选题依据:衰老是指在体内外诸多因素(遗传、精神紧张、心理、社会、环境污染等)共同作用下,机体组织、器官的结构和功能随年龄增长发生的退行性变化,是机体各种生化反应的综合表现。随着老龄化进程的加快,衰老及衰老相关疾病严重危害老年人的健康。如何延缓衰老的进程,改善老年人的生活质量和健康水平,做到健康衰老成为医学界的重大难题之一。探索衰老机制和药物作用机制,是提高老年人健康水平和解决临床用药问题的迫切需求。黄芩为唇形科植物黄芩Scutellaria baicalensis Georgi的干燥根,用药历史悠久,具有清除自由基、抗氧化、抗炎等作用。黄芩素(baicalein)是黄芩中含量最高的黄酮类成分之一,也是黄芩的主要活性成分。黄芩素药理作用广泛,具有抗炎、抗过敏、清除自由基、解热等作用。然而,黄芩单体成分的抗衰老作用鲜见报道,且抗衰老机制尚未进行系统深入研究。网络药理学作为一门新兴学科,能够从整体和系统的角度出发,预测药物的多靶点作用机制。本课题将网络药理学应用于抗衰老化合物活性预测模型的建立和黄芩素抗衰老机制研究等方面,为药物活性预测和作用机制研究提供了新的思路和方法。目的:建立抗衰老活性预测模型,预测黄芩单体成分的抗衰老活性;明确黄芩素在模式生物果蝇(Drosophila melanogaster)中的抗衰老作用和机制;明确黄芩素在D-半乳糖(D-galactose,D-gal)致大鼠衰老模型中的作用和机制。方法:1基于网络药理学建立抗衰老化合物活性预测模型,对该模型进行验证,并应用此模型预测黄芩单体成分的抗衰老活性;2针对预测活性最强的黄芩素,以果蝇为实验动物,考察其在自然衰老模型、过氧化氢(hydrogenperoxide,H2O2)损伤模型和百草枯(paraquat)损伤模型中对果蝇寿命的影响,以及黄芩素对自然衰老果蝇摄食量、繁殖力的影响。同时,在网络药理学指导下,对黄芩素延长果蝇寿命的机制进行生化水平和基因表达水平检测;3皮下注射D-半乳糖(150 mg/kg)8周,建立大鼠衰老模型,造模的同时灌胃给予黄芩素(50 mg/kg、100 mg/kg和200 mg/kg),通过测定行为学、血清炎症介质和大脑皮层内源性代谢物变化评价黄芩素的抗衰老活性。结果:1基于网络药理学建立了抗衰老活性预测模型,使用20种具有抗衰老活性的化合物对此模型进行评价,证明该公式预测准确性高。通过口服生物利用度(oral bioavailability,OB)和类药性(drug-likeness,DL)筛选得到黄芩中24个单体化合物,对这些化合物进行抗衰老活性预测,发现黄芩素的抗衰老活性得分最高;2黄芩素能够延长自然衰老模型、H2O2损伤模型和百草枯损伤模型果蝇的寿命,其机制可能是通过提高果蝇体内过氧化氢酶(catalase,CAT)活性和还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量,抑制活性氧(reactive oxidative species,ROS)生成,降低氧化型谷胱甘肽(glutathione,GSSG)含量,增加过氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和CAT的mRNA表达水平;3黄芩素能改善D-半乳糖诱导的大鼠衰老性学习记忆障碍,抑制炎症介质的释放,并对谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、N-乙酰天冬氨酸、甘氨酸、胆碱、肌醇、肌酸、丙酮酸和乳酸10种差异代谢物有回调作用,这10种内源性代谢物主要参与氨基酸代谢和能量代谢。结论:黄芩素能延长果蝇的寿命,改善D-半乳糖诱导的大鼠衰老性学习记忆障碍,其作用机理与清除自由基、抗氧化、抑制炎症因子的释放、改善机体氨基酸代谢和能量代谢等密切相关。