fig 3、MPTP组与Saline组相比，纹状体DA水平明显降低约88％，而INO+MPTP组提前给予肌苷后降低程度约为71％，与MPTP组相比有显著性差异（P＜001）、
图3Saline，MPTP和INO+MPTP组小鼠的纹状体DA水平 略
3讨论
MPTP的神经毒性作用发现于20世纪80年代，它能导致人类及多种动物出现PD样症状、MPTP进入细胞内以后，被位于线粒体外膜的单胺氧化酶B催化生成甲基－苯基吡啶离子（MPP+），释放到细胞外间隙，被临近的DA能神经元轴突末梢通过突触前膜DA转运体摄取，并逆向运输至神经元胞体，被线粒体主动摄取而浓集，特异性抑制氧化呼吸链复合体I和电子传递，减少ATP生成，造成DA能神经元ATP耗竭，并且通过促进反应氧族和过量一氧化氮的生成而发挥毒性作用，对DA能神经元造成选择性的损伤而出现坏死和凋亡、MPTP的神经毒性作用已在多种动物中得到证实，包括灵长类、小鼠、大鼠、猫、猪和金鱼等、在接受MPTP的小鼠和灵长类脑内黑质DA能神经元大量死亡，纹状体TH阳性纤维大量丧失，纹状体DA及其代谢产物DOPAC、HVA水平均明显降低，也有黑质纹状体小胶质细胞和星形细胞的增生和蓝斑、下丘脑等区的损伤，与PD患者的改变基本相同、MPTP对C57BL小鼠作用明确，是目前最常用的PD动物模型之一、
肌苷是临床常用的能量营养剂，在体内肌苷的生成有两条途径： 腺嘌呤核苷酸在腺苷酸酶的催化下生成腺苷，腺苷在腺苷脱氨酶作用下生成肌苷；或者腺嘌呤核苷酸在嘌呤脱氨酶催化下生成次黄嘌呤核苷酸，再经核苷酸酶去磷酸并加一分子水后生成肌苷、肌苷的分解则通过核苷磷酸化酶生成次黄嘌呤和1－磷酸核糖，次黄嘌呤在黄嘌呤氧化酶催化下经黄嘌呤生成代谢终产物尿酸、1－磷酸核糖在磷酸核糖变位酶的作用下转变为5－磷酸核糖，其在磷酸核糖焦磷酸合成酶催化下生成磷酸核糖焦磷酸（PRPP），PRPP参加嘌呤核苷酸的从头合成途径；次黄嘌呤则与PRPP生成次黄嘌呤核苷酸，参加嘌呤核苷酸的补救合成途径、生成5磷酸核糖后，还可以通过磷酸戊糖通路在无氧糖酵解时产生ATP（3分子肌苷可产生8个分子的ATP），由此肌苷可以参加ATP的生成和其他腺嘌呤核苷酸的代谢过程、
研究发现，肌苷不仅仅增加ATP生成，参加能量代谢，而且在神经系统的损伤和修复中也具有重要的营养和调节作用、Litsky ML等使用鱼藤酮抑制呼吸链，对培养的鼠胚脊髓细胞进行损伤，当给予肌苷后发现明显提高神经元的存活率和正常形态细胞比例，并表现出浓度依赖性 ［3］、肌苷对硫酸锌诱导的体外培养PC12细胞的损伤也可以增加细胞存活率，维持细胞正常形态，具有直接的保护作用 ［4］、除了对神经元的直接保护作用之外，肌苷还可以促进神经突起的生长，恢复神经突触的功能、Benowitz LI等人发现肌苷可促进体外培养的金鱼和幼鼠视网膜神经节细胞轴突的生长，伴有促进轴突再生相关基因如生长相关蛋白GAP43，E587Ag，Neurolin，细胞黏附分子L1和Tα1的表达［5，6］、在体内实验中，将成年大鼠锥体交叉平面以上的一侧皮质脊髓束切断，于对侧大脑皮质感觉运动区用微泵将肌苷持续注入，结果发现未损伤侧皮质锥体细胞的轴突侧支大量出芽，并生长到损伤侧已溃变的颈髓白质中，形成新的突触和神经通路，免疫组织化学证明损伤区有大量的GAP43蛋白表达［7］、同样，在阻断一侧大脑中动脉的大鼠半侧脑皮层缺血模型，通过微泵将肌苷持续注入枕大池或者侧脑室，结果发现与Saline组相比，虽然梗死区域大小无差别，但未损伤侧皮质红核束和皮质脊髓束均有明显的再生轴突侧支生长进入损伤侧，伴有高水平的GAP43蛋白表达，同时观察到大鼠瘫痪侧上肢运动功能有明显恢复［8］、最近研究表明，在成年大鼠视神经横断以及移植自体外周神经，给予ip肌苷，则轴突切断的视网膜神经节细胞存活数增加，以及在移植的外周神经内出现明显增加的视网膜神经节细胞再生轴突［9，10］、
本研究结果显示，肌苷对MPTP致帕金森病小鼠模型也具有神经保护作用、肌苷的作用可能通过以下机制： ① 增加ATP的生成，减轻MPTP抑制线粒体呼吸链后造成的能量耗竭，提高黑质DA神经元存活率；② 肌苷可能通过抑制核蛋白聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）从而减少受损细胞内ATP的消耗，防止能量耗竭，同时PARP的活性被肌苷抑制后还可阻止一氧化氮合酶的作用过程，减少一氧化氮合成，结果使过亚硝酸盐生成减少，保护细胞的膜性结构，减轻MPTP的神经毒性［4］；③ 肌苷可以升高神经元内Bcl2水平，而Bcl2可抑制MPTP诱导的神经元凋亡，阻止细胞的坏死过程［4］、④ 肌苷降解形成尿酸，而尿酸可以保护神经元防止缺氧损伤，清除过亚硝酸盐和氧自由基［11，12］；⑤ 肌苷可以通过细胞膜易化扩散进入神经元内，促进神经细胞突起的生长，恢复损伤的突触功能，可能的机制包括激活胞内的蛋白激酶N；催化生成cAMP，cAMP作为第二信使参与神经突起的生长；抑制多种抑制性因子，如激动Gi蛋白的髓鞘相关糖蛋白等，从而促进细胞突起的生长，保留残存神经元的突触功能［4，5］、本研究中提前给予肌苷后，MPTP对C57BL小鼠黑质DA能神经元的损伤减轻，纹状体的THir神经纤维得以保存，纹状体DA浓度降低程度减轻，是行为学检测反映的PD症状较轻的病理基础、通过本研究证实了肌苷对MPTP致帕金森病小鼠模型的神经保护作用，为肌苷应用于帕金森病的预防提供了实验依据，为进一步深入研究神经组织保护机制和治疗帕金森病奠定了基础、
参考文献
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[关键词]同源建模； 富集型核苷转运蛋白2； 菊苣； 虚拟筛选； 高尿酸血症
[Abstract]To virtual screen the pound of Chicory bined with the concentrative nucleoside transporter 2 （CNT2） in molecular docking technology、The homology model of hCNT2 was produced， and then the Vina software was employed to virtual screen the Chicory pound bined with CNT2、 Compared with 7，8，3′-trihydroxyflavone， a CNT2 inhibitors， 23 score higher chicory pounds were hit、Meanwhile， the ten top pounds have been revealed that play important role in decrease the uric level、 The bioactivity to CNT2 needs to be investigatedin experiment、 CNT2 may be a potential target of chicory， which decreases the absorption of purine nucleoside in intestinal tract、
[Key words]homology modeling； CNT2； Chicory； virtual screening； hyperuricemia
doi：10、4268/cjcmm20162113
肠道是嘌呤核苷吸收转运的重要场所。浓度型核苷转运蛋白2（concentrative nucleoside transporter 2，CNT2）是肠道摄入嘌呤核苷的核心转运体，控制着尿酸生成的前体物质外源性嘌呤核苷的摄入，抑制肠道CNT2的转运可降低体内血尿酸水平，可能成为药物降尿酸的潜在作用靶点[1]。目前，尚未获得哺乳动物CNT2的蛋白晶体结构，已解析的霍乱弧菌CNTs蛋白晶体结构满足人源CNT2蛋白同源建模的要求。因此，本研究以嘌呤核苷转运蛋白为靶点，采用同源建模和分子对接技术虚拟筛选菊苣作用于嘌呤核苷转运蛋白的小分子化合物，以期为指导开展实验研究菊苣干预嘌呤核苷吸收的降尿酸作用机制提供理论依据。
1 材料与方法
1、1 浓度型核苷转运蛋白2的三维结构模型构建
1、1、1 hCNT2同源模型构建 以人源CNT2（hCNT2，NP_004203、2）在NCBI蛋白质数据库中用PSI-BLAST在Protein Data Bank数据库进行序列相似性搜索。同源模建使用Modeller 9、15程序和 EasyModeller 4、0图形操作界面，由程序自动生成 5个模型，根据打分值选取molPDF值及DOPE Score均最低的模型作为目标蛋白。蛋白三维结构的显示采用 Discovery Studio 3、5 Client程序。
1、1、2 分子力学优化 本研究使用GROMACS5、1程序包在Amber力场先进行3 000步最陡下降法（steepest descent）再进行1 000步共轭梯度法（conjugategradient）进行能量优化，以消除同源模建模型存在的一些不合理因素。最终模型切去第1～74和第584～658个氨基酸。
1、1、3 模型评价与证 模型评价主要采用SAVES在线工具的ProCheck考察模型立体化学质量。同时，使用Autodock 4、2分子对接软件将10个实验获得的已知hCNT2抑制剂[2]（8-腺嘌呤核苷衍生物，IC50 0、64～52 μmol・L-1）与模型对接验证模型的可靠性。参阅文献，10个hCNT2抑制剂采用ChemDraw绘制，在MM2力场进行能量最小化，并保存为 PDB 格式备用。对接前设置小分子可扭转键保持柔性，添加电荷并以 PDBQT 格式存储。
1、2 菊苣小分子虚拟筛选
菊苣小分子配体来自课题组前期建立的菊苣小分子化合物库，包括253个化学成分，主要涉及黄酮类、酚酸类、倍半萜类等成分[3]。考虑到菊苣化合物结构类型，以文献报道的黄酮类hCNT2抑制剂7，8，3′-三羟基黄酮作为阳性对照药[4]。从ZINC 数据库中下载黄酮类hCNT2抑制剂（cas code），并利用ChemBio3D软件进行MM2力场优化，保存成PDB格式备用，对接前设置小分子可扭转键保持柔性，添加电荷最后以 PDBQT 格式存储。使用Vina分子对接软件进行虚拟筛选。
2 结果与分析
2、1 同源模型构建与评价
同源序列搜索比对结果显示，hCNT2与霍乱弧菌的CNTs（vibrio cholera CNT，code：4PB1和3JTI）的一致性（identity）为37%，相似性（positives）为57%，空位百分数（Gaps）为5%，满足同源建模和用于虚拟筛选及小分子配体对接的前提条件[5]。以4PB1和3JTI为模板，利用Modeller进行多模板建模、Loop 优化，得到初级三维模型。再应用Gromacs进行能量最小化。由于hCNT2第1～74个和第585～658个氨基酸序列没有一致性较高的模板，经跨膜区域预测显示这2段氨基酸处于两端，同时距离转运蛋白结合底物位点较远，切除以上2处氨基酸序列得到最终三维模型。Prochek程序得出的拉氏图结果显示97、8%的氨基酸落在最佳允S区（79、4%）和允许区（18、4%），1、7%的氨基酸落在一般允许区，仅0、4%的氨基酸落在不允许区，说明得到的hCNT2模型氨基酸二面角结构比较合理（氨基酸残基骨架的二面角分布见图1）。
2、2 同源模型验证
在活性位点设置方面，嘌呤核苷结合位点主要位于第7和第8跨膜螺旋区。研究表明：将hCNT1转运蛋白的第7和第8跨膜螺旋区上氨基酸残基Ser319/Gln320和Ser353/Leu354定点突变成hCNT2相应位置的残基（Gly313/Met314和Thr347/Val348）后将从嘧啶核苷转运体变成嘌呤核苷转运体[6]。因此，Gly313， Met314， Thr347和Val348为底物识别的关键氨基酸。选择分子对接活性位点和盒子大小时，将Gly313， Met314，Thr347和Val348，以及vcCNTs蛋白结合、转运底物的重要功能氨基酸相对应的hCNT2序列上的Thr315， Glu316， Glu492， Phe536， Asn538和Ser541残基含括在盒子[7-8]。调整对接位点，最终Gird Box 中心坐标在x， y和z方向设置为216、866， 189、261 和 80、029，盒子大小为 40×50×50（每个格点距离为0、375 nm）。采用拉马克遗传算法进行构象搜索，初始种群数设置为 150，能量评定最大次数为250万，每个分子配体都设定得到50个构象，其他参数选择默认值，进行半柔性对接，评分函数为半经验的自由能计算方法。将10个已知的hCNT2抑制剂与模建模型进行对接，结果显示AutoDock给出的自由能大小排序与实验测得的IC50较为一致，同时根据G≈-RTln（IC50），将AutoDock的自由能打分函数与实验测得抑制剂生物活性（-lgIC50）进行相关性分析，辅助说明同源模型识别底物的可靠性，结果显示R2=0、91，表明模建模型质量可靠，分子对接参数设置合理，在一定程度上可区分活性不同的化合物，可用于菊苣化学成分的虚拟筛选研究。10个化合物结构见图2，打分函数结果见表1。
2、3 菊苣化学成分虚拟筛选
最终筛选出21个得分高于阳性药（7，8，3′-三羟基黄酮）的化合物，按照打分高低依次为3，4-二咖啡酰奎宁酸、1，3-二咖啡酰奎宁酸、4，5-二咖啡酰奎宁酸、3，5-二咖啡酰奎宁酸、1，4-二咖啡酰奎宁酸、菊苣苷-6-对羟基苯乙酰、菊苣酸、橙黄胡椒酰胺、菊苣萜苷K、山莴苣苦素、5，6，7，3′，4′，7′-7-O-β-D-glucopyranoside-heaxahyrosy-flavone、3′-羟基-4′-甲氧基-7-O-β-D-吡喃葡萄糖基二氢黄酮、4-O-咖啡酰基奎宁酸、3，4β-dihydro-15-dehydrolactucopicrin、菊苣萜苷N、矢车菊素-3-葡萄糖苷、2，6-di[but-3（E）-en-z-only]naphthalene、11β，13-二氢山莴苣苦素、lactupicrin-15-al、epi-8α-angeloyloxy-cichoralexin、3-O-p-coumdroyl quinic acid。化合物详细信息及其类别详见表2。使用Pymol软件及ligplot软件分析观察菊苣化合物与模建蛋白的对接结果，由于篇幅限制仅展示打分结果排名前9个化合物与模建蛋白hCNT2对接结果，见表3。
3 讨论
肠道CNT2在嘌呤核苷吸收中发挥重要作用，抑制肠道CNT2活性可减少外源性嘌呤核苷的摄入而降低血尿酸水平。因此，CNT2是防治高尿酸血症的药物作用新靶点。本研究切入CNT2嘌呤核苷转运蛋白，采用同源建模方法构建人CNT2的三维结构模型，采用分子对接软件虚拟筛选了菊苣与CNT2相结合的化学成分，并分析了其与转运蛋白的作用结合模式，从干预外源性嘌呤核苷摄入角度初步探讨中药菊苣降尿酸作用的潜在效用靶点。
在hCNT2靶蛋白结构建模方面，哺乳动物CNT2蛋白的晶体三维结构目前尚未解析出来，但是近年源于霍乱弧菌的CNTs转运蛋白的X射线晶体结构已被解析出来[7-8]。vcCNTs不但转运机制与hCNT2相同，均是钠离子梯度转运，而且与hCNT2具有37%的一致性，尤其是在核苷结合位点与hCNT2具有73%的一致性。满足同源建模序列一致性不低于30%的要求。因此，本研究利用vcCNTs晶体结构同源构建hCNT2靶蛋白结构，首次虚拟筛选菊苣结合hCNT2的化学成分。
在模型可靠性验证方面，本文选择活性已知的10个8-氨基腺苷衍生物与hCNT2模建模型进行分子对接，以间接说明hCNT2模建模型的可靠性。目前，选择性hCNT2抑制剂相对较少，尚无成熟的药物上市，主要为核苷类衍生物和黄酮类化合物。Masahiro等[1]证实合成的核苷类衍生物KGO-2143和KGO-2173可抑制hCNT2活性，从而抑制饮食源性嘌呤引起的血尿酸水平的升高。Tatani等[2]进一步合成hCNT2抑制剂腺苷衍生物，筛选出8-氨基腺苷衍生物对hCNT2具有较好的抑制作用，其中biphenyl-4-yl-8-aminoadenosine活性最好，其半数抑制浓度达（0、64±0、19）μmol・L-1。本研究结果显示hCNT2模建模型对活性不同的抑制剂化合物具有一定的识别作用，可以为菊苣化学成分的筛选提供可靠的靶蛋白结构。
在菊苣成分筛选结果方面，本研究从菊苣中筛选出了与CNT2结合且打分较高的9个酚酸类和8个倍半萜类化合物。菊苣主要含有酚酸类、倍半萜类和黄酮类化合物以及多糖类物质。其中，酚酸类成分主要为咖啡酸衍生物，如菊苣酸， 3，5-二咖啡酰奎宁酸，4，5-二咖啡酰奎宁酸和1，3-二咖啡酰奎宁酸等，是菊苣发挥降尿酸作用的重要化学成分。朱春胜等[9]采用“谱效关系”手段研究了菊苣降尿酸药效的物质基础，表明色谱图中峰 2（绿原酸）， 3， 5（菊苣酸）， 6， 7， 8与菊苣降尿酸作用密切相关。李英等[10]研究了中酚酸类和黄酮类成分对黄嘌呤氧化酶活性的抑制作用，显示3，4-二咖啡酰奎宁酸甲酯、1，5-二咖啡酰奎宁酸、3，5-二咖啡酰奎宁酸、4，5-二咖啡酰奎酸等对黄嘌呤氧化酶活性具有较好的抑制作用。倍半萜类成分是菊苣中含量最高的一类化合物。实验室前期采用分子对接技术研究菊苣小分子化学成分对黄嘌呤氧化酶的抑制作用，筛选出山莴苣苦素、山莴苣苦素乙酯和11β，13-二氢山莴苣苦素等24个倍半萜类化合物。同时，选择山莴苣苦素开展的生物学实验证实山莴苣苦素可以显著降低高嘌呤饮食诱导的高尿酸血症模型鹌鹑的血尿酸水平。但是，尚没有菊苣相关化学成分与CNT2作用的实验研究。因此，作者认为应进一步开展体外活性试验验证虚拟筛选出的菊苣化合物对CNT2活性的抑制作用。
4 结论
采用分子对接技术虚拟筛选与hCNT2结合的菊苣小分子化合物，最终得到23个打分较高的化合物，表明肠道嘌呤转运蛋白可能是菊苣降尿酸的作用靶点。而且，打分靠前的菊苣化合物是菊苣发挥降尿酸作用的重要成分，需开展生物学实验进一步验证其对肠道CNT2转运的抑制作用，为指导实验研究菊苣干预嘌呤核苷吸收降低血尿酸的作用机制提供直观的理论依据与导向。
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关键词：高中生物实效味性
一、充分体现“以学生为本”的教学理念
新课程改革的主要导向，是期望教学真正回归到“以学生为本”的教学理念，使僵化封闭、一味灌输的课程观和教学观转变为开放式、多角色参与、探究生成式教学观。在这个过程中，必须基于学生已有的生物知识开展教学，关注所有学生。一是不要仅仅把学生看成被动接受教育的对象，而应当注重学生的全程参与和体验，在整堂课教学中都要发挥其“主角”作用，教师只能是“敲边鼓”的引导者。二是不要害怕学生犯错。须知，真理总是与谬误相伴而行。学生在学习生物新知、探索生物学规律与奥妙的过程中，犯错误是难免的，在师生共同努力下改正错误就迈进了一大步。三是要给学生更多的展示机会，无论是让学生讲个生物小故事、小组合作探究过程中的代表发言，还是让学生提出问题、鼓励学生勇于质疑书本、权威，都要通过精心的教学设计留给学生一定的时间，不要上来就给学生以冷冰冰的、程式化的所谓“结论”。四是明确学科定位和培养目标。生物学作为一门古老又年轻的科学，与遗传学、伦理学、数学、化学、哲学等学科有紧密的联系，要使学生通过学习有所收获，不仅掌握了生物学基础知识和基本技能，更重要的是通过学习增强趣味性并能学以致用，提升应用能力，培养严谨细致的科学精神与不畏艰险、勇于探索的宝贵品质，并增强民族自豪感，以钱学森、屠呦呦等老一辈科学家为榜样，甘于用科学的力量为国家和民族的复兴贡献一份力量。
二、贯穿“学以致用”的能力培养主线
实践是认识的源泉，也是认识的目的和归宿。学习生物学知识如果不与现实生活联系，既难以激发学生学习兴趣，调动学生的积极性、主动性、创造性，又难以真正实现生物学学科价值。这就需要在课堂教学中精心选取“鲜活”的事例“锦上添花”。如在学习必修一第二章第3节《遗传信息的携带者———核酸》时，笔者先播放一段利用利用DNA寻找汶川大地震死难者、侦破案件及亲子鉴定的简短视频，极大地激发了学生的学习兴趣。紧接着，设置了几个由浅入深的小问题引导学生思考:1、你知道DNA是什么吗?2、你还了解那些关于DNA鉴定的应用?3、思考为什么DNA能比较精确地定位一个人的身份?这样，通过精彩的视频播放和环环相扣的几个问题设置，学生很快便明确了关于DNA的许多知识:其中文名称是脱氧核糖核酸，是核酸的一种，还有一种叫做核糖核酸的物质，简称RNA。这两种核酸就是细胞内携带遗传信息的物质。核酸与生物的遗传、变异、蛋白质合成有重要的关系。那么，为什么核酸能储存遗传信息呢?那还得从学习核酸的结构入手。通过学生的自主思考、合作探究，学生们兴致勃勃地找到了答案:核酸也像蛋白质一样，是一种大分子，而且也是由一种叫做核苷酸的小单位组成的。核苷酸的共同点是一分子核苷酸是由一份子磷酸、一分子五碳糖还有一份子碱基组成的;组成DNA的核苷酸是脱氧核苷酸、组成RNA的核苷酸是核糖核苷酸;核苷酸之间是通过磷酸与五碳糖交替连接而成的，进而通过一系列复杂的生物化学联系，核酸才能储存遗传信息。
三、不断提高生物教师专业素养
德国教育学家第斯多惠曾说:“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒和鼓舞”。教师要做的不仅仅是唤醒学生，更要不断地唤醒自己，给自己注入激情和活力。作为一名生物教师，首先要有高尚的思想道德素养，胸怀坚定的教书育人职责，用心灵照亮学生的心灵，用爱心去温暖和融化每一位学生。其次，生物教师要有深厚的教学素养，要通过刻苦学习和钻研全面掌握生物学科的基本知识、基本规律，掌握心理学、教育学的基础理论与方法，掌握化学、遗传学、伦理学等相关学科的基本原理与前沿趋势，练就课堂教学的扎实基本功。要通过妙趣横生的讲述、精心的教学设计营造轻松愉悦的学习氛围、融洽的师生关系，帮助学生茁壮成长。要充分利用报刊、广播、网络等现代大众传媒和多媒体教学手段，通过图片、视频、音频、文字等展示一门具有蓬勃生命力的生物学科形象，要通过合理设计探究问题、分组讨论、代表发言、师生共同总结生成等环节积极组织好课内探究活动，要通过课外调查等实践活动形式使学生锻炼动脑动手能力，使学生热情拥抱丰富多彩的生物世界……学无止境，教师提升专业素养也永无止境。当然，社会各界特别是教育部门要完善相关政策，增加对教师培养的投入，支持与促进教师素养不断提高。
参考文献:
［1］余文森、有效教学十讲［M］、华东师范大学出版社，2009、
【关键词】医学院校；实验室管理；管理模式
【中图分类号】R197 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484（2012）11-0587-01
随着现代教育科学的不断发展，教学内容和教学手段的不断更新，在医学院校的基础医学教学活动中，核酸相关实验教学是基础医学教育的一个重要组成部分，已成为全面实施素质教育，培养学生实践能力和应用能力的一个重要环节。而核酸分析室是进行基础医学教学和科学研究的重要基地，是培养学生理论联系实际、动手实践能力、临床思维能力、创新能力以及提高综合素质的重要基地，也是学校教学、科研、学科建设和管理水平的重要标志。如何构建一个人才培养与能力训练相适应的实验室管理模式，使其科学化、制度化、规范化，充分发挥实验室的整体效益，适应新形势下实验室建设发展的要求，体现其应有的价值，是目前医学院校亟待解决的课题之一。
1 核酸分析室在医学人才培养中的地位和作用
实验室不仅是实验教学的重要场地，也是进行科学研究的基地，是师生进行科技创新的重要平台。核酸相关实验是一个细节纷杂、相对庞大的实验操作体系。在进行操作之前，学生要查阅相关资料，设计实验路线，确定实验方案。在具体的实验过程中，从培养基的制备与分装、高压蒸汽灭菌、无菌接种、核酸的制备、核酸电泳、PCR扩增等一系列操作过程均需要学生独立动手操作完成，并在这一过程中客观记录实验数据，待实验结束后科学的分析、得出实验结果及结论，并按严格规范的要求写出实验报告。这一过程使学生所学的理论知识与实际操作相结合，对学生深刻理解所学的理论知识，提高动手动脑与独立思考能力，强化锻炼综合实践能力具有极其重要的作用；同时对培养学生探究钻研的能力，增强分析问题和解决问题的能力，提升学生科学思维与创新意识，强化综合创新能力具有不可替代的作用，为医学院校人才培养质量提供了有力保障。
2 核酸分析室管理涉及内容
经过多年的探索与实践，在实验室的建设和管理过程中，本所的核酸分析室根据功能性、安全性不同已经形成三个不同的功能区：核酸电泳室、核酸操作室及无菌室。其管理模式涉及硬件管理建设和软件管理建设。
2、1 硬件管理建设
核酸分析室硬件管理包括：实验用房、仪器设备及基础设施等物质条件等。本所的核酸分析室是为了满足教学和科研双重需要，因此在基础设施建设中，包括了实验台、自来水、水槽、电源、通风橱、实验柜等与操作相关的基础条件。同时还配备有冰箱、沙袋、灭火器、及一些如钳子、榔头等简单的维修设备。设备购置进来后，首先对仪器设备进行分类、编号和登记。对贵重仪器实验设备，设有专人负责管理，建立完整的技术档案，妥善保管各类配件及使用说明材料，详细记录设备运行履历。平时注意仪器设备的维护和保养，仪器设备发生故障时做到及时检修、更换、记录，确保实验室良好运转。
2、2 软件管理建设
核酸分析室软件管理包括：建立健全核酸分析室的各项规章制度，培养和造就一支高素质的实验室技术人员队伍，加强实验室之间以及各科技平台的交流与合作等。制度是纪律，它能确保实验教学和科研工作高效有序进行以及各种方案的有效实施。搞好核酸分析室管理，首先要建立必要、合理的规章制度，这样才能保证实验和科研过程有条不紊。进入核酸分析室实验要有预约程序，仪器设备要配备详细的运行说明，严格按照核酸分析室的规章制度来执行，以确保核酸分析室安全正常的运行。实验技术人员是实验室管理，实验教学、改造、创新的直接操作者。建设一支有一定理论基础、技术过硬、事业心强、热爱本职工作、结构合理的实验技术人员队伍，对提高实验室建设，充分发挥实验室效能是非常重要的。本所通过学习其他实验室建设特点来不断完善自己、通过以老带新及教师之间交流等方法来培养提高实验技术人员素质，从而使我们实验室的工作得到传承。
3 核酸分析室管理现状
随着国家对教育投入的增加，各个高等院校得到了前所未有的发展，学院为了适应形势的发展也在不断扩建扩招，使得进入核酸分析室的人数越来越多，这给核酸分析室的建设和管理带来了新的挑战，面临许多急需解决的问题。
3、1 实验技术人员素质要求高
由于受人员编制数的限制，实验技术人员往往即是保管员、设备维修工、又是实验指导教师，这就要求实验技术人员要有实验管理的知识，也要有扎实的专业知识和专业技能。但目前很多学校把实验技术员归入教辅人员，各种补贴相对较低，造成许多德才兼备的人才不愿意加入到实验技术人员队伍，从而制约了专职实验教师的引进和培养，影响实验教学和科研工作质量的提高。
3、2 实验场地少、仪器设备老化
由于学校扩招，学生人数增加较快，由此造成实验室场地、仪器设备、配套设施跟不上，实验室功能不全，规模小，专业实验室工位严重不足，大型的现代化教学设备引进困难，先进的实验设备无法添置，给教学和科研的正常开展带来了不利的影响，制约着学院实验教学和科研工作质量的提高。
3、3 缺乏宏观调控、制约学生的创新能力
核酸分析室进行实验教学的目的之一是培养应用型的人才，着力培养学生的实践能力和创新精神。由于我国高等院校的实验室管理体制沿用院―系―室的管理模式，在这种管理模式下，一方面经费不足使专业类实验室缺乏系统性，另一方面有限的经费形成的实验室专业规模小，闲置程度高，不能够形成整体优势，导致学术领域的最新信息不能及时引入到实验教学的实践环节中来，学生的创新能力和开拓精神受到约束。
4 展望
医学院校的核酸分析室是进行教学和科研的重要基地，处在教学和科研的第一线。核酸分析室的管理水平对提高教学科研质量，培养高素质人才以及提高实验仪器设备利用率，提高投资效益，都具有决定性作用。学院主管部门要从战略高度，运用政策导向和竞争激励机制，加大对实验室建设的投入，坚持高起点规划，高水平建设，创出特色。坚持以人为本的管理原则，通过多种方法来提高实验技术人员的基本素质。一方面积极引进高学历、高层次的人才充实队伍，改善人员的知识学历结构；另一方面加大经济投入，积极创造条件，通过岗前培训，定期参加新技术的学习或讲座等多种途径提高实验技术人员的专业知识也业务水平。使新设备、高新技术在短时间内能充分发挥作用。而健全和完善各项规章制度才能使实验室工作有章可循，实行科学化、规范化管理，使实验人员、教学任务、仪器设备、实验场所、各种技术档案及基本信息的建立和管理形成科学化、规范化、制度化的实验室管理模式。在科学技术不断发展的今天，作为培养学生技能的重要环节的核算分析室管理也应与时俱进，不断自我提升，以期能更好的为教学和科研作出更大的贡献，培养国家需要的技术型人才。
参考文献：
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关键词:缓冲溶液;医学领域;药学领域;应用
引言
酸碱缓冲溶液是指能够抵抗外来少量酸、碱和水的稀释作用而保持本身pH值基本不变的溶液。缓冲溶液在生产实践、分析化验、实验室操作中都有广泛的应用。生物体正常生理环境的维持需要正常的酸碱度范围，药物在生物体系内发挥药效也需要合理范围的酸碱度环境，因此与生物体息息相关的医学与药学领域的许多方面都有缓冲溶液的存在。随着科学技术的不断发展，缓冲溶液在医药领域的应用越来越广泛，发挥着不可替代的作用。
1缓冲溶液在医学领域的应用
1、1缓冲溶液在医学检验方面的应用
医学检验是辅助临床医学的一门重要科学。缓冲溶液可以增强检测试剂的稳定性，从而提高医学检测的准确度。卡马西平被公认是治疗儿童癫痫的一线用药。监测卡马西平的血药浓度可以保证临床用药安全。使用含小牛γ蛋白的磷酸盐缓冲溶液稀释卡马西平待测血样，采用荧光偏振免疫法(TDX)，对卡马西平的血药浓度进行测定，测试结果有效可信［1］。磷酸盐缓冲溶液通常由钠、钾的磷酸二氢盐和磷酸一氢盐按照一定浓度比配制而成，溶液中的平衡体系以H2PO－4+H2O?HPO2－4+H3O+平衡移动体系为主，其有效pH值范围一般为6、2～8、2。小牛γ球蛋白的直接接触环境为牛的血浆，牛的血液pH值多在7、3～7、5［2］。磷酸盐缓冲溶液缓冲能力强，可抵抗空气中的CO2等气体对实验的干扰，使实验过程中小牛γ蛋白试液的pH值基本不变。同时，磷酸盐缓冲溶液提供中性或近中性环境，使小牛γ球蛋白保持最佳的生理活性，有利于小牛γ球蛋白与药物充分结合，提高了检测的准确度。
1、2缓冲溶液在医用标本保存方面的应用
医用标本对于医学研究、医学教学具有重要意义。缓冲溶液的应用可以保存医用标本中的特定化学物质，修复医用标本组织，从而提高医用标本的医用价值。
1、2、1缓冲溶液保存医用标本中特定的化学物质临床上常用低温和甲醛固定的方法保存组织标本。低温环境常常难以实施且冷冻会破坏组织结构清晰性。甲醛固定则容易降解标本中的核酸，如用10%中性甲醛固定12h标本中的RNA就出现明显损伤［3］。因此，低温保存和甲醛固定都表现出一定的不足。蔗糖磷酸缓冲液能够在一定程度上改善低温和甲醛保存标本的不足。如经25%的蔗糖磷酸缓冲液固定保存，48h后，小鼠脑和肺组织RNA仍无显著损伤。25%的蔗糖磷酸缓冲液可以比甲醛更好地保存组织结构的清晰性和核酸的完整性。25%的蔗糖磷酸缓冲液由磷酸缓冲溶液和蔗糖组成，常被用作新鲜组织的脱水剂。这里磷酸缓冲溶液的组成及缓冲原理同1、1中的磷酸盐缓冲溶液。蔗糖溶液主要调节渗透压。RNA的单体是核糖核苷酸。核糖核苷酸中含有糖苷键，核糖核苷酸依靠磷酸二酯键连接形成RNA，而糖苷键和磷酸二酯键会被酸、碱水解［4］。在保存过程中，组织细胞死亡，组织细胞内的溶酶体释放水解酶催化了细胞内蛋白质、核酸等物质的水解。蔗糖磷酸缓冲溶液具有一定的缓冲能力，可抵抗水解产物对细胞质酸碱度的影响，保持细胞质pH的相对稳定，防止组织细胞中的RNA因为环境pH值改变而水解。25%的蔗糖磷酸缓冲液渗透压大于标本组织细胞内部液体的渗透压，可导致标本组织细胞失水。而水分是微生物生存繁殖的重要条件。标本组织细胞失水抑制了标本组织细胞内微生物的生存繁殖，从而降低了微生物活动对标本组织细胞内RNA的破坏作用，较好地保存了标本组织细胞内的RNA，提高了医用标本的医用价值。
1、2、2缓冲溶液修复医用标本组织乳腺癌石蜡切片中雌激素受体、孕激素受体、增殖细胞核抗原表达的强弱及定位的检测，对指导乳腺癌的治疗具有重要作用。但由于病理组织经常规福尔马林和甲醛固定、石蜡包埋后组织细胞中的抗原大多被封闭，因而影响了特异性抗体与抗原的结合，影响了抗原的显色定位。以前常采用蛋白酶消化的方法来修复抗原，但这一方法经大量实验证明结果不尽如人意。往往由于酸碱度差别大，消化后易造成组织脱片，抗原暴露不充分，导致染色不佳。有学者选择使用柠檬酸盐缓冲溶液在医用微波炉的辅助下，修复组织中被封闭的抗原，使原来雌激素受体、孕激素受体、增殖细胞核抗原阴性及定位不好、染色强度不高的组织得到了理想的染色结果。抗原修复后组织不易脱片，抗原暴露充分，染色结果稳定［5］。柠檬酸盐缓冲溶液的主要成分是柠檬酸和柠檬酸钠，在修复抗原过程中，一方面，柠檬酸盐缓冲溶液可以维持标本组织pH值相对稳定，使抗原蛋白保持最佳的生理活性;另一方面，柠檬酸盐缓冲溶液可以破坏标本组织中抗原与甲醛的交联，使乳腺癌切片抗原暴露充分。柠檬酸盐缓冲溶液的使用有助于修复标本组织中的抗原，提高了医用标本的医用价值。
2缓冲溶液在药学领域的应用
2、1缓冲溶液在药物保存方面的应用
药物的稳定性不仅与其自身的性质有关，在很大程度上还受到许多外界因素的干扰，如光线、温度、湿度、二氧化碳、氧气、微生物、环境酸碱度等。缓冲溶液能够为药物提供相对稳定的酸碱度环境，增强药物的稳定性，延长药物的保存时间。黄芩苷目前已被加工成多种剂型的药物，有抗氧化反应、抗变态反应、抑菌和抗炎等药理作用。在黄芩苷的液体药剂中，黄芩苷易氧化水解，pH值下降快，使黄芩苷有效成分沉淀析出。若调节pH值过高，会使黄芩苷发生水解并析出沉淀。有实验表明，用磷酸盐缓冲溶液调节黄芩苷液体药剂的pH值，可使黄芩苷液体药剂更稳定，保存时间更长［6］。黄芩苷在液体药剂中的溶解度受液体药剂的pH值影响较大，在pH2、0～6、8的磷酸盐缓冲溶液中，黄芩苷的溶解度随溶剂pH值升高而不断增大［7］。为尽可能增强黄芩苷液体药剂的稳定性、增加黄芩苷在液体药剂中的溶解度，一般将黄芩苷液体药剂的pH值调至6、8左右［8］。由于磷酸盐缓冲溶液的有效pH值范围一般为6、2～8、2，因此磷酸盐缓冲溶液可为黄芩苷提供稳定的酸碱环境，防止黄芩苷液体药剂pH值改变，有效防止成分沉淀析出，增强黄芩苷液体药剂的稳定性。
2、2缓冲溶液在药效控制方面的应用
药物在人体中应尽量充分发挥有利作用，减少或避免不良反应才能发挥良好的药效。缓冲溶液的应用可以保护药物，增强某些药物的有效作用，减少或避免某些药物的不良反应，从而控制药效。
2、2、1缓冲溶液保护药物从而控制药效药物由于自身化学性质不同，在不同温度、湿度、光线照射等条件下的稳定性也不同。有些药物的生理活性容易受到外界环境的影响，缓冲溶液可抵抗用药环境对药物的影响，保护药物，从而增强药物的有利作用，控制药效。凝血酶是血液中的一种凝血因子，在临床上常用作止血剂。因为凝血酶是一种具有止血活性的蛋白质，所以在使用中不可避免地会被组织中的酸碱物质影响活性。特别是在消化道出血的止血方面，胃液中因胃酸的存在使得胃液的pH值很低，会大大影响凝血酶的活性。迟斌元等人通过预先在凝血酶中加入柠檬酸柠檬酸钠缓冲剂，使得在使用前加水溶解药品时自动产生有缓冲作用的缓冲溶液，将凝血酶保护起来，减少人体组织液或胃液中的酸碱物质对凝血酶活性的影响，增强凝血酶的药效［9］。凝血酶活性表达的最适pH范围为6～8，最佳pH为6、8［9］。将柠檬酸柠檬酸钠缓冲剂和凝血酶按一定的比例混合，加入一定量的蒸馏水制成药液。该药液在人体内发挥止血作用时，柠檬酸柠檬酸钠缓冲溶液因其缓冲作用可抵抗人体组织液中少量酸碱物质的影响，保持凝血酶局部环境的pH值在6～8，使凝血酶发挥最佳药效。
2、2、2缓冲溶液直接减小药物不良反应从而控制药效人体体液、内环境溶液具有不同的pH值。若药液的pH值与直接接触药液的人体体液pH值相差过大，药液会对人体造成刺激，破坏人体内环境稳态，从而影响人体药物代谢，降低药效。人的泪液pH值在7、3～7、5［10］，滴眼液的pH值6～8，对眼黏膜刺激较小［11］。在配制滴眼液的过程中，常根据滴眼液的性质加入缓冲溶液，以调节滴眼液的pH值在滴眼液最稳定pH值和泪液生理pH值之间，以保证药物有足够的有效期，同时减小滴眼液对眼黏膜的刺激，控制药效。氯霉素在结晶状态很稳定，在pH为2～7的环境中特别稳定，在弱酸性水溶液中稳定，但能被磷酸盐、醋酸或枸橼酸盐催化水解，在pH大于7的水溶液中不太稳定。氯霉素滴眼剂贮于20℃～22℃下270d后分解50%。用硼酸缓冲溶液调节氯霉素滴眼剂的pH值至7、4，贮于同样保存条件仅分解14%。在室温条件下，将氯霉素保存在含有等量醋酸苯汞的pH值为5、8和6、4的硼酸缓冲溶液中12个月，氯霉素仍能保持79、32%和86、28%的有效含量［12］。因此，硼酸缓冲溶液常常成为氯霉素滴眼剂的组成部分。硼酸缓冲溶液主要由硼酸、硼砂组成，硼酸本身具有防腐作用。硼酸缓冲溶液调节氯霉素滴眼剂的pH值在5、8～6、4，减小了氯霉素滴眼剂对眼黏膜的刺激。同时，硼酸缓冲溶液中的H3BO3－B(OH)4－可发挥缓冲作用，使氯霉素滴眼剂的pH值稳定在5、8～6、4左右，保证了药物有足够的有效期。
氨基酸是蛋白质的基本组成单位，而核苷酸则是核酸的基本构成单位。核酸分脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类，与蛋白质等一样是构成人体细胞的生物大分子。食物中核酸被肠道的酶降解，其在组成、结构和功能上与内源性同类物质没有区别，因此能被消化、吸收，转化成生理物质和营养物质。核酸食品不是基因食品，不带有任何遗传信息，它们仅有生理和营养功能。
核酸可改善痴呆等神经障碍。老年痴呆患者脑内神经细胞病变多的部位，RNA合成显著减少，记忆障碍；内源性核酸、核苷酸的不足，与衰老性或遗传性记忆缺陷有关。这些缺陷可被添加核酸和核苷酸改善。另外，它不仅可促进细胞再生与修复，对术后伤口愈合、受损肠黏膜康复、肝细胞再生等都有很好的作用。血液中的红细胞、白细胞、血小板和血浆蛋白等，其代谢和功能也依赖核酸。
饮食核酸影响营养素的利用，对三大营养要素的吸收和利用也起调节作用。核酸能促进蛋白质的吸收利用，并消除低蛋白饮食造成的各种不良影响。核酸还可提高机体对环境变化的耐受力，具有显著的抗疲劳，增强机体对寒、暑的抵抗力，促进氧气利用，等作用，还能促进实验小鼠生殖系统的发育。
二、教学目的
1、组成生物体的水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、核酸这几种化合物的化学元素组成、在细胞内的存在形式和重要的功能(C：理解)。
2、组成生物体的无机化合物和有机化合物是生命活动的基础(C：理解)。
3、各种化合物只有按照一定的方式有机地组织起来，才能表现出细胞和生物体的生命现象(A：知道)。
三、重点和难点
1、教学重点
组成生物体的无机化合物和有机化合物的化学元素组成，各种化合物在细胞中的存在形式和重要功能。
2、教学难点
(1)蛋白质的化学元素组成、相对分子质量、基本组成单位、分子结构和主要功能。
(2)核酸的化学元素组成、相对分子质量、基本组成单位和重要功能。
四、教学建议
本节的教学内容较多而时间又较紧，教师要注意合理分配时间，突出重点和难点。建议教师对水、无机盐、糖类和脂质的内容安排1课时，蛋白质和核酸的内容安排1课时，学生实验用1课时。
在本节教学的开始，教师可以利用教材中讲到的细胞内各种化合物的含量表，从整体上概括出构成细胞的化合物；指出生命的物质基础，是以蛋白质和核酸为主体的多分子体系。，全国公务员共同天地
在讲授无机化合物水时，可以从水在细胞、组织中两种存在形式的分析入手，引出水的作用。引导学生理解水的含量与生命活动的状态密切相关。在讲述水时，要注意渗透出两种形式的水存在着动态转化，不能截然分开。如果能恰当地运用生活常识，说明水的存在状态和作用，将会更吸引学生，使学生加深对水的认识。
关于无机盐的教学，可以从学生已知的知识中提出问题，通过简明的分析，使学生懂得无机盐的存在形式和作用。例如，为什么在观察动物和人的细胞时，要用一定浓度的生理盐水?为什么长期缺乏铁会出现缺铁性贫血?从这些问题的分析过程中，归纳出无机盐对维持细胞形态、参与重要的物质组成等作用。
关于糖类的教学，应该尽量联系学生生活中经常接触的糖类物质，提高学生的学习兴趣，增加感性认识。在本节教学中，要注意适当突出后边将要应用的糖类知识，这样可以为进一步的学习打下知识基础。通过讲述糖类的水解作用，使学生理解单糖、二糖、多糖三者的区别和联系。关于糖类的作用，既要突出它是生命系统赖以维持的主要能源物质，又要点出它是细胞许多结构中不可缺少的成分。
关于脂质的教学，似乎可以渗透储存脂质(脂肪)、结构脂质(磷脂等类脂)、功能脂质(固醇)的提法，这样有利于学生对不同脂质的作用特点的理解。在学生条件较好的学校，可以分析一下磷脂分子的特点，为学习细胞膜的结构打下基础。
蛋白质的内容是本节教学的重点和难点。教师在讲述蛋白质的组成和结构时，可以按照以下教学思路来设计教学过程：①通过列举水、葡萄糖、几种蛋白质的相对分子量，使学生认识到蛋白质属于生物大分子；②指出对生物大分子结构的研究，常采取分层次认识的方法；③对蛋白质的组成和结构的教学，可从有关元素、基本单位──氨基酸、肽、肽链间的结合和卷曲、折叠而成的空间结构等几个层次逐步深入。
在讲述氨基酸时，可以从甲烷、乙酸、甘氨酸渐渐引入。随着羧基(－COOH)、氨基(－NH2)的出现，指出它们的化学特性。在认识了甘氨酸的基础上，再进一步变换R基，认识几种其他氨基酸。最后，归纳总结出氨基酸的共同点和区别。
在讲述肽时，要注意讲清缩合、肽键、二肽、多肽和肽链的概念。要指出每种多肽都具有特定的氨基酸种类、数目和排列顺序，这种特点决定着肽链的空间结构，从而为学生理解多肽间的区别和蛋白质的多样性打下基础。
对于蛋白质的空间结构，教师不必详细讲述，可以让学生通过对教材中某种胰岛素空间结构示意图的观察，了解蛋白质具有一定的空间结构就可以了。但是应该对学生指出，蛋白质的生理作用依赖于自身特定的空间结构。
在讲述蛋白质的功能时，应该注意从列举典型的、易于理解的例子中，概括出蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要成分和在生命活动中发挥的重要作用。
另外，关于蛋白质结构内容的教学，要充分利用剪贴图、投影片和教材中的示意图，来帮助学生理解动态的、抽象的知识内容。
关于核酸的教学，要注意处理好与《遗传与变异》一章有关内容的联系。本节对核酸化学元素的组成和基本组成单位的认识，可以从介绍分析生物大分子的方法入手，使学生初步了解核酸分子的元素组成、基本单位──核苷酸和多核苷酸链。应指出DNA和RNA两类核酸在组成上的区别和DNA的主要作用。
在本章的最后，教师要强调说明，任何一种化合物或几种化合物的混合都不能完成生命活动。细胞内的各种化合物必须按照一定的方式组成特定的结构，才能在生命活动中发挥作用。
五、参考答案
复习题一、③，①，④，②。
二、1、(A)；2、(A)；3、(D)。
三、1、因为这两种蛋白质的分子结构不同(即氨基酸的种类不同，排列次序不同，空间结构不同)，所以它们的功能也不相同。
2、细胞内的各种化合物必须按照一定方式组成特定的结构，才能在生命活动中发挥作用。
旁栏思考题老年人容易发生骨折是因为随着年龄的增长，机体代谢发生变化而导致骨质疏松造成的。骨质疏松主要是缺少了骨的重要成分碳酸钙。
临床上医生给病人点滴输入葡萄糖液，可以起到给病人提供水、营养和增加能量的作用。因为葡萄糖氧化分解时释放大量的能量，可以供给病人生命活动的需要，有利于早日康复。此外，细胞中水的含量最多。病人维持各项生命活动，绝对不能缺少水。
实验讨论题实验一1、某些化学试剂与生物组织中的有关有机化合物发生一定的化学作用后，能够生成新的化学物质，而这种化学物质是有固定的颜色的。根据实验中所产生的特定的颜色反应，如砖红色、橘黄（或红）色、紫色，可以分别鉴定生物组织中有糖、脂肪、蛋白质的存在。
六、参考资料
细胞的化学组成细胞中各种化合物的平均值如下表(表1-1)：
表1-1细胞中各种化合物的平均值
化合物
质量分数%
平均相对
分子质量
种类
水
85、0
1、8×10
游离形式的水和结合形式的水
蛋白质
10、0
3、6×104
清蛋白、球蛋白、组蛋白、白等
DNA
0、4
1、0×106
RNA
0、7
4、0×105
脂质
2、0
7、0×102
脂肪、磷脂等
糖类及其
他有机物
0、4
2、5×102
单糖、二糖、多糖等
其他
无机物
1、5
5、5×10
Na+、K+、Ca2+、Mg2+、
Cl-、SO42-、PO43-等
在组成细胞的各种化合物中，水是含量最多的物质，是生命活动的最重要的介质。地球表面出现了液态水时，才具备了生命发生的条件。但是，只有当原始地球的物质经过漫长的演变，出现了原始的核酸和蛋白质并且组合在一起，表现出原始的新陈代谢时，才开始出现原始的生命现象，产生了原始的生命。恩格斯早在一百多年前就已提出“生命是蛋白体的存在方式”。现代生物科学认为，承担生命的“蛋白体”主要是核酸和蛋白质的整合体系。因此说，细胞的主要成分是蛋白质和核酸。
水在生物体和细胞内的存在状态
1、结合水吸附和结合在有机固体物质上的水，主要依靠氢键与蛋白质的极性基(羧基和氨基)相结合形成亲水胶体。多糖、磷脂也以亲水胶体形式存在。这部分水不能蒸发、不能析离，失去了流动性和溶解性，是生物体的构成物。
2、自由水填充在有机固体颗粒之间的水分，可流动、易蒸发，加压力后可析离，是可以参与物质代谢过程的水。
水在生物体内的作用水是生命存在的环境条件，同时也是生活物质本身化学反应所必需的成分。水对于维持生物体的正常生理活动有着重要的意义，因此水是生物体内不能缺少的物质。
1、水是细胞内的良好溶剂生物体内的大部分无机物及一些有机物，都能溶解于水。水是物质扩散的介质，也是酶活动的介质。细胞内的各种代谢过程，如营养物质的吸收，代谢废物的排出，以及一切生物化学反应等，都必须在水溶液中进行。
2、水的其他作用①由于水分子的极性强，能使溶解于其中的许多种物质解离成离子，这样也就有利于体内化学反应的进行。②由于水溶液的流动性大，水在生物体内还起到运输物质的作用，将吸收来的营养物质运输到各个组织中去，并将组织中产生的废物运输到排泄器官，排出体外。③水的热容大，1g水从15℃上升到16℃时需要4、18J热量，比同量其他液体所需要的热量多，因而水能吸收较多的热而本身温度的升高并不多。水的蒸发热较大，1g水在37℃时完全蒸发需要吸热2、40kJ，所以人蒸发少量的汗就能散发大量的热。再加上水的流动性大，能随血液循环迅速分布全身，因此水对于维持生物体温度的稳定起很大作用。④水还有作用。⑤对植物来说，水能保持植物的固有姿态。由于植物的液泡里含有大量的水分，因而可以维持植物细胞的形态而使枝叶挺立，便于接受阳光和交换气体，保证正常的生长发育。⑥对生物体的生命活动起重要的调控作用。生物体内水含量的多少以及水的存在状态的改变，都影响着新陈代谢的进行。一般情况下，生物体内的含水量在70%以上时代谢活跃；含水量降低，则代谢不活跃或进入休眠状态。当自由水比例增加时，生物体的代谢活跃，生长迅速；而当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。
无机盐无机盐在细胞中的含量虽然不多，却是生命活动所必需的。如果将一块组织放在蒸馏水中，从细胞中去掉盐类，该组织就会死亡。许多无机盐在细胞中呈离子状态存在。无机盐在生物体和细胞中的作用主要有以下几点。
1、是构成细胞或构成生物体某些结构的重要成分。
2、参与并调节生物体的代谢活动。有些无机离子是酶、激素或维生素的重要成分。例如，含锌的酶最多，已知有70多种酶的活性与锌有关；钴(Co)是维生素B12的必要成分，参与核酸的合成过程；铁(Fe)参与组成血红蛋白、细胞色素等，参与氧的运输和呼吸作用中的电子传递过程等。
3、维持生物体内的平衡。体内平衡是使细胞具有稳定的结构和功能，使生物能维持正常的代谢和生理活动的必要条件。有关体内平衡的内容很复杂，情况多变。其中的3个主要方面与无机盐含量的稳定密切相关。
(1)渗透压平衡：细胞内外的无机盐的含量是维持细胞渗透压的重要因素。
(2)酸度平衡(即pH平衡)：pH调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响着细胞组成物的所有特性以及在细胞内发生的一切反应。例如，各种蛋白质对于pH的改变非常敏感，人体血浆pH降低0、5时，人就立即发生酸中毒。无机离子如HPO42-／H2PO4-和H2CO3／HCO3-等，组成重要的缓冲体系来调节并维持pH平衡。
(3)离子平衡：动物细胞内外的Na+／K+／Ca2+的比例是相对稳定的。细胞膜外Na+高、K+低，细胞膜内K+高、Na+低。K+、Na+这两种离子在细胞膜内外分布的浓度差，是使细胞保持反应性能的重要条件。此外，在细胞膜外Na+多、Ca2+少时，神经细胞就会失去稳定性，对于外来刺激就会过于敏感。
糖类的分布和功能糖类是生物体的主要能源物质和重要的组成成分，在自然界中分布极广，几乎所有的动物、植物、微生物的体内都有它，尤以存在于植物体内的为最多，约占植物体干重的80%。在植物体内，构成根、茎、叶骨架的主要成分是纤维素多糖。在植物种子或果实里的主要储存物质，如淀粉、蔗糖、葡萄糖、果糖等都属于糖类。在动物血液中的血细胞内，也有葡萄糖或由葡萄糖等单糖缩合成的多糖存在，在肝脏、肌肉里的多糖是糖元。人和动物的组织器官中所含的糖类，不超过身体干重的2%。微生物体内的含糖量约占身体干重的10%～13%，其中有的呈游离状态，有的与蛋白质、脂肪结合成复杂的物质，这些物质一般存在于细胞壁、黏液或荚膜中，也有的形成糖元或类似淀粉的多糖存在于细胞质中。
糖类的功能有以下几点。(1)糖类是生物体的主要能源和碳源物质：糖类物质可以通过分解而放出能量，这是生命活动所必需的。糖类还可以在生物体内转化成其他化合物(如某些氨基酸、核苷酸、脂肪酸等)，并提供碳原子和碳链骨架，是构成组织和细胞的成分。(2)糖类与生物体的结构有关：纤维素和壳多糖都不溶于水，有平坦伸展的带状构象，并且堆砌得很紧密，所以它们彼此之间的作用力很强，适于作强韧的结构材料。纤维素是植物细胞壁的主要成分。壳多糖是昆虫等生物体外壳的主要成分。细菌的细胞壁由刚性的肽聚糖组成，它们保护着细胞膜免受机械力和渗透作用的损伤。细菌的细胞壁还使细菌具有特定的形状。(3)糖类是储藏的养料：糖类以颗粒状态储存于细胞质中，如植物的淀粉、动物肝脏和肌肉中的糖元。(4)糖类是细胞通讯识别作用的基础：细胞表面可以识别其他细胞或分子，并接受它们携带的信息，同时细胞也通过表面上的一些大分子来表现其本身的活性。细胞与细胞之间的相互作用，是通过一些细胞表面复合糖类中的糖和与其互补的大分子来完成的。(5)糖类具有保护作用：黏膜分泌的黏液中有黏稠的黏多糖，可以保护的表面。关节腔的滑液就是透明质酸经过大量水化而形成的黏液。
磷脂和糖脂磷脂是构成生物膜的主要成分。它广泛分布在动植物组织中。磷脂在动物体内多存在于脑和神经组织中，在心脏和肝脏中的含量也不少；植物的种子中含磷脂也比较多，如大豆种子的磷脂达2%。磷脂大多不溶于丙酮，不溶于水，但像亲水胶体一样，能在水中膨胀并形成乳状液或胶体溶液。磷脂的种类很多，有卵磷脂、脑磷脂、神经磷脂等。
卵磷脂又称蛋黄素，大量存在于各种动物的组织和器官中，尤其在蛋黄、脑、肾上腺、红细胞中的含量较多。蛋黄中卵磷脂的含量可达8%～10%。许多种种子，如大豆、向日葵的种子也含有卵磷脂。
糖脂是一类具有一般脂质溶解性质的含糖脂质，包括脑糖脂、神经节糖脂、甘油醇糖脂等。
磷脂和糖脂都是构成生物膜的磷脂双分子层结构的基本物质，也是某些生物大分子化合物(如脂蛋白和脂多糖)的组成成分。
类固醇和固醇类固醇又称“甾族化合物”，是环戊烷多氢菲类化合物的总称，一般具有重要的生理作用，在自然界广泛分布，也有人工合成的。类固醇的主要种类和分布情况如下。
1、自然界存在的
(1)固醇类。固醇又称“甾醇”，是含羟基的环戊烷骈全氢菲类化合物的总称，以游离状态或同脂肪酸结合成酯的状态存在于生物体内，最重要的有胆固醇、豆固醇和麦角固醇(表1-2)。
表1-2固醇的主要种类和分布情况
类别
固醇名称
分布
动物固醇
胆固醇
脊椎动物体内
7-脱氢胆固醇
皮肤和毛发内
粪固醇
动物粪便中
植物固醇
麦固醇
麦芽中
豆固醇
大豆中
谷固醇
高等植物中分布很广
酵母固醇
麦角固醇
麦角、酵母菌和毒菌内
(2)固醇衍生物。常见的有：强心苷，如洋地黄毒素，存在于洋地黄植物的叶中，是一种强心药；蟾毒素，是蟾蜍分泌的毒素，可作药用；胆酸、胆汁酸组成的胆汁；肾上腺皮质激素、昆虫的蜕皮激素、性激素(包括雌激素、孕激素和雄激素等)，能调节动物和人体的新陈代谢及生殖、发育等生理活动。此外，维生素D有利于机体对钙、磷的吸收。肾上腺皮质激素、胆酸、性激素、维生素D等物质，在人体内都可以由胆固醇转化而来。
2、人工合成的类固醇药物如抗炎剂、促蛋白合成类固醇、口服避孕药等。
氨基酸的R基团每个氨基酸都有一个R基，R基也叫侧链基团，不同氨基酸的R基是不同的。例如，甘氨酸的R基只是一个氢原子；有些氨基酸的R基属于烃基；有些则含有某种官能团，如羟基(—OH)、巯基(—SH)、氨基(—NH2)、羧基(—COOH)等。
根据氨基酸所连接的R基化学结构的不同，可以将氨基酸分成脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、杂环氨基酸、杂环亚氨基酸四大类。
甘氨酸惟一不含有不对称碳原子的最简单的非必需氨基酸。广泛存在于蛋白质中。
丙氨酸即L-α-氨基丙酸。一种属于丙酮酸代谢体系的非必需氨基酸。
蛋白质分子的结构通常将蛋白质的结构分为一级结构、二级结构、三级结构和四级结构(图1-1)。
图1-1蛋白质分子的一、二、三、四级结构示意图
1、蛋白质的一级结构：又称为初级结构或化学结构，是指蛋白质分子中，由肽键连接起来的各种氨基酸的排列顺序。目前可以运用氨基酸自动分析仪和氨基酸顺序自动分析仪，对蛋白质的一级结构进行测定。
2、蛋白质的二级结构：蛋白质的二级结构是指蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式。近些年来，通过研究知道，蛋白质分子的多肽链本身一般不是全部以松散的线形分子状态存在于生物体内的，而是部分卷曲、盘旋成螺旋状(一般呈所谓α螺旋)，或折叠成片层状(又称β折叠)，或呈β回折(发夹回折、U形转折)，或呈无规则卷曲。蛋白质的二级结构主要依靠氢键来维持结构的稳定性。
3、蛋白质的三级结构：具有二级结构的肽链，按照一定方式进一步卷曲、盘绕、折叠成一种看来很不规则，而实际上有一定规律性的三维空间结构，叫做三级结构。这些肽链所以会卷曲、盘绕、折叠，主要是因为肽链的侧链之间的相互作用。
4、蛋白质的四级结构：具有三级结构的蛋白质分子，通过一些非共价键结合起来，而成为具有生物功能的蛋白质大分子，就是蛋白质的四级结构。构成蛋白质功能单位的每条肽链，称为亚基。亚基虽然只具有二、三级结构，但是在单独存在时并没有生物活力，只有完整的四级结构才具有生物活力。例如，磷酸化酶是由2个亚基构成的，马血红蛋白是由4个不同的亚基(2个α肽链，2个β肽链)构成的，谷氨酸脱氢酶是由6个相同的亚基构成的。
有些蛋白质分子只有一、二、三级结构，并无四级结构，如肌红蛋白、细胞色素c、核糖核酸酶、溶菌酶等。另一些蛋白质则一、二、三、四级结构同时存在，如血红蛋白、谷氨酸脱氢酶等。
调节生理活动的许多激素是蛋白质从化学本质上看，人和动物的激素可以分为4类：①氨基酸衍生物激素(如甲状腺激素、肾上腺素、血清血管收缩素)；②肽和蛋白质类激素(如脑垂体激素、胰岛素、甲状旁腺素、生长素和促肾上腺皮质激素)；③类固醇激素(如肾上腺皮质激素、性激素)；④脂肪酸衍生物激素(如前列腺素)。
肽和蛋白质类激素，包括许多种激素。下面重点介绍胰岛素、生长素和促肾上腺皮质激素。
1、胰岛素：胰岛素是胰腺内的胰岛β细胞，全国公务员共同天地所产生的一种激素。胰岛素是一种相对分子质量较小的蛋白质，在有锌和其他金属离子存在时，胰岛素分子可以围绕这些离子形成聚合体。在调节糖类、脂肪和蛋白质的代谢中具有十分重要的作用。
[关键词] 没食子酸丙酯；代谢产物；代谢途径；液质联用；赤芍；显效形式
[收稿日期] 2013-05-28
[基金项目] 国家自然科学基金重点项目（30830120）；中国博士后科学基金项目（20080430293）
[通信作者] 蔡少青，Tel/Fax： （010）82801693，E-mail： ；徐风，Tel/Fax： （010）82802534，E-mail：
[作者简介] 梁静，博士，主要从事天然药物的体内代谢研究，E-mail：
没食子酸丙酯，是常用中药赤芍的有效成分之一[1]。笔者前期对赤芍的体内代谢进行了较为系统的研究，从灌胃赤芍后的大鼠尿液和血浆中共鉴定出15个吸收成分和90个代谢产物，推测其中31个代谢产物可能来自于赤芍中的没食子酸类成分[2]。没食子酸丙酯最早由我国学者对赤芍有效成分没食子酸进行结构修饰而得到，较没食子酸具有更强的生物效应[3]。其具有抗氧化作用[4]，抗血小板聚集作用[5]，对大鼠缺血再灌注时心肌线粒体功能具有保护作用[3]，同时有报道称没食子酸丙酯可改善荷瘤鼠血液凝固状态和血小板功能而实现其抗肿瘤作用[6]。Nakagawa Y等认为肝细胞可将没食子酸丙酯代谢为没食子酸、4-O-甲基-没食子酸、没食子酸二聚体[7]。叶蕻芝等认为在人工胃、肠液中没食子酸丙酯稳定，在小鼠肝微粒体液中代谢明显[8]。进行没食子酸丙酯的体内代谢研究有助于阐明其代谢产物和代谢途径，进而揭示它在体内的存在形式，这对于确定没食子酸丙酯的体内显效形式及药理作用机制，对于预测潜在的药物相互作用具有重要意义。
1 材料
岛津Shimadzu LC-MS-IT-TOF液质联用仪：由2个LC-20AD输液泵、1个LC-20AB输液泵、CBM-20A系统控制器、脱气单元DGU-20A3、可制冷自动进样器SIL-20AC、柱温箱CTO-20A、二极管阵列检测器SPD-M20A、ESI离子源、离子阱-飞行时间质谱系统等模块构成。数据的采集和处理采用Shimadzu公司的LCMSSolution Version 3、60、361软件、分子式和元素组成预测采用Formula Predictor和Accurate Mass Calculator软件。
乙腈（HPLC级，美国Fisher公司）；甲酸（HPLC级，Mreda Technology），甲醇（色谱纯，天津大茂化工厂），去离子水（18、2 MΩ，经Milli-Q纯水净化系统纯化），CMC-Na（分析纯，科贸化学试剂有限公司）。取血管（3、8%枸橼酸钠1∶4，河北鑫乐科技有限公司）。
没食子酸丙酯（批号F20090707）和没食子酸甲酯 （批号F20110318）均购自国药集团化学试剂有限公司；没食子酸（批号20110905）购自上海展舒化学科技有限公司；3-O-甲基-没食子酸（批号00013562-023）与没食子酸乙酯（批号WZGYC-0G） 均购自百灵威科技有限公司。
SD大鼠，雄性，体重250～300 g，购于北京大学医学部动物科学部。所有动物实验均得到北京大学医学部伦理委员会的许可，许可证号LA2011-058。
2 方法
2、1 没食子酸丙酯溶液配制 将没食子酸丙酯混悬于0、5% CMC-Na溶液中，使用前再次涡旋混匀。
2、2 生物样品的收集与处理 把12只大鼠随机分为空白组和给药组，每组6只大鼠，分组后即放入代谢笼中进行饲养，先适应7 d。之后灌胃给药3 d，每天1次，剂量为500 mg・kg-1大鼠体重，空白组给同样体积的0、5% CMC-Na溶液，给药期间正常给水给食。
第1次和第2次给药后收集24 h内的尿液，每天收集之后置-30 ℃冰箱保存，最终将收集到的尿液用旋转蒸发仪在50 ℃浓缩至干，取其中1、00 g加4 mL甲醇超声提取30 min，5 000 r・min-1离心15 min，取上清液，过0、45 μm滤膜，待液质分析。
在第3次给药后，分别在给药后0、5，1，1、5 h取2只大鼠，腹腔注射水合氯醛麻醉，心脏穿刺取血，将所取全血于3 000 r・min-1离心15 min，取上清液，从中取5 mL，加20 mL（4倍量）甲醇超声20 min，5 000 r・min-1离心15 min去除蛋白，取上清液，用旋转蒸发仪在40 ℃浓缩至干，加5 mL甲醇过0、45 μm滤膜，用氮气吹干，加200 μL甲醇超声30 min，5 000 r・min-1离心15 min，取上清液以备液质分析。
2、3 液质分析条件 HPLC检测条件：Phenomenex Gemini C18色谱柱（4、60 mm×250 mm，5 μm）；柱温35 ℃；进样体积5 μL；流动相A-0、1%甲酸，B-乙腈；流速1、00 mL・min-1，分流为0、20 mL・min-1后进入质谱；洗脱梯度0～12 min，0% B；12～33 min，0～8% B；33～37、5 min，8% B；37、5～52、5 min，8%～12% B；52、5～82、5 min，12%～25%；82、5～105 min，25%～60% B；105～120 min，60%～100%B。
质谱检测条件为ESI离子源；MS1～MS3检测范围（m/z）为50～1 000；离子累积时间，20～30 ms；雾化气（氮气）流速，1、5 L・min-1；曲型脱溶剂管和加热块温度，200 ℃；CID能量50%；检测器电压，1、70 kV；干燥气（氮气）压力，98、0 kPa；检测模式，正、负离子切换检测。
3 结果
3、1 对照品质谱裂解特征 为了鉴定没食子酸丙酯的体内代谢产物，本研究通过质谱技术研究对照品没食子酸丙酯、没食子酸乙酯、没食子酸甲酯、3-O-甲基-没食子酸、没食子酸的质谱裂解规律，并比较了同分异构体没食子酸甲酯和3-O-甲基没食子酸的质谱裂解特征，发现二者的差异在于：负离子检测模式下特征离子m/z 168、00和m/z 124、02的相对丰度不同，没食子酸甲酯特征离子m/z 124、02的相对丰度比m/z 168、00的相对丰度高，而3-O-甲基-没食子酸特征离子m/z 124、02的相对丰度比m/z 168、00的相对丰度低。3-O-甲基没食子酸的二级质谱中，可以观察到准分子离子[M-H]-直接失去CO2生成的m/z 139、04离子，而没食子酸甲酯的二级质谱中则无该离子出现。据此可以区分二者。
3、2 对照品紫外（UV）谱特征 文献报道没食子酸类化合物（没食子酸、没食子酸甲酯、五没食子酰基葡萄糖）在215，273 nm处显示没食子酸骨架的特征吸收[9]。没食子酸的二相代谢产物没食子酸硫酸酯的UV谱未发生明显变化，但没食子酸脱羧基的代谢产物UV谱的215 nm吸收峰消失，甲基化代谢产物270 nm吸收峰紫移至255 nm[10]。作者利用HPLC-DAD对没食子酸丙酯、没食子酸乙酯、没食子酸甲酯、3-O-甲基-没食子酸、没食子酸的UV谱进行研究，发现他们的UV特征同上述文献报道一致，也在215，273 nm处显示没食子酸骨架的特征吸收。
3、3 大鼠含药血浆及尿液中没食子酸丙酯代谢产物的分析鉴定 采用液质联用技术，从灌胃没食子酸丙酯的大鼠尿液中鉴定代谢产物33个，从含药血浆中鉴定代谢产物20个，除去相同的代谢产物，共鉴定37个没食子酸丙酯代谢产物（表1）。除没食子酸、4-O-甲基-没食子酸外，其他35个代谢产物均为没食子酸丙酯的新代谢产物。其中22个化合物的各种可能的结构在SciFinder美国化学文摘数据库中均未能查到，因此推测这22个化合物为新化合物。这些代谢产物的主要结构类型有：没食子酸丙酯的硫酸酯化、甲基化和葡萄糖醛酸化产物，没食子酸丙二醇酯的硫酸酯化产物，没食子酸的甲基化、硫酸酯化和葡萄糖醛酸化产物，焦没食子酸的甲基化、硫酸酯化和葡萄糖醛酸化产物，这些代谢产物的发现有助于揭示没食子酸丙酯在大鼠体内的直接显效形式。各代谢产物的鉴定过程如下。
M1，M2，M5，M6：在负离子模式下，M1，M2，M5，M6的准分子离子[M-H]-分别为m/z 387、092 6，387、096 5，291、016 4，m/z 291、017 2，预测其分子式 表1 大鼠含药尿液和血浆中没食子酸丙酯代谢产物的液质数据 （负离子模式下）
Table 1 The LC-MS data obtained in negative ion detection mode （NI） for metabolites of propyl gallate in urine and plasma of rats
注：1）新化合物；2）与赤芍代谢产物相同；+、检测到；-、未检测到。
分别为C16H20O11，C16H20O11，C10H12O8S，C10H12O8S。在二级质谱图中，可见它们分别通过丢失C6H8O6（176、02），C6H8O6（176、02），SO3（79、95），SO3（79、95）中性片段而得到的母核离子[aglycon-H]-（ m/z 211、06），预测母核的分子式为C10H12O5，据此推测M1和M2为C10H12O5的葡萄糖醛酸结合物，M5和M6为C10H12O5的硫酸结合物。母核离子进一步裂解产生特征碎片离子m/z 169、01，m/z 125、02，与没食子酸丙酯的裂解特征一致，据此确定M1和M2为没食子酸丙酯葡萄糖醛酸苷，M5和M6为没食子酸丙酯硫酸酯。此外，M1与M2为同分异构体，二者质谱裂解规律一致，但在反相HPLC上的保留时间不同，根据ClogP规律[2]，推测保留时间相对比较大的M1（tr 85、87 min）为没食子酸丙酯-3-O-葡萄糖醛酸苷（ClogP-0、179 579），M2（tr 69、592 min）为没食子酸-4-O-葡萄糖醛酸苷（ClogP-0、499 579）。M5和M6为同分异构体，二者质谱裂解特征一致，根据ClogP规律，推测保留时间较大的M6（tr 123、893 min）为没食子酸丙酯-3-O-硫酸酯（ClogP 0、485 721），M5 （tr 104、357 min）为没食子酸丙酯-4-O-硫酸酯（ClogP0、415 721）。
M3和M4：在负离子一级质谱图中，M3和M4在m/z 401、10处显示相同的准分子离子[M-H]-，预测它们的分子式为C17H22O11。在二级质谱图中，可观察到准分子离子能丢失C6H8O6 （176、02）中性片段，推测二者为葡萄糖醛酸结合物。经与M1，M2母核的质谱裂解特征比较，推测M3和M4的母核为甲基化没食子酸丙酯。同时根据ClogP规律，最终推测M3（tr 75、343 min）为4-O-甲基没食子酸丙酯葡萄糖醛酸苷（ClogP-0、499 579），M4（tr 80、833 min）为3-O-甲基没食子酸丙酯葡萄糖醛酸苷（ClogP-0、179 579）。
M8，M9，M10：在负离子一级质谱图中，M8，M9，M10的准分子离子[M-H]-分别为m/z 271、003 1，277、002 3，m/z 373、079 4。在二级质谱图中，可观察到准分子离子分别通过丢失SO3（79、95），SO3（79、95），C6H8O6 （176、02）中性片段得到相同的母核离子[aglycon-H]-（m/z 197、04），据此预测母核的分子式为C9H10O5，推测母核可能为没食子酸乙酯或二-O-甲基没食子酸。在多级质谱图中，母核离子进一步裂解产生特征碎片离子m/z 182、02，167、00，与没食子酸乙酯的质谱裂解特征不一致，从裂解规律可以判断母核为二-O-甲基没食子酸。根据以上信息，推测M8和M9为二-O-甲基没食子酸硫酸酯，M10为二-O-甲基没食子酸葡萄糖醛酸苷。
M12，M14，M15，M16：在负离子模式下，M12，M14，M15，M16的准分子离子[M-H]-分别为m/z 262、986 3，342、942 4，m/z 359、061 3，359、061 5。它们分别通过丢失SO3（79、95），2个SO3（79、95）， C6H8O6（176、02）和C6H8O6（176、02）中性片段产生相同的母核离子[aglycon-H]-（m/z 183、03），据此预测母核的分子式为C8H8O5。母核离子进一步裂解产生特征碎片离子m/z 183、03，168、00，124、02，139、04，与甲基没食子酸质谱裂解特征一致，且M12的UV谱与4-O-甲基没食子酸的UV谱一致（图1），根据文献报道[10]，硫酸酯化对化合物的UV谱没有影响，因此可以判断M12为4-O-甲基没食子酸硫酸酯。M14为4-O-甲基没食子二酸硫酸酯。根据文献[10]和M15，M16的质谱裂解特征，推测M15和M16为甲基化没食子酸-葡萄糖醛酸苷，根据ClogP规律，最终推测M15（tr 26、888 min）为4-O-甲基-没食子酸-葡萄糖醛酸苷（ClogP-1、593 48），M16（tr 31、975 min）为3-O-甲基-没食子酸-葡萄糖醛酸苷（ClogP-1、493 48）。
A、M12；B、4-O-甲基没食子酸。
图1 M12和4-O-甲基没食子酸的紫外图谱
Fig、1 The UV spectra of M12 and 4-O-methylgallic acid M18，M19，M20，M21：M18，M19，M20的准分子离子[M-H]-分别为m/z 345、045 1，345、046 3，248、971 2，248、971 1，据此预测它们的分子式分别为C13H14O11，C13H14O11，C7H6O8S，C7H6O8S。在多级质谱图中，它们显示相同的母核离子[aglycon-H]-（ m/z 169、01），经确认母核为没食子酸，根据它们的特征中性丢失，可以确定M18和M19为没食子酸葡萄糖醛酸苷，M20和M21为没食子酸硫酸酯。根据ClogP规律，最终推测在反相HPLC上具有较大保留时间（tr 27、455 min）的M19为没食子酸-3-O-葡萄糖醛酸苷（ClogP-1、728 59），M18（tr 18、858 min）为没食子酸酸-4-O-葡萄糖醛酸苷（ClogP-2、048 59）。
M23，M24，M25：在负离子模式下，M23，M24，M25的准分子离子[M-H]-分别为m/z307、010 6，307、010 5，307、0107，预测它们的分子式为C10H12O9S，经丢失SO3（79、95）中性片段产生母核离子[aglycon-H]-（ m/z 227、056 2），母核离子进一步丢失C3H6O，产生特征碎片离子m/z 169、01，根据碎片离子m/z 169、01的元素组成可以确定其为没食子酸，根据以上信息确定母核离子为没食子酸丙二醇酯，结合特征中性丢失，最终确定M23，M24，M25为没食子酸丙二醇酯-硫酸酯。
M26和M28：在负离子模式下，M26和M28的准分子离子[M-H]-分别为m/z 204、982 3，301、055 2。在二级质谱图中，可见它们分别通过丢失SO3（79、95）和C6H8O6（176、02）中性片段产生相同的母核离子[aglycon-H]-（m/z 125、02），推测母核的分子式为C6H6O3，判断母核为焦没食子酸，最终推测M26为焦没食子酸硫酸酯，M28为焦没食子酸葡萄糖醛酸苷。
M37：在负离子一级质谱图中，M37在m/z 315、073 2处显示准分子离子[M-H]-，在二级质谱图中，可看到母核离子m/z 139、045 6（元素组成：C7H8O3）和葡萄糖醛酸片段的特征离子m/z 175、028 2，说明该化合物为葡萄糖醛酸结合物。母核离子通过丢失CH3游离基产生碎片离子m/z 124、021 4，根据元素组成，可以判断母核为甲基化焦没食子酸。最终推测M37为O-甲基焦没食子酸葡萄糖醛酸苷。
此外，采用与对照品或者参考文献[2]中的液质数据进行对比的方法，对代谢产物M7，M11，M13，M17，M22，M27，M29～M36进行了鉴定（表1）。
3、4 没食子酸丙酯在大鼠体内的代谢产物谱研究 采用液质联用技术，从大鼠含药尿液和血浆中共鉴定出37个没食子酸丙酯的代谢产物，发现主要的代谢反应类型有：羟基化、脱羧、甲基化、硫酸酯化和葡萄糖醛酸化。根据代谢产物的结构特点及代谢反应类型，推测没食子酸丙酯在大鼠体内的代谢途径（图2）。
图2 没食子酸丙酯在大鼠体内的代谢产物及代谢途径
Fig、2 The metabolites and proposed metabolic pathways of propyl gallate in rats3、5 通过对比没食子酸丙酯和赤芍的代谢产物，归属赤芍代谢产物的来源 前期作者推测赤芍代谢产物中有31个可能来自没食子酸类成分[2]。本研究鉴定了37个没食子酸丙酯的代谢产物，通过对比HPLC保留时间以及多级质谱数据，发现有17个和前期报道的赤芍代谢产物相同（表1）。这表明，没食子酸丙酯确实是赤芍的这些代谢产物的原型成分之一。
4 讨论
在本研究中作者采用了HPLC-DAD-ESI-IT-TOF-MSn技术从复杂的生物样品中筛选和鉴定没食子酸丙酯的代谢产物，该技术具有如下优点：首先ESI源质谱适合检测中高极性的化合物（代谢产物的极性通常较大），且它是一种浓度型的检测器，因而可不受样品量的影响，在药物代谢分析中有很好的应用；同时IT-TOF复合型质谱仪灵敏度好、分辨率高，具有高达十级质谱（MS10）的准确质量测定功能，可以精确测定各级离子的质量数并推测元素组成，为代谢产物的结构鉴定提供方便。
本研究共鉴定了没食子酸丙酯的代谢产物37个，其中17个代谢产物和作者前期报道的赤芍的代谢产物相同[2]。这表明赤芍的31个可能来自于没食子酸类成分的代谢产物中，有17个可以来自于没食子酸丙酯，而另外14个代谢产物则可能来自于没食子酸丙酯之外的其他没食子酸类成分，如没食子酸、没食子酸乙酯，或者以没食子酸为基本单元的可水解鞣质等。因此本研究结果为归属赤芍在大鼠体内代谢产物的原型成分来源提供了重要依据。
药物进入体内后在各种代谢酶的作用下，产生各类结构形式的代谢产物。代谢产物中有些可能具有活性。它们到达相应的靶点后，进而发挥药理作用，因此对药物的体内代谢进行研究，有助于揭示药物的体内显效形式，进而揭示其药效机制。本研究鉴定了没食子酸丙酯的代谢产物37个，其中新代谢产物35个，新化合物22个。这些代谢产物有可能对没食子酸丙酯的体内药理作用也有重要贡献，其中M17（没食子酸）具有多种生物活性报道，可能为其显效形式。
本研究从大鼠血浆中检测到了20个代谢产物，从尿液中则检测到了33个代谢产物，说明尿液更有利于代谢产物的分析鉴定。此外，焦没食子酸类代谢产物主要存在于尿液中，在含药血浆中几乎不存在，据此，作者推测没食子酸丙酯的脱羧基反应可能主要发生在没食子酸丙酯及其代谢产物随血液循环最终进入肾脏之后的环节。本研究为阐明没食子酸丙酯的体内代谢途径和显效形式奠定了基础，同时对其安全用药和药理机制研究均具有一定参考价值。
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Metabolite profiling of propyl gallate in rat plasma and urine by
HPLC-DAD-ESI-IT-TOF-MSn technique
LIANG Jing， XU Feng， SHANG Ming-ying， LIU Guang-xue， WANG Xuan， CAI Shao-qing
（State Key Laboratory of Natural and Biomimetic Drugs， School of Pharmaceutical Sciences，
Peking University， Beijing 100191， China）
[Abstract] To make a clear understanding of the in vivo metabolism of propyl gallate in rats and determine the original pounds of the metabolites of Paeoniae Radix Rubra （PRR）， the urine and plasma of the rats administrated with propyl gallate were collected， and then the HPLC-DAD-ESI-IT-TOF-MSn technique was applied to screen and identify the metabolites of propyl gallate from these bio-samples、By paring the collected LC-MS data， the origin of the metabolites of PRR were confirmed、Finally， 33 metabolites of propyl gallate were identified from urine sample， and 20 metabolites of propyl gallate were identified from the plasma sample、In total， 37 metabolites of propyl gallate were identified， and 17 of them were identical to the metabolites of PRR、They are mainly the phase II metabolites of propyl gallate， 3-hydroxypropyl 3，4，5-trihydroxybenzoate， gallic acid and pyrogallol、Phase I reactions （decarboxylation， hydroxylation） and phase II reactions （sulfation， glucuronidation and methylation） were observed as the main metabolic pathways of propyl gallate、In this research， the in vivo metabolism of proply gallate was reported for the first time and 37 metabolites were identified， among which 35 were new metabolites of propyl gallate， and 20 were new pounds、The results demonstrated that 17 metabolites of PRR can be formed from propyl gallate、This will enhance our understanding of the metabolism and Effective forms （the truly active structures） of propyl gallate and PRR、