中藥的抗氧化作用由來已久，其中的抗氧化成分可以清除人體內自由基還原氧化物質，從而達到保護機體的作用。建立抗氧化藥物篩選模型，為從中草藥中篩選具有抗氧化和清除自由基活性的物質，對醫藥研發具有重要的意義。
建立一種高效、簡便、高度敏感的高通量抗氧化藥物篩選模型，可應用于抗氧化候選藥物的初步篩選研究。針對特定的要求和目的通過建立合適的藥物篩選模型能縮短研發周期，降低研發成本。美迪西生物醫藥在抗腫瘤、免疫性疾病、抗炎、心血管疾病、鎮痛和糖尿病等研究領域建立了相對成熟的藥物篩選模型，既包括微量、快速、高自動化的新型高通量初篩模型，又包括深入篩選的各級復篩模型，形成了高效、多層次的新藥篩選平臺。
1、中藥抗氧化作用機理
人體的衰老過程除了與遺傳有關外，也與機體內外環境中的不利因素造成機體成份，如DNA、蛋白質和脂類的損傷有關。目前認為中藥成分對機體氧化損傷的保護作用主要有以下幾個方面。
（1）清除活性氧自由基
自由基又叫游離基活性氧，自由基是一些處于激發態的含氧基團如超氧陰離子自由基、羥基自由基、烷氧基自由基等。自由基是化學性質最活潑的活性氧，它帶有的一個不成對電子是對人體毒性最大的自由基。它可以與活細胞中的任何分子發生反應而造成損害而且反應速度極快。自由基引起機體中毒的主要原因可使核酸鏈斷裂、多糖解聚和不飽和脂肪酸過氧化進而造成膜損傷、線粒體氧化磷酸化等影響。
（2）增強抗氧化酶活性
細胞在生命活動過程內不斷地產生自由基機體的抗氧化酶通過一系列的催化反應將其轉化為O2和CO2。細胞中的主要抗氧化酶是超氧化物歧化酶SOD谷胱甘肽過氧化物酶GSH-Px和過氧化氫酶CAT。
SOD是含有Cu、Zn、Mn、Fe等金屬離子是體內超氧陰離子的主要清除者將其催化分解為H2O2，H2O2也具有氧化損傷作用通過過氧化氫酶將其轉化為O2和H2O。同時H2O2也可通過GSH-Px的催化和還原型谷胱甘肽GSH反應生成H2O同時生成還原型谷胱甘肽。
（3）抗脂質過氧化，維持細胞膜穩定性
細胞中自由基對細胞的直接損傷作用主要是攻擊細胞膜上的脂質，自由基先和細胞膜上的磷脂或低密度脂蛋白LDL的不飽和脂肪酸反應，該反應產物又攻擊附近的不飽和脂肪酸最終導致鏈式反應的產生。
（4）減少DNA損傷
自由基學說認為過剩的自由基可以攻擊DNA引起DNA損傷從而引發多種疾病。對中藥抗氧化作用的研究目前在某些方面已深入到DNA分子水平。
（5）對氧化酶系活力及表達的影響
如對黃嘌呤氧化酶XO的影響，XO可將黃嘌呤催化生成尿酸鹽同該過程是缺血/再灌注損傷的一個非常重要的途徑。在機體正常生理狀態下該酶以黃嘌呤脫氫酶形式存在，在機體處于缺血狀態時黃嘌呤脫氫酶轉化為XO，當缺血組織再灌注時XO催化產生超氧陰離子導致氧化損傷。因此黃嘌呤氧化酶的含量可作為抗氧化研究的指標成分。
另外對一氧化氮及一氧化氮合酶的影響。正常生理狀態下NO在舒張血管內皮、維持機體血壓平衡方面起重要作用。但高濃度卻能和活性氧反應后產生氧化能力更高的亞硝基自由基，同時NO也可看作是一種自由基導致細胞氧化損傷。在缺血再灌注損傷時NO主要合成酶誘導型一氧化氮合酶iNOS活性增加大量NO產生而導致氧化損傷形成。
Keapl-Nrf2-ARE信號通路調節機體內多種抗氧化酶和Ⅱ相解毒酶的表達，在氧化應激反應中起著重要作用。因此利用抗氧化反應元件ARE調控熒光素酶報告基因的表達水平，可建立抗氧化藥物篩選模型。
2、抗氧化藥物篩選模型的建立
構建由ARE調控熒光素酶報告基因表達的重組質粒載體pARE-Luc-Neo。采用MTT法評價G418對Hek293的毒性作用，確定G418最佳篩選濃度為800μg/mL。使用FuGENE HD轉染試劑將pARE-Luc-Neo轉染Hek293細胞（人胚腎上皮細胞）。轉染24h后，通過G418篩選，稀釋法挑選陽性單克隆細胞株，獲得26株單克隆細胞株。單克隆細胞株經Ⅱ相解毒酶誘導劑TBHQ誘導篩選，檢測細胞中熒光素酶的活性，獲得熒光素酶高表達細胞株Hek293-ARE。
利用TBHQ、白藜蘆醇、姜黃素和穿心蓮內酯評價Hek293-ARE的篩選效果，結果表明TBHQ、白藜蘆醇、姜黃素和穿心蓮內酯對Hek293-ARE細胞中熒光素酶的表達具有良好的誘導效果，且在一定范圍內與誘導劑濃度呈劑量效應關系。從遺傳穩定性和表達穩定性兩方面驗證細胞模型的穩定性，結果表明細胞模型穩定性良好，經過以上驗證表明成功建立了抗氧化藥物細胞篩選模型，Hek293-ARE細胞可用于抗氧化藥物的初步篩選。
3、抗氧化藥物篩選模型用于藥物的篩選研究
將細胞模型應用于對現有的18種中藥單體的篩選，結果表明中藥單體熊果酸、隱丹參酮、黃連素、水飛薊素、芹菜素、染料木素、燈盞花素、黃芩苷、大豆苷元、漢黃芩素、大黃素和大黃酸對Hek293-ARE細胞中熒光素酶的表達有良好的誘導效果，并在一定范圍內具有明顯的劑量效應關系，提示這12種中藥單體可能通過激活Keap1-Nrf2-ARE信號通路發揮其抗炎、抗氧化等作用。
對蛹蟲草粗多糖的篩選結果表明，蛹蟲草粗多糖對Hek293-ARE細胞中熒光素酶的表達有良好的誘導效果，并在一定范圍內具有明顯的效應劑量關系，提示蛹蟲草粗多糖能夠誘導抗氧化酶和ΙΙ相解毒酶的表達而起到抗氧化的作用。
對蛹蟲草水提組分的篩選結果表明，2#、3#、4#、7#、11#、12#和14#樣品對Hek293-ARE細胞中熒光素酶的表達有良好的誘導效果，提示這些組分可激活Keap1-Nrf2-ARE信號通路，從而可能具有抗氧化的作用。
抗氧化藥物篩選細胞模型成功的建立為發現新型抗氧化藥物，從天然藥物中大規模快速篩選具有抗氧化作用的活性成分，提供了先進、有效、高通量的篩選途徑，并對抗氧化藥物作用機制的研究具有重要意義。
