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第1编 系统药理学理论和技术3

第1章 系统药理学简介3

1.1 引言3

1.2 系统药理学的概念4

1.3 系统药理学的研究框架4

1.4 系统药理学的主要任务6

1.5 系统药理学和中医药6

参考文献8

第2章 中药系统药理学9

2.1 引言9

2.2 系统生物学的概念10

2.3 中药ADME／T：分子水平11

2.4 网络药理学：网络水平12

2.5 时-空多尺度动力学：细胞组织水平14

2.6 中药PBPK：器官整体水平16

2.7 中药系统药理学的研究框架18

2.8 中药“虚拟人”系统19

2.8.1 模拟药物体内过程和作用机制20

2.8.2 构建中药“虚拟人”的方法20

参考文献22

第3章 系统ADME24

3.1 引言24

3.2 药物ADME过程25

3.2.1 吸收25

3.2.2 分布26

3.2.3 代谢27

3.2.4 排泄28

3.3 计算ADME28

3.3.1 药物口服生物利用度预测29

3.3.2 肠吸收模型29

3.3.3 血脑屏障预测模型30

3.3.4 代谢预测模型31

3.4 系统ADME32

参考文献34

第4章 系统PBPK38

4.1 引言38

4.2 PBPK的定义38

4.3 PBPK的建模方法39

4.4 PBPK的适用范围及其他类型40

4.4.1 全身药代动力学模型40

4.4.2 混合生理药代药效动力学模型45

4.5 PBPK和QSAR耦合45

4.6 PBPK和系统生物学整合48

4.6.1 PBPK和生化网络耦合48

4.6.2 PBPK和疾病耦合50

参考文献51

第5章 系统毒理学53

5.1 引言53

5.2 系统毒理学的概念53

5.3 系统毒理学的主要实验技术54

5.3.1 表达谱基因芯片技术54

5.3.2 蛋白质组学分析技术54

5.3.3 代谢组学分析技术55

5.4 系统毒理学的主要数学方法55

5.4.1 模式识别方法55

5.4.2 网络分析方法56

5.4.3 药代动力学模型56

5.4.4 统计物理学方法57

5.5 系统毒理学的应用57

5.5.1 研究毒物系统水平的作用机制57

5.5.2 发现毒物生物学标志物58

5.5.3 研究毒物混合暴露效应58

5.5.4 评价毒物剂量-反应关系58

5.5.5 毒物系统性质归类和预测59

5.6 小结59

参考文献60

第6章 药物和靶点互作网络61

6.1 引言61

6.2 药物-靶点预测方法63

6.2.1 基于配体的方法63

6.2.2 基于受体的方法65

6.2.3 基于化学基因组学的方法70

6.2.4 基于药物作用后表型数据的方法72

6.2.5 基于药物-靶点网络拓扑学性质的方法74

6.3 应用75

参考文献77

第7章 疾病互作网络79

7.1 引言79

7.2 疾病网络79

7.2.1 基于系统的疾病研究状况79

7.2.2 疾病互作网络的提出80

7.2.3 疾病互作网络的研究现状80

7.3 疾病互作网络的研究方法81

7.3.1 疾病互作网络的构建原理81

7.3.2 疾病互作网络的数据库82

7.3.3 疾病互作网络的构建84

7.3.4 疾病互作网络的性质分析87

7.4 疾病互作网络的研究意义89

参考文献90

第8章 系统医学92

8.1 引言92

8.2 系统医学的概念93

8.3 系统医学的研究特点93

8.3.1 注重整体分析93

8.3.2 开展动力学研究94

8.3.3 子系统间相互作用94

8.4 系统医学是中西医结合的桥梁95

8.5 系统医学的研究方法96

8.5.1 利用表面等离子共振成像技术的抗体芯片96

8.5.2 DNA编码的抗体数据库97

8.5.3 质谱97

8.5.4 活体内分子诊断98

8.6 系统医学的发展策略98

8.6.1 医学信息科学化98

8.6.2 系统医学的基础设施99

8.6.3 开发新技术99

8.7 系统医学的应用100

8.7.1 个体化医疗100

8.7.2 应对非传染性慢性疾病100

8.8 未来展望101

参考文献103

第2编 系统药理学在中医药上的应用109

第9章 中医药基础理论109

9.1 引言109

9.2 中医药基础理论简介109

9.2.1 君臣佐使109

9.2.2 药物的配伍：相须110

9.2.3 中医气血理论111

9.2.4 中药归经理论112

9.2.5 中医整体观113

9.3 当前研究存在的困难114

参考文献116

第10章 中药作用机制系统药理学研究117

10.1 中药饮片：甘草117

10.1.1 引言117

10.1.2 研究思路和研究内容118

10.1.3 研究结果120

10.1.4 结论和展望140

10.2 中药口服方剂：复方丹参方141

10.2.1 引言141

10.2.2 研究思路和研究内容142

10.2.3 研究结果145

10.2.4 结论和展望159

10.3 中药注射液：热毒宁160

10.3.1 引言160

10.3.2 研究思路和研究内容160

10.3.3 抗炎药理学实验验证162

10.3.4 研究结果和结论164

参考文献177

第11章 中药基础理论系统药理学研究188

11.1 君臣佐使——麻黄汤188

11.1.1 引言188

11.1.2 研究思路和研究内容189

11.1.3 研究结果190

11.1.4 结论和展望207

11.2 中医心血管疾病分型207

11.2.1 引言207

11.2.2 材料和方法208

11.2.3 研究结果210

11.2.4 结论和展望220

11.3 中医气血物质基础221

11.3.1 引言221

11.3.2 科学假设和课题设计222

11.3.3 研究结果224

11.3.4 结论和展望234

11.4 中医归经物质基础235

11.4.1 引言235

11.4.2 归经理论的现代研究236

11.4.3 基于系统药理学的课题设计236

11.4.4 研究结果238

11.4.5 结论248

参考文献250

第12章 基于系统药理学的新药发现和开发264

12.1 概述264

12.2 药物分子发现265

12.2.1 引言265

12.2.2 研究思路和研究内容266

12.2.3 研究结果268

12.2.4 讨论274

12.2.5 结论和展望276

12.3 新复方开发277

12.3.1 引言277

12.3.2 研究思路和研究内容277

12.3.3 研究结果280

12.3.4 讨论和展望288

参考文献291

第13章 中医整体理论295

13.1 引言295

13.2 研究思路和研究内容296

13.2.1 药物成药性系统分析297

13.2.2 药物-靶点互作分析298

13.3 研究结果299

13.3.1 心脑欣丸活性成分筛选299

13.3.2 心脑欣丸药物-靶点相互作用302

13.3.3 多通路调控治疗心脑血管疾病308

13.3.4 多靶点、多组织、多器官的协同作用310

13.4 结论和展望312

参考文献313

第3编 系统药理学方法317

第14章 ADME／T预测317

14.1 药物口服生物利用度预测、决策系统317

14.1.1 引言317

14.1.2 药物口服生物利用度预测的主要数学模型318

14.1.3 影响药物口服生物利用度预测精度的主要因素318

14.1.4 药物口服生物利用度预测的化学计量学模型319

14.1.5 基于系统的口服生物利用度整合预测、决策技术324

14.2 大规模系统毒理学预测技术330

14.2.1 引言330

14.2.2 研究思路和研究内容331

参考文献345

第15章 大规模药物直接靶点预测和药物重定位技术349

15.1 引言349

15.2 研究思路和研究内容349

15.3 构建数据集350

15.4 建立分子描述符矩阵351

15.4.1 CDK指纹矩阵351

15.4.2 Dragon描述符矩阵351

15.5 理论和数学模型352

15.6 Z score贝叶斯网络整合353

15.7 模型评价354

15.7.1 评价方法354

15.7.2 与1NN模型比较354

15.7.3 外部数据验证354

15.7.4 实验验证355

15.8 研究结果355

15.8.1 特征分析355

15.8.2 外部数据验证357

15.8.3 靶点分类预测357

15.8.4 WES模型对比1NN模型358

15.8.5 配体结构骨架跳跃分析358

15.8.6 实验验证364

15.8.7 讨论和展望365

参考文献366

第16章 大规模药物组合预测技术368

16.1 引言368

16.2 研究思路和研究内容369

16.3 模型验证373

16.3.1 外部数据验证373

16.3.2 实验验证379

16.3.3 讨论和展望384

参考文献387

第17章 疾病-疾病关联网络分析方法390

17.1 引言390

17.2 研究思路和研究内容391

17.2.1 构建疾病相关网络数据库391

17.2.2 疾病网络的构建392

17.2.3 网络理论分析技术393

17.3 网络医学认识人类疾病394

17.3.1 人类疾病网络394

17.3.2 疾病和症状网络397

17.3.3 疾病组学网络398

17.4 结论399

参考文献400

第18章 生物系统动力学模拟和分析403

18.1 原子-分子水平的多尺度模拟方法403

18.1.1 引言403

18.1.2 QM／MM方法403

18.1.3 粗粒化方法404

18.2 系统动力学模拟方法405

18.2.1 引言405

18.2.2 网络建模方法405

18.2.3 案例：PCR动力学模拟和分析407

18.2.4 敏感性分析416

18.2.5 鲁棒性分析420

18.3 系统动力学多尺度模拟方法421

18.3.1 引言421

18.3.2 生化网络动力学模型421

18.3.3 细胞、组织多尺度模型429

参考文献443

第19章 数据库和软件447

19.1 TCMSP——中药系统药理学分析平台447

19.1.1 数据库结构448

19.1.2 中药化学成分449

19.1.3 ADME相关性质449

19.1.4 药物靶点和相关疾病450

19.1.5 TCMSP的应用451

19.2 PreDC——药物组合预测和分析数据库452

19.2.1 相关参数452

19.2.2 搜索指导454

19.2.3 在线预测药物组合457

19.3 CVDSP——心血管疾病系统药理学数据库458

19.3.1 药物相关信息459

19.3.2 靶点相关信息459

19.3.3 基因相关信息459

19.3.4 疾病相关信息460

19.3.5 网络相关信息460

19.3.6 附录材料下载466

19.4 CancerHSP——系统药理学抗癌中药数据库467

参考文献468