基于代谢组学技术的中医药研究进展

代谢组学通过对生物体内代谢物进行高通量分析,探索代谢物与机体生理、病理变化相关性,阐明机体复杂体系相互作用及对外界响应。代谢组学强调生物体整体研究功能状态的生化表型与中医理论的整体观具有高度相似性,以其独特的整体、动态的表达特征与中医药的整体观、辨证论治的诊疗思维不谋而合。应用代谢组学技术阐明中医药有效性相关效应机制、物质基础、配伍规律等科学问题,使中医传统理论与现代科学技术有机融合,可充分理解中医理论科学价值及中医临床经验实用价值。本文探讨将代谢组学的整体性、动态性等研究特色应用到中医药具体实践,解决中药材效应评价、复方配伍规律阐释、中医方证关系研究、证候生物标志物发现等关键问题,为中药有效性评价、复方物质基础以及中医证候本质认识提供技术支持。

基于中医方证代谢组学技术的六味地黄丸干预脑瘫大鼠模型研究

目的:本研究基于中医方证代谢组学理论和技术平台,研究六味地黄丸(LW)对脑瘫大鼠模型的干预作用。方法:研究采用延迟剖宫产手术方法复制缺氧缺血脑瘫(HICP)大鼠模型,利用经典行为学方法对HICP模型和LW的干预作用进行评价;最后借助中医方证代谢组学技术揭示了HICP模型大鼠尿液的潜在生物标记物与LW干预HICP模型体内显效成分的相关性。结果:研究表明LW通过调节HICP模型大鼠机体的糖类代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢和甾体激素类生物合成四大类代谢途径,进而有效改善HICP模型大鼠的运动能力,并确定LW的入血成分中6-O-甲基梓醇、莫诺苷、丹皮酚原苷、毛蕊花苷、獐牙菜苷脱水的代谢产物为干预HICP大鼠模型的潜在药效物质基础。本证实了中医方证代谢组学技术可以成为阐明中药药效物质基础的有力手段。

基于中医方证代谢组学的生脉散干预老年痴呆症大鼠的药效物质基础研究

目的:本实验主要利用中医方证代谢组学技术评价生脉散预防老年痴呆的药效及发现其关键物质基础。方法:首先采用灌胃三氯化铝联合腹腔注射D-半乳糖连续90天建立老年痴呆大鼠模型,并利用UPLC-HDMS技术采集和分析模型大鼠尿液代谢数据,共确定了42个老年痴呆症的生物标记物;同时干预组在造模同时采用连续给与生脉散冻干粉溶液(5.3 g·kg-1)对模型大鼠进行治疗。结果:通过Morris水迷宫、脑组织病理学检测及Aβ免疫组化等方法评价了生脉散的干预作用,发现了生脉散具有抑制Aβ毒性、保护神经元和改善认知障碍的作用;在此基础上利用代谢组学技术评价了干预组对42个老年痴呆生物标志物的调节作用,发现生脉散主要影响了色氨酸代谢和脂质代谢的多个靶点;同时采用血清药物化学方法研究了生脉散的体内直接作用物质,找到30种成分并与生脉散明显回调的生物标志物相关联。结论:本实验发现了五味子木质素类及人参皂苷类的多种成分与色氨酸代谢和脂质代谢极度相关,为生脉散预防老年痴呆的药效物质基础。

基于中医方证代谢组学的男仕口服液治疗肾阳虚证的物质基础与作用机理研究

目的:基于中医方证代谢组学技术分析男仕口服液干预皮质酮诱导的肾阳虚证大鼠模型内源性代谢生物标记物的变化趋势,探索男仕口服液入血成分与其治疗肾阳虚证过程的相关代谢物及代谢通路的相关性,挖掘男仕口服液发挥治疗作用的体内直接作用物质及作用机理。方法:检测大鼠"下丘脑-垂体-靶器官轴"各激素水平并观察相应靶器官的组织形态学,评价男仕口服液对肾阳虚证的作用效果;利用模式识别分析各组大鼠尿液代谢谱,研究男仕口服液对肾阳虚证生物标记物影响,同时在显效基础上分析其入血成分与肾阳虚证生物标记物群的相关性,确定其发挥治疗作用的潜在药效物质基础。结果:模型大鼠血清的CRH、CORT、T3、T4、T和尿17-OHCS含量显著下降;男仕口服液可显著提升血清中CRH、CORT、T3、T4、c AMP和尿中17-OHCS水平,调节类固醇激素的生物合成、色氨酸代谢和酪氨酸代谢;PCMS相关分析发现男仕口服液显效剂量下与代谢标记物高度相关的入血成分主要为:水晶兰苷、没食子酸、鸡矢藤苷、莫诺苷葡萄糖醛酸化产物、甜菊苷C、甜菊双糖苷,这些成分是男仕口服液治疗肾阳虚证的药效关键物质基础。结论:本研究运用中医方证代谢组学技术建立了"肾阳虚证代谢标记物-男仕口服液体内直接作用物质-药效关键物质基础"的分析模式,发现水晶兰苷、没食子酸、鸡矢藤苷等成分通过改善多个代谢途径(激素合成途径、酪氨酸代谢中激素合成与释放途径等),从整体上纠正代谢轮廓的改变,体现了男仕口服液治疗肾阳虚证的多途径、多靶点、整体调节的作用特点。该研究为基于临床有效性的创新药物发现提供方法学基础。

基于中医方证代谢组学的开心散干预老年痴呆症大鼠的效应物质动态分析

目的:本研究在开心散干预氯化铝联合D-半乳糖诱导老年痴呆症大鼠模型有效性的基础上,揭示开心散对老年痴呆症(AD)不同阶段干预作用的代谢物靶点,构建开心散体内成分与内源性生物标记物的网络关系,分析开心散对AD发展过程干预作用的效应物质的动态变化。方法:利用行为学指标评价模型复制进程以及开心散的干预作用;运用代谢组学技术和方法分析开心散对AD大鼠模型不同阶段干预作用的靶点;应用UPLC-MS技术和MSE质谱数据采集模式,分别对开心散体外化学成分和口服给药后的血中移行成分进行表征及鉴定;利用PCMS手段,构建复方药效物质基础与内源性生物标记物的数理模型,发掘开心散防治老年痴呆症不同阶段的效应物质。结果:给予AD大鼠开心散溶液治疗后,模型大鼠的认知功能得到改善,其病理学进程得以延缓。代谢组学研究表明,开心散对AD模型不同阶段标记物的异常表达起到恢复作用,体现了开心散干预老年痴呆症多靶点、多途径的特点。结论:基于中医方证代谢组学方法为开心散减缓AD进程研究提供了新的思路。

基于代谢组学的茵陈蒿汤及组分配伍对大鼠酒精性肝损伤的保护作用研究

目的:利用代谢组学技术,结合临床生化检测和组织病理学,评价茵陈蒿汤及其组分配伍对长期过量摄入酒精诱导肝损伤的保护作用。方法:对Wistar大鼠进行"白酒—玉米油—吡唑"混合溶液灌胃和饲喂高脂饲料12周制备酒精性肝损伤大鼠模型,茵陈蒿汤及其组分配伍组分别于造模开始每日灌胃给予茵陈蒿汤和6,7-二甲氧基香豆素、京尼平苷、大黄酸配伍组合,12周末测定血清ALT、AST、ALP、TG、T-BIL、TP、ALB、CHOL、HA、LN、PCIIINP、CIV浓度和肝脏组织HYP、γ-GT、MDA、TBA、SOD和GSH-PX含量,观察肝左叶HE和Masson染色病理组织切片,并利用UPLC-Q/TOF-MS技术采集尿液代谢轮廓数据,提取各组样品中酒精性肝损伤生物标记物信息,分析空白对照组、模型对照组、茵陈蒿汤组及茵陈蒿汤组分配伍组之间大鼠代谢轮廓及生物标记物的变化。结果:茵陈蒿汤及其组分配伍均能显著抑制酒精性肝损伤大鼠血清ALT、AST、ALP、TG、T-BIL、TP、ALB、CHOL、HA、LN、PCIIINP、CIV浓度和肝脏组织HYP、γ-GT、MDA、TBA、SOD和GSH-PX含量的变化,减少肝脏细胞炎性浸润和肝纤维化,并使肝损伤大鼠整体代谢轮廓远离模型对照组而靠近正常对照组,使10个生物标记物趋于正常水平。结论茵陈蒿汤对大鼠酒精性肝损伤具有显著的保护作用,其3个组分6,7-二甲氧基香豆素、京尼平苷和大黄酸的配伍组合能够有效表达茵陈蒿汤的生物效应,是其主要有效组分,为茵陈蒿汤防治酒精性肝损伤疾病的创新药物开发奠定了基础。

利用血液代谢组学研究关黄柏生物碱对慢性非细菌性前列腺炎模型大鼠的干预作用

目的:本研究应用行为学、组织病理学和代谢组学技术研究关黄柏生物碱对慢性非细菌性前列腺炎(Chronic Nonbacterial Prostatitis,CNP)的干预作用,从血液代谢组学角度阐释关黄柏生物碱对CNP模型大鼠体内代谢水平的影响及其作用机制。方法:通过对关黄柏进行分离纯化得到含量较高的关黄柏生物碱富集物,采用前列腺注射辣椒素的方法制备CNP模型大鼠,应用UPLC-Triple TOF-MS/MS联用技术建立CNP血液代谢组学研究方法,鉴定CNP生物标记物及代谢通路,确定关黄柏生物碱对CNP干预作用的代谢途径。结果:确定了与CNP密切相关的18个生物标记物及14个代谢通路。关黄柏生物碱通过对花生四烯酸代谢、甘油磷脂代谢、嘌呤代谢等代谢通路的调节,可显著对各项指标及12个CNP生物标记物产生回调作用。结论:关黄柏生物碱可以有效干预CNP的发生与发展,本研究为抗CNP药物的研究与开发提供科学的实验数据。

基于细胞代谢组学技术的关黄柏潜在有效成分木兰碱对前列腺癌细胞的治疗作用研究

目的:本文在木兰碱药效学研究基础之上,进行基于UPLC-HDMS/MS技术的细胞代谢组学研究,探讨木兰碱抗前列腺癌的潜在作用机制。方法:将对数期22RV1前列腺癌细胞以适宜密度接种并分为空白组及木兰碱给药组,以细胞形态学观察、MTT比色法以及流式细胞术分析前列腺癌细胞系22RV1在给药前后的细胞形态变化、细胞存活和增殖状况以及药物诱导凋亡的作用和作用强度,从药效学角度评价木兰碱的体外抗前列腺癌活性。进一步提取前列腺癌细胞内液并利用高通量液质联用技术平台对细胞代谢轨迹进行研究,揭示木兰碱给药前后内源性差异代谢物变化情况。结果:研究发现木兰碱能通过诱导22RV1前列腺癌细胞凋亡而抑制其增殖,给药后细胞生长状况明显变差,显微镜下难以见到分裂细胞,培养基中散在大量细胞碎片。本研究共鉴定了肌醇、鞘磷脂等13个药效生物标志物;代谢经路研究显示包括淀粉和蔗糖代谢、核黄素代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢等7条能量代谢及氨基酸代谢途径发生明显扰动。结论:木兰碱对22RV1前列腺癌细胞系有明显体外增殖抑制作用,潜在机制为对多种能量及氨基酸等代谢途径的干预作用。本研究阐明木兰碱治疗前列腺癌的整体效应机制,可为发现临床有效且毒副作用小的抗前列腺癌药物提供一定依据。

五加生化胶囊对早孕大鼠药物流产出血干预作用的代谢组学研究

目的:运用代谢组学方法探讨五加生化胶囊对早孕大鼠药物流产出血治疗作用及其机制。方法:以米非司酮配伍米索前列醇灌胃早孕Wistar大鼠制作药物流产模型,给予五加生化胶囊混悬液进行干预,观察大鼠子宫形态、子宫出血量及出血时间,以柱前衍生-气质联用技术检测大鼠血清代谢产物变化,运用主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)等技术对差异代谢产物进行分析,结合数据库揭示相应机制。结果:依据相对峰面积可知,与正常组比较,模型组大鼠血清中甘氨酸、丝氨酸、氨基丙二酸、L-焦谷氨酸、L-鸟氨酸、L-酪氨酸、花生四烯酸和胆固醇含量明显降低,2-丁烯二酸、磷酸甘油酯、L-赖氨酸、D-半乳糖、D-葡萄糖酸、2-单棕榈酸甘油酯和2-单硬脂酸甘油酯含量明显升高,给予五加生化胶囊混悬液后明显回调。结论:五加生化胶囊对早孕大鼠药物流产出血有一定治疗作用,其作用可能是通过调节脂肪酸代谢及氨基酸生成等途径实现的。

基于尿液代谢组学的附子配伍甘草减毒作用研究

目的:利用代谢组学方法,基于附子毒性生物标记物配伍甘草前后的轨迹变化规律,阐释附子配伍甘草的减毒作用机制。方法:采用UPLC-HDMS对连续给药6个月的附子组、附子-甘草组和空白对照组大鼠尿液代谢轮廓进行分析,结合组织病理学观察结果,分析鉴定与附子毒性相关的生物标记物及相关代谢通路,并对附子与甘草配伍前后大鼠体内毒性生物标记物表达水平进行比较。结果:确定了12个与附子毒性相关的生物标记物和与之相关的6条代谢通路,附子配伍甘草后对其中10个毒性生物标记物具有较好的回调作用。结论:附子与甘草配伍可通过调节戊糖、葡萄糖醛酸转换,淀粉和蔗糖代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等代谢通路;有效降低附子的毒性,从代谢产物角度揭示中药配伍减毒的科学性,为附子的临床用药安全提供参考。

重度抑郁症的代谢组学生物标志物研究进展

重度抑郁症(MDD)是世界范围内主要的精神疾病,对社会造成了巨大的经济和情感压力。生物标志物的发现不仅有助于改进抑郁症的诊断和加速新药研发,而且可以用来预测抑郁症发生的可能性,推进MDD个性化治疗的进程。近年来,代谢组学技术的快速发展以及它在疾病诊断方面的广泛应用,为进一步筛选MDD相关生物标志物提供了可能。本文将基于血液、尿液、脑脊液代谢组学总结和讨论MDD代谢组学生物标志物的研究进展,目的是使研究人员能够在已有研究基础上作出新的发现,并期望MDD生物标志物早日在临床中发挥重要作用,以改善MDD患者的生活质量。

基于代谢调控通路的京尼平苷干预阳黄证的作用靶标研究

目的:基于代谢调控通路技术对京尼平苷干预阳黄证小鼠进行研究,探究阳黄证的发病机制及京尼平苷对其干预作用的潜在效应靶标。方法:采用化学物质、中药及病理性肝损伤因素建立阳黄证动物模型,通过与临床阳黄证患者尿液的生物标记物相关联,成功建立阳黄证动物模型。在此基础上对生化指标、病理观察进行检测,基于代谢组学技术挖掘京尼平苷干预阳黄证的作用靶标。结果:与空白组相比,模型组小鼠谷草转氨酶、谷丙转氨酶、总胆红素、总胆汁酸含量升高,具有显著性差异(P<0.05)。碱性磷酸酶、直接胆红素、丙二醛、谷氨酰转肽酶含量升高,谷胱甘肽过氧化酶、超氧化物歧化酶含量降低;病理结果显示,模型组小鼠肝组织成片状坏死,肝细胞有水肿现象。对模型组小鼠尿液进行基于代谢调控的靶点分析,发现33个尿液生物标记物与阳黄证的发生密切相关。其中,10个生物标记物与临床阳黄证患者生物标记物变化一致,主要涉及酪氨酸代谢、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、谷胱甘肽代谢、戊糖和葡萄糖醛酸酯代谢、初级胆汁酸代谢等。进一步通过Ingenuity Pathway Analysis组学数据分析平台成功预测京尼平苷干预阳黄证的5个作用靶点,即干扰素调节因子3、鸟氨酸脱羧酶抗酶1(OAZ1)、鸟氨酸脱羧酶1(ODC1)、解偶联蛋白(UCP1)、Maf1调节剂(Maf1 regulator)。结论:本研究以中医证候理论为指导,在对阳黄证形成本质考察的基础上,以中药与肝损伤化学诱导剂结合的方法建立阳黄证动物模型,与临床黄疸生物标记物相关联,发现10个生物标记物与阳黄证发生发展密切相关,京尼平苷可有效回调生物标记物,通过代谢调控通路技术分析发现京尼平苷干预阳黄证的5个潜在作用靶标。本研究为阳黄证相关动物模型建立及中药有效成分治疗作用机制研究提供方法和依据。

基于中医方证代谢组学的中药质量标志物发现研究

中药质量是影响中医药传承和发展的重要因素,然而由于中药成分的复杂性和复方应用的特殊性,现今的中药质量标准存在难以保障临床疗效的问题。刘昌孝院士提出中药质量标志物的概念和基本属性,为中药质量标准研究指明了方向。中医方证代谢组学是整合了中药血清药物化学与代谢组学技术,在方证对应并显效的情况下,发现与临床疗效相关、体现方剂配伍、可追溯体内代谢和制备过程的中药药效物质基础的研究策略,是发现中药质量标志物的有效方法。利用中医方证代谢组学方法已经对茵陈蒿汤、六味地黄丸等方剂及男仕胶囊、AS1350等中药保健品质量标志物的发现研究进行了探索。

中药辅助治疗化疗后骨髓抑制的实验研究进展

恶性肿瘤化疗后的骨髓抑制在中医上属于“血虚”“虚劳”“血证”等范畴,传统中药单味药、经典方剂以益气养血为骨髓抑制的治疗原则,主要通过改善外周血象、增强机体免疫力、改善造血微环境、促进造血干细胞增殖分化等途径促进骨髓造血功能的恢复。中药在治疗骨髓抑制方面作用显著,包括人参、黄芪、当归、川芎、四物汤、八珍汤等。本文就近年来中药对肿瘤化疗后骨髓抑制辅助治疗的实验研究进展进行相关综述,以期为中药抗骨髓抑制新药的研究与开发提供文献参考。

基于肠道菌群探讨中药改善大肠癌的研究进展

大肠癌(CRC)是具有高致死率的癌症之一,越来越多的研究发现肠道菌群能直接与机体发生互作机制或通过调节胆汁酸、短链脂肪酸和氨基酸等代谢物参与CRC的发生与发展。中药治疗CRC具有独特的优势,能够通过纠正肠道微生物的组成,恢复肠道微生态,从而提高肠道免疫功能,增强肠道屏障稳定性进而发挥治疗CRC的作用。基于此,本文对肠道菌群影响CRC的机制及中药通过调节肠道菌群治疗CRC的研究进展进行综述,为中药防治大肠癌的作用机制研究提供思路与参考。

治疗结直肠癌的中药有效成分及相关信号通路的研究进展

结直肠癌是消化道最常见的恶性肿瘤之一,其发病隐匿,预后较差,西医多采用手术、放化疗等手段,但存在多种并发症,我国多采用中西医联合治疗结直肠癌,中药及其有效成分在防治结直肠癌的过程中,可通过调节多种信号通路,参与调节癌细胞的增殖、分化和凋亡,破坏癌细胞的生存环境,增强机体免疫系统,从而起到治疗结直肠癌的效果。本文通过综述中药有效成分治疗结直肠癌所涉及的9条信号通路的研究进展,包括PI3K/AKT、MAPK、Wnt/β-catenin、TGF-β、JAK-STAT、NF-κB、Notch、Hippo、Hedgehog信号通路等,探讨中药有效成分治疗结直肠癌的作用靶点,为中药有效成分治疗结直肠癌提供理论依据,对于进一步阐明中药治疗结直肠癌的相关作用机制和寻找有效的治疗靶点有重要意义。

黄芪干预糖尿病视网膜病变的有效成分及其作用机制研究进展

糖尿病视网膜病变是糖尿病的一种常见并发症,对人类视力健康产生了很大威胁。近几年研究表明,黄芪中皂苷类、多糖类、黄酮类成分通过作用于核因子κB、缺氧诱导因子1α、神经胶质纤维酸性蛋白、谷氨酰胺合成酶、醛糖还原酶和多种微小核糖核酸等相关靶点,调节磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白、沉默信息调节因子1/核因子E2相关因子2、B细胞淋巴瘤2等信号通路,从而发挥抗炎、抗微血管病变、抗神经退行性病变、抗细胞凋亡的作用,进而达到治疗糖尿病视网膜病变的目的。

基于体内过程的关黄柏在知柏地黄丸等类方配伍环境下血中移行成分分析

目的:本研究主要探讨了关黄柏在特定配伍环境下血中移行成分与功效取向的相关性。方法:研究应用UPLC-HD-MS/MS联用技术建立关黄柏及知柏地黄丸等类方口服给药后大鼠血中移行成分分析方法。采用主成分分析(PCA)及正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)阐明不同的方剂配伍环境下关黄柏体内成分表达的差异,探索与关黄柏功效显著相关的潜在药效物质基础。结果:关黄柏在知柏地黄丸等类方中出现了23个共有血中移行成分,OPLS-DA分析充分挖掘了7个与关黄柏退虚热功效显著相关的血中移行成分及6个与关黄柏清热燥湿功效显著相关的血中移行成分。结论:本研究首次建立关黄柏在知柏地黄丸等类方中体内成分分析方法,初步阐明了关黄柏在类方中的配伍规律及其发挥退虚热及清热燥湿功效的药效物质基础。

中药有效性评价与药效物质基础发现

中药有效性是中医药治疗优势的根本体现,而有效性的科学阐释是沟通中医学与现代医学科学的渠道,中药有效性评价是发现药效物质基础的前提。因此急需建立一种生物学语言,把中药的有效性科学地表达出来,让现代生命科学领域认识和接受中医理论及临床实践的科学价值。证候和方剂是中医学的两个关键科学问题,直接关系到疾病的诊断和临床疗效的有效性。由此,本课题组以证候生物标记物发现为切入点,以方剂为研究对象,建立阐释中药有效性的理论及研究方法——中医方证代谢组学(Chinmedomics),为中药有效性评价提供了有效途径。利用中医方证代谢组学研究方法,揭示临床常见中医证候的生物标记物及其相关方剂的有效性,推动了证候的精准诊断及临床治疗经验的挖掘,为提升中医理论及临床实践的科学价值的认识提供了科学依据。

当归四逆汤药理作用与临床应用研究进展

目的为当归四逆汤的合理应用提供参考。方法采用计算机检索中国知网数据库中1999年至2021年当归四逆汤有关的综述及研究文献,梳理其化学成分及潜在药效物质基础、药理作用、临床应用研究的最新进展,并总结当前研究的不足。结果当归四逆汤的化学成分主要为有机酸、挥发性成分、皂苷类、酚类、单萜类、黄酮类,其中阿魏酸、藁本内酯、桂皮醛、芍药苷、甲基丁香酚、细辛脂素、甘草酸等为当归四逆汤的潜在药效物质基础。当归四逆汤具有抗炎、镇痛,解痉,抗凝血,免疫调节,改善末梢血液循环,提高神经传导速度等药理作用,临床应用广泛,疗效确切,可通过加减化裁治疗内科、外科、妇科、骨科、皮肤科、男科疾病。存在的问题主要有相关化学成分研究不足,临床研究样本少,煎煮方法不统一,毒性成分安全性评价未探索等。结论当归四逆汤的药效明确,应用广泛,但应针对存在的问题进行多组学研究,进一步探索其药效的作用分子机制及复方配伍规律。