随着科学技术的不断进步与市场需求的不断变化,全球化工产业的发展正在发生改变,化学工程也由过程工程逐渐向产品工程拓展。而药物作为化学产品工程的研究对象之一,对其作用机制进行研究有利于化学产品工程的发展。中药,作为一种活性天然产物,由于其具有良好的疗效,且毒副作用比较小,因此越来越受到人们的青睐,并逐渐被国际社会接受。然而,由于中药“多成分”,“多靶点”和“多通路”的特征,导致其分子作用机制研究较化学药物面临更多的困难、问题和挑战。因此,目前仍需不断尝试将新理论、新方法和新技术应用到该领域中。本论文以临床上对多类疾病具有疗效的银杏叶为例,对银杏叶活性成分的神经保护机制进行系统研究。首先,借助多种化学信息学方法开发出一套集成药物ADME筛选、靶标识别、网络构建、通路富集和药-病关联分析的银杏叶系统药理学研究框架技术,以此来获得其潜在的活性成分和作用靶标;接着,分析获得靶标的生物学功能,发现银杏叶活性成分与神经系统疾病中的缺血性脑卒中(Ischemic Stroke,IS)和抑郁关系最密切,并与失眠靶点(Histamine Receptor H1,HRH1)关联的分子数最多;最后,基于此发现,分别以银杏叶活性成分抗失眠、IS和抑郁为例,从理论计算和生物实验两方面对其神经保护机制进行了研究。主要研究内容及结果为:(1)基于分子模拟的银杏叶活性成分的抗失眠机制研究。对连接度最高的失眠靶点HRH1的新型拮抗剂进行3D-QSAR建模,获得具有良好预测能力的最优模型;组合该模型和分子对接,对银杏叶中潜在的抗失眠活性成分进行筛选,获得11个抗失眠的潜在活性分子;借助分子动力学模拟,系统地研究了这些命中化合物与其靶点的具体结合机制;最后,配体与受体的结合自由能计算结果表明在所有模拟体系中,静电作用和范德华相互作用能对体系的结合起着重要作用,从分子水平上揭示了银杏叶活性成分的抗失眠作用机制,并为进一步开发抗失眠分子提供了研究基础。(2)基于脑缺血动物模型进一步研究银杏叶活性成分的抗IS机制。采用大鼠短暂性大脑中动脉阻塞(transient middle cerebral artery occlusion,tMCAO)疾病模型观察银杏叶活性分子银杏内酯A(Ginkgolide A,GA)、银杏内酯B(Ginkgolide B,GB)、银杏内酯C(Ginkgolide C,GC)及主要由它们制成的银杏二萜内酯葡胺注射液(Ginkgo diterpene lactone meglumine injection,GDJ)对IS大鼠脑梗死体积、炎症因子和凋亡蛋白的影响。TTC染色结果显示GDJ及GA、GB和GC呈剂量依赖性减少tMCAO引起的脑梗死体积;蛋白印迹实验揭示GDJ是通过激活PI3K/AKT信号通路,抑制NF-κB信号通路来实现对IS的神经保护作用,验证了前面的理论推测;最后,结合酶联免疫吸附实验说明GDJ干预IS作用的主要机制是抗炎和抗凋亡反应。以上结果从整体动物、组织器官和分子蛋白等不同水平证明了银杏叶活性成分的抗IS作用机制。(3)基于上述研究基础和抑郁动物模型,更进一步地探讨银杏叶活性成分的抗抑郁机制。采用大鼠慢性温和不可预知应激(Chronic unpredictable mild stress,CUMS)抑郁疾病模型观察银杏叶中活性分子GB对抑郁的神经保护作用。体重、糖水偏好、高架十字迷宫、矿场实验和强迫游泳等多种行为学实验发现,GB能明显逆转由CUMS诱导的大鼠抑郁样行为;LC-MS/MS结果表明GB能让抑郁模型大鼠海马脑区内的单胺神经递质浓度变化恢复到稳态;最后,蛋白印迹结果显示GB可能通过激活CUMS大鼠海马脑内的NGF/ERK/CREB/BDNF信号通路来发挥其抗抑郁作用,从分子蛋白水平揭示了GB对抑郁的神经保护机制。总之,本论文基于多种化学信息学方法开发出一套系统药理学研究框架技术,并将其应用于传统植物药银杏叶,并以失眠、缺血性脑卒中和抑郁为例,从整体动物、组织器官和分子蛋白不同水平系统地研究了银杏叶活性成分的神经保护机制,为天然产物的神经保护机制研究提供了一个新框架,也为人类探索复杂疾病的药物干预提供了一种新方法。本论文的研究以期能促进活性天然产物的广泛研究和应用,推动祖国医药学产业的发展以造福于人类。