Identifying medically relevant xenon protein targets by in silico screening of the structural proteome
通过结构蛋白质组的计算机筛选鉴定医学相关的氙蛋白靶点
稀有气体如氦 (He)、氖 (Ne)、氩 (Ar)、氪 (Kr) 和氙 (Xe) 在正常条件下几乎不形成分子化合物，其化学性质的惰性使得早期的生物学研究主要关注它们在血液和油脂中的溶解度。自1951年首次研究氙气的生物学作用以来，研究发现这些气体表现出多种生物学效应，包括抗成瘾、组织保护、麻醉、神经保护、记忆影响、镇痛以及抑制细胞凋亡等。氙气的主要作用机制已被确定为N-甲基-D-天冬氨酸受体的拮抗作用，但其其他生物活性仍待进一步探索。为了更深入地理解稀有气体的生物和医学特性，澳大利亚莫纳什大学药学科学研究所的David A. Winkler研究员团队在【医学气体研究】杂志（英文）Medical Gas Research上发表题为「Identifying medically relevant xenon protein targets by in silico screening of the structural proteome」的原著论文（DOI: 10.4103/2045-9912.333858）。该团队对蛋白质数据库中的约13万种蛋白质进行了计算机筛选，研究了五种稀有气体的潜在结合位点，共完成了65万次蛋白质-配体计算。通过与已知的氩气、氪气和氙气的结合实验结构对比，验证了计算方法的准确性。这项研究提供了对氙气与蛋白质相互作用的初步见解，并提出了一种数据分析方法，以揭示新的生物活性。本团队展示了如何利用计算方法从海量数据中筛选出最有潜力的氙气靶标，并探讨了对精氨酸酶和碳酸酐酶的抑制作用。此研究为未来发现氙气诱导的生物活性奠定了基础，可能带来治疗勃起功能障碍、慢性阻塞性肺病、青光眼、癫痫、痴呆等神经系统疾病的新疗法；也为未来药物开发提供了新的方向，并展示了计算方法在探索稀有气体生物活性中的应用潜力。
关键词： 结合位点；计算对接；酶；医学应用；蛋白质结合；结构生物学；虚拟筛选；氙
引用本文 ：Winkler DA, Katz I, Warden A, Thornton AW, Farjot G. Identifying medically relevant xenon protein targets by in silico screening of the structural proteome. Med Gas Res. 2023 Jan-Mar;13(1):33-38. doi: 10.4103/2045-9912.333858. PMID: 35946221; PMCID: PMC9480358.
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Argon pharmacokinetics: a solubility measurement technique
氩的药代动力学：一种溶解度测量技术
惰性气体氩气已表现出生物活性，可作为多种治疗适应症的医疗干预手段。由于其神经保护特性，氩气已被视为新生儿脑病降温的补充治疗方法。氩气通气不会导致心率、血压、脑氧饱和度、皮层脑电活动或血气值发生显著变化。在药代动力学研究中，对目标分子及其代谢产物在血液中的浓度进行测量是一项基础而关键的工作。相应地，在氩气作为药物的研究与开发中，评估其在血液中的溶解度是必不可少的步骤，这有助于我们更好地理解氩气在临床应用中的潜力和限制。法国巴黎萨克雷大学的Lemaire Joël研究团队在【医学气体研究】杂志（英文）Medical Gas Research上发表题为「Argon pharmacokinetics: a solubility measurement technique」的原著论文（DOI: 10.4103/2045-9912.351106）。本文报告了一种基于质谱法测量液体（包括血液）中氩气溶解度的技术的开发，该技术将进一步用于氩气的药代动力学测试。与顶空气相色谱法不同，该方法的实验结果对离开液体样品的总摩尔数敏感，而不是对与液相平衡的气相氩气浓度敏感。基于原型，报告了使用环境空气、水和兔子血液进行的灵敏度实验的结果。限制反映了原型的开发，系统的调整可能会影响输出。该技术的其他限制来自需要采取特殊预防措施以将含氩样品与周围大气隔离，以及测量时间相对较长。对于血液测量，需要运输样品（在冰上）并储存重复实验样品数小时。初步测试表明，血液样本中的一些不稳定性可能是由于注射器的气体泄漏而发生的。由于目标是利用该系统分析动物（特别是猪）药代动力学测试期间采集的血液样本，因此使用该技术的一个关键限制是执行每次测量所需的时间（包括设置和冲洗在内近 2 小时）。因此，药代动力学测试的采样点数量将受到限制。尽管本文描述了局限性，但四极质谱气体分析仪的技术和原型将能够通过分析血液样本推断氩气药代动力学。
关键词 ：氩气；血液；气体溶解度；顶空；稀有气体；分配系数；药代动力学；四极杆质谱法
引用本文： Lemaire J, Heninger M, Louarn E, Katz I, Tissier R, Chalopin M, Farjot G, Milet A. Argon pharmacokinetics: a solubility measurement technique. Med Gas Res. 2023 Oct-Dec;13(4):208-211. doi: 10.4103/2045-9912.351106. PMID: 37077120; PMCID: PMC10226686.
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Argon pharmacokinetics: measurements in pigs and analysis in humans using a physiologically based pharmacokinetics model
氩气药代动力学：使用基于生理学的药代动力学模型在猪身上进行测量，并在人体内进行分析
氩气作为一种惰性气体，已在多种实验条件下展现出抗缺血和抗炎特性。例如，Silachev等人的研究表明，吸入氩气-氧气混合物能够显著减少中风大鼠模型中的脑损伤体积，并降低神经功能缺损的严重程度。
药代动力学是研究药物在体内随时间变化的科学，对于药物发现、开发及上市后监控至关重要。尽管已有基于生理的氩气药代动力学模型，实验数据仍然不足。因此，验证这些理论数学模型尤为重要。法国液态空气桑特国际公司联合法国蒙彼利埃生物医学研究机构和巴黎萨克雷大学多个研究团队在【医学气体研究】杂志（英文）Medical Gas Research上发表题为「Argon pharmacokinetics: measurements in pigs and analysis in humans using a physiologically based pharmacokinetics model」的原著论文（DOI: 10.4103/mgr.mgr_20_23）。本研究旨在探讨使用机械通气的麻醉幼猪进行氩气的 PK 研究，并扩展验证基于文献中氙气数据和猪的新数据的氩气药代动力学模型。研究的关键发现包括：1) 动脉血浓度的快速吸收和清除（方波模式）；2) 个体间差异对药代动力学的影响微乎其微。特别是，模型结果与标准成年男性的AUC仅相差0.17%，且AUC与给药时间成正比。虽然在猪实验中，模型结果的半衰期（T1/2）被低估，但这种低估不会影响整体药代动力学分析。脑部药代动力学与动脉血药代动力学非常相似，尽管氙气能更快速穿过血脑屏障，但氩气在氩气药代动力学模型中预测的大脑T1/2约为100秒。尽管氩气和氙气都被列为世界反兴奋剂机构禁止的物质，但由于氩气的环境浓度较高，反兴奋剂检测几乎不可能。模拟中所有隔间的初始氩气浓度为零，符合猪的实验数据。氩气的PK研究显示其在临床给药中的稳定性较高，虽然一些数据不确定性存在，但对临床应用的影响可以忽略不计。总的来说，本研究首次测量了幼猪体内氩气的药代动力学数据，并验证了用于分析人类氩气药代动力学模型。研究结果表明，氩气的稳健和稳定的药代动力学特性有利于精确给药，并可推广应用于其他适应症和患者群体。
关键词： 吸收；分布；消除；顶部空间；机械通气；代谢；分配系数；灌注限制模型；生理学模型；四极子；氙
引用本文： Katz I, Tissier R, Kohlhauer M, Lemaire J, Hamlin A, Chalopin M, Farjot G, Milet A. Argon pharmacokinetics: measurements in pigs and analysis in humans using a physiologically based pharmacokinetics model. Med Gas Res. 2024 Mar 28;14(4):206–12. doi: 10.4103/mgr.mgr_20_23. PMCID: PMC11257179.
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关于MGR杂志
Medical Gas Research (MGR) 【医学气体研究】杂志（https://www.medgasres.com/），是一本专注医学气体与人体健康及相关疾病研究的经同行评议的国际开放获取期刊，季刊出版。创刊于2011年，主编为美国国Loma Linda大学John H. Zhang教授。杂志目前已被多个国际重要数据库收录，包括MEDLINE/Index Medicus 数据库、Emerging Sources Citation Index（ESCI 新兴资源引文索引）/Web of Science数据库、PubMed/PubMed Central全文数据库、SCOPUS数据库等。 2024年最新JCR影响因子：3.0，位于MEDICINE, RESEARCH & EXPERIMENTAL领域Q2区。最新CiteScore：5.1，位于Anesthesiology and Pain Medicine领域Q1区。 期刊影响力得到国际认可，成为医学气体领域国际同行创新性研究成果的重要展示平台，更是医学气体科研工作者国际学术交流的重要渠道。MGR稳步推进期刊的国际化，并重视编委、作者、审稿人队伍的国际化。希望MGR杂志迅速成长为医学气体研究及转化应用领域有国际学术影响力有话语权的重要学术期刊！
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- 医学气体领域创新性的科学问题研究；
- 公共数据库和分析工具及软件在医学气体研究领域应用的研究。
