开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
钙(Ca)是一种银白色的碱土金属,是人体含量最丰富的矿物质元素,在骨骼组成、肌肉收缩、细胞吞噬及酶的激活等多种生命活动中发挥重要作用。钙在人体内的吸收是指钙从消化道进入人体体液循环的过程,主要分为逆浓度梯度和逆电化学梯度的主动吸收以及被动扩散过程,但均无法达到较高的吸收率,钙缺乏已成为全球性的公共食品营养问题之一。[1]对中国人多次营养调查结果均显示,国民营养摄入中,钙是缺失最严重的营养素,而人均钙的摄入量仅为391mg/d,孕产妇、老年人和儿童缺钙则更为严重。[2]此外,随着生活水平的提高,城乡居民的膳食结构发生了巨大变化,膳食中油脂的比例不断增多。研究证实高脂膳食能够通过氧化应激导致肠道钙吸收减少和骨代谢异常[3-5]。在未来几年,伴随着“运动热”、“老龄化”、“二胎政策”等多重因素的影响,补钙食品成分的研究将日益受到重视。
殊不知,一味地补钙并不代表可以让人体吸收钙、利用钙。1945年,研究人员首次提出补钙的同时应补充维生素D,以促进钙的吸收[6]。维生素D3经肝脏25-羟化酶催化生成25-羟基维生素D3(25-OH D3),经肾脏1alpha;-羟化酶作用生成其活性形式1,25-二羟基维生素D3[1,25-(OH)2D3]。1,25-(OH)2D3可促进小肠对钙的吸收,维持钙的正常代谢及骨骼矿化。研究发现,25-OH D3(1,25D)在动物骨骼矿物化形成,体内钙的恒定中发挥着重要的作用。[7]作为调节钙磷代谢的重要激素, 1,25D生物学功能的发挥主要通过胞内的维生素D受体(VDR)介导[6-10] VDR是一种配体依赖的核转录因子,在人肠道上皮粘膜细胞中大量存在,激活VDR信号通路可增加肠道对钙的吸收。具体途径为:当游离的1,25D以弥散方式进入细胞后,可迅速转移至核内与VDR结合,作为配体引起VDR的活化(构象改变和磷酸化),与维甲酸X受体(RXR)结合形成异二聚体[11, 12]。VDR-RXR异二聚体可以结合在靶基因的转录激活区域,通过上调靶基因的转录和翻译,进一步诱导细胞中钙吸收关键基因和蛋白的表达[13]。
维生素D的获得与其他营养物质不同,仅靠日常膳食提供的量远远不能满足需要,约90%以上的维生素D是靠人体皮肤在紫外线照射下“光合作用”合成的。任何影响皮肤直接暴露于紫外线下的因素,例如高层建筑物阻挡、大气污染、云层遮挡、室外活动少等,都会导致人体维生素D营养水平低下,影响钙的吸收。因此,如何安全有效地提高体内钙的生物利用度成为广泛关注的焦点。以往研究认为,VDR配体相对保守单一;新的研究发现除了1,25D以外,还存在一些食物来源的天然生物活性物质,如姜黄素、槲皮素和gamma;-生育三烯酚等,能够作为VDR的配体激活下游信号通路,发挥重要的生物学功能[14-19]。
茯苓是多孔菌科(Polyporaceae)真菌茯苓(poria cocos (Schw.) Wolf)的干燥菌核,又名茯菟、茯苓、云苓、松苓等,主产于云南、安徽、湖北、河南、四川等地。在我国传统医学上,茯苓的药用已有两千多年历史。茯苓做药用最早记载于《神农本草经》,并将其列为上品,有“久服安魂养神,不饥延年”的作用。此外,茯苓也作为一种历史悠久的食品,早在唐朝时就有用茯苓、糯米、白术粉制成的茯苓糕,还有茯苓粥、茯苓包子。因此,茯苓不仅可以入药,也可作为我国传统的保健食品。[20]
茯苓作为中药八珍之一,性味甘、淡、平;归心、肺、脾、肾经;具有利水渗湿、健脾安神等功效。现代研究表明茯苓具有渗湿利尿、宁心安神、和胃健脾、抑菌、增强机体抗病能力及降低血糖等药理作用,被广泛应用于食品、药品以及保健品行业。[20]
茯苓中的生物活性成分主要是多糖和三萜类化合物,近年来,针对小分子茯苓三萜类化合物的生物活性及作用机理的探索是新的热点[21]
茯苓酸是中药茯苓的特有成分,也是茯苓的主要活性成分之一,具有抗氧化作用、免疫调节作用、抑制乳癌细胞/胰腺癌细胞转移、抑制NO生成、促进糖摄取等功效,但如何有效地发现其作用靶点,阐明其作用机理,成为中医药研究者的一大困扰。反向分子对接是以小分子化合物(天然产物、先导化合物及化学合成物)为探针,在已知结构的靶点数据库中搜寻可能与之结合的生物大分子,通过空间和能量匹配相互识别形成分子复合物,进而预测药物潜在的作用靶点,是药物研究开发及中药现代化进程中不可或缺的重要工具。[22]本课题拟利用基于化学信息学的反向分子对接技术预测茯苓酸潜在的作用靶点,并通过配体竞争性结合对预测结果进行体外验证,为利用茯苓开发新型钙营养强化食品的研究提供理论依据。
主要参考文献:
[1]魏凌云, 戢峻, 胡国元, 钙对生命成长的重要性及其营养功能. 微量元素与健康研究 2010, 27, 60-62.
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