基于代谢组学研究黄连-黄芩药对治疗脑缺血大鼠的作用机制

运用代谢组学方法研究黄连-黄芩药对对脑缺血模型大鼠代谢的作用机制。采用线栓法致大脑中动脉阻塞复制缺血再灌脑损伤大鼠模型(MCAO)。通过超高效液相色谱-串联四级杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF/MS)的方法、Markerlynx软件、以及主成分分析法和偏最小二乘判别法分析正常大鼠、脑缺血模型大鼠以及分别给予黄连(HL)、黄芩(HQ)和黄连-黄芩药对(LQ)干预后大鼠尿液样本中的内源性代谢物的差异,结合内源性代谢物的一级及二级碎片离子的精确信息,检索并鉴定可能的生物标志物,进而在MetPA数据库中构建代谢通路。结果在脑缺血模型大鼠的尿液中发现并鉴定出了20种生物标志物,并对其相对含量及代谢途径进行分析。主要涉及神经递质调节、氨基酸代谢、能量代谢、脂质代谢等。这些代谢通路在脑缺血模型大鼠的体内发生紊乱,主成分分析表明,正常与脑缺血模型得到明显区分,而给予HL,HQ,LQ后可以使之向着正常状态转变。此研究对脑缺血大鼠代谢组及黄连-黄芩药对干预的作用机制进行阐释,体现代谢组学可反映生物体的生理及代谢状态,能较好地体现药对是中医遣方用药的特色优势,具有内在的组合变化规律以及中医药的整体观、系统观以及多成分协同或拮抗作用的特点。     

吴茱萸水提物给药大鼠尿液代谢组学研究

目的:研究吴茱萸水提液给药对大鼠内源性代谢产物的影响。方法:吴茱萸水提物按0.385 7 g.kg-1给SD大鼠连续灌胃33 d,收集尿液,通过Agilent 1200 6410三重四极杆质谱对尿液中内源性代谢物进行全扫描分析,SIMCA-P软件经过PCA,PLS-DA分析。结果:给药组与对照组相比,大鼠尿液代谢物白细胞三烯,棕榈酰乙醇胺,二十二碳六烯酸,8(R)-氢过氧亚油酸/花生酸等有明显变化。结论:吴茱萸水提物灌胃对正常大鼠机体代谢产生影响,为进一步阐释吴茱萸的药性研究工作提供依据。     

基于“异类相制”的雷公藤复方配伍减毒代谢组学研究

采用基于气相色谱质谱联用技术(GC-MS/MS)的代谢组学方法,分析雷公藤复方配伍前后对大鼠血浆中内源性代谢物的变化,以期阐明基于"异类相制"中医理论的清络通痹方对雷公藤的配伍减毒机制。通过GC-MS/MS分析获得空白对照组、雷公藤组和清络通痹方组大鼠血浆代谢轮廓,正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)显示3组在得分图上区分明显,清络通痹方组各观测值存在着向正常组移动的趋势,提示了清络通痹方的配伍减毒功效。通过变量重要性投影(VIP)值和单因素方差分析筛选差异性代谢物,发现雷公藤组中生糖氨基酸包括丙氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、脯氨酸等水平显著升高,支链氨基酸缬氨酸和异亮氨基酸水平下降,清络通痹方则能够逆转氨基酸水平的紊乱。进一步的代谢通路分析提示清络通痹方配伍减毒机制可能与谷氨酸和谷氨酰胺代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢以及甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢相关。该研究从代谢的角度,说明了雷公藤肝脏毒性的发生与氨基酸代谢,能量代谢等过程密切相关,而清络通痹方通过改善机体氨基酸水平发挥配伍减毒作用。     

消癌解毒方干预W256移植瘤大鼠的血浆代谢组学分析

目的:采用代谢组学方法检测W256移植瘤大鼠血浆内源性代谢物异常变化及消癌解毒方对移植瘤大鼠代谢紊乱的调节作用,寻找移植瘤生长可能的生物标志物,探索消癌解毒方代谢性作用机制。方法:采用Wistar大鼠腹腔接种Walker-256瘤株制作腹水瘤模型,移植至大鼠腋下,成移植瘤模型;大鼠分为消癌解毒方低、中、高剂量组和模型组、空白组,收集给药后的第1,6,11天的血浆,采用GC-MS联用仪对血浆中内源性分子进行测定,采用偏最小二乘法判别分析对多变量数据进行分析并建立模型,结合数据库进行代谢物鉴定,进行t检验组间比较,并分析关联代谢通路变化。结果:与空白组相比,模型组大鼠在第11天时,有30个化合物发生了显著变化,给予消癌解毒方后,有10种内源性物质得到了不同程度的转归。结论:血浆中有30种内源性物质与W256肉瘤的生长密切相关,消癌解毒方可使造模后大鼠血浆中异常变化的化合物水平有不同程度的恢复,这10种化合物可能是该复方作用靶点,其发挥药效作用可能与调节相关代谢途径有关。     

基于代谢组学技术研究黄芩对小鼠代谢的影响

目的:基于代谢组学技术研究黄芩对正常小鼠血清和肝脏内源性代谢产物的影响。方法:采用基于核磁共振(1H-NMR)代谢组学技术结合多元统计分析及单变量分析手段,比较正常小鼠与黄芩干预小鼠的血清和肝脏内源性代谢物的变化。结果:给予黄芩后小鼠机体内源性代谢物发生了明显变化。与空白组相比,黄芩组小鼠血清中的10种代谢物含量发生变化,如3-羟基丁酸、柠檬酸、胆碱等含量升高,α-葡萄糖和β-葡萄糖含量下降;肝脏中19种代谢物含量发生变化,如谷氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、肝糖原、腺苷等含量升高,黄嘌呤等含量降低,这些内源性代谢物的改变涉及机体的糖代谢、脂肪代谢、氨基酸代谢等途径。结论:黄芩对正常小鼠机体代谢的影响不仅与其寒性有关,而且可能与其抗氧化、保肝、降糖等药理作用密切相关,可为黄芩的药性和药理作用机制的深入研究提供参考。     

基于衍生化反应和GC-MS技术测定大鼠血液和尿液中内源性代谢物轮廓谱

目的:建立基于硅烷基衍生化反应的气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)的代谢组学测定方法,初步研究大鼠血液和尿液中内源性代谢物轮廓谱。方法:通过硅烷基化反应,将生物样品中的氨基酸、脂肪酸、有机酸、糖类和固醇类物质制成热稳定性强、易挥发的硅烷酯或醚,通过优化色谱条件对大鼠血液和尿液中的内源性代谢物进行分析测定。结果:通过优化衍生化条件和色谱条件,建立了最佳的GC-MS测定方法,并进行了方法学考察。获得了大鼠尿液和血液中的内源性代谢物轮廓谱,并鉴定了其中23个主要色谱共有峰。结论:优化的衍生化方法结合GC-MS技术可以从代谢水平对内源性代谢物进行分析,为后期的病理模型中内源性生物标志物的发现提供最佳的测定技术和方法。     

自发性高血压大鼠血浆代谢组学研究及人参总皂苷作用机制初探

目的:探讨自发性高血压大鼠(SHR)和正常大鼠(WKY)血浆代谢组差异,确证高血压模型,在此基础上探讨人参总皂苷对SHR血压及代谢组的影响。方法:15只12周龄的雄性SHR和15只同龄WKY大鼠经2周适应性饲养后测量大鼠尾动脉收缩压(SBP)、舒张压(DBP),同时收集血浆应用GC/MS测定内源性代谢物,用主成分分析(PCA)和偏最小二乘方判别分析(PLS-DA)分析两组动物的代谢谱及引起高血压的生物标记物。将SHR随机分成3组,人参总皂苷组:100mg.kg.d-1;卡托普利组:100mg.kg.d-1;SHR模型组:等量0.5%CMC-Na及WKY组等量0.5%CMC-Na,连续灌胃4周,SHR模型组和人参总皂苷组继续给药至8周后,测量大鼠尾动脉SBP、DBP及血浆内源性代谢物。结果:与WKY组相比,SHR组的SBP、DBP及血浆代谢组均有显著差异,SHR组内源性代谢物中十六酸、吡喃半乳糖、十八碳二烯酸、羟基丁酸等化合物的浓度显著增高。给药后,卡托普利组能显著降低SBP(P<0.01)和SBP(P<0.01);尽管人参总皂苷组对血压的作用不如卡托普利组明显,但前者的代谢谱较后者向正常组代谢谱靠近的趋势更加明显。结论:SHR组和WKY组血浆代谢组有显著差异,这将为进一步探讨高血压病相关的致病基因提供物质基础。长期应用人参治疗,能改善血浆代谢组,使机体的功能趋于正常。     

基于~1H-NMR代谢组学的酸枣仁改善失眠大鼠睡眠作用机制研究

目的利用氢核磁共振(~1H-NMR)代谢组学技术研究酸枣仁对对氯苯丙氨酸(PCPA)诱导的失眠大鼠血清内源性代谢物的影响,探讨酸枣仁改善睡眠的作用机制。方法大鼠ipPCPA溶液(400mg/kg)制备失眠模型,采用1H-NMR代谢组学技术,以主成分分析(PCA)、偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)及正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)等多元统计分析方法为手段,对各组大鼠血清代谢物进行分析,筛选出潜在生物标志物;借助MatPA分析构建潜在靶标代谢通路和代谢网络。结果 1H-NMR代谢组学分析方法共筛选11种与失眠相关的潜在生物标志物;通过MatPA分析得到8条潜在靶标代谢通路,包括谷氨酸和谷氨酰胺代谢,牛磺酸和亚牛磺酸代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸的代谢,乙醛酸和二羧酸代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,丙酮酸代谢,色氨酸代谢,三羧酸(TCA)循环。酸枣仁中剂量(15 g/kg)和高剂量(30 g/kg)均可显著回调11种潜在生物标志物。结论酸枣仁可通过调控失眠大鼠的能量代谢和氨基酸代谢,使大鼠内源性代谢物趋近正常水平,为进一步阐明酸枣仁改善睡眠的作用机制提供依据。     

基于尿液代谢组学技术分析大川芎方多组分中药制剂干预急性偏头痛大鼠模型的影响

目的:考察大川芎方多组分中药制剂对急性偏头痛大鼠尿液中内源性代谢产物的影响,通过尿液代谢组学技术探讨该药可能的作用机制。方法:采用40只SD雄性大鼠随机分为5组,分别为正常组、模型组和大川芎方多组分中药制剂低、中、高剂量组(0. 19,0. 37,0. 74 g·kg~(-1)),每组8只。除正常组外,其余各组大鼠采用皮下注射10 mg·kg~(-1)硝酸甘油方法制备急性偏头痛的模型。造模成功后,大川芎方多组分中药制剂组灌胃给予不同剂量的大川芎方多组分中药制剂。给药0. 5 h后腹主动脉取血,采用酶联免疫吸附测定(ELISA)检测血浆中血清素5-羟色胺(5-HT),5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA),一氧化氮(NO),一氧化氮合酶(NOS),降钙素基因相关肽(CGRP)及多巴胺(DA)含量;采用免疫组化对正常组及模型组大鼠下丘脑和脑干部位5-HT和NOS蛋白表达进行分析,并通过平均光密度值进行统计;采用UPLC-TOF/MS,结合主成分分析(PCA)对不同组别大鼠进行尿液代谢组学分析,并发现潜在的生物标记物;通过MetaboAnalyst 3. 0软件对差异代谢物进行代谢通路分析。结果:与正常组比较,模型组大鼠体内的神经递质均有极显著性差异(P 0. 01),说明急性偏头痛大鼠模型已建立;与模型组比较,各给药组体内的神经递质均有显著性差异(P 0. 05,P 0. 01),说明给予大川芎方多组分中药制剂可调节大鼠体内的神经递质含量。根据UPLC-TOF/MS分析,共发现10种潜在的差异代谢物。大川芎方多组分中药制剂给药组可降低模型组中色氨酸、缬氨酸的含量,升高γ-氨基丁酸(GABA),乳酸,β-羟丁酸的含量。根据代谢通路预测研究,发现相关性较大的代谢通路为丙氨酸、天冬氨酸与谷氨酸代谢,丙酸代谢,氮代谢及色氨酸代谢。结论:大川芎方多组分中药制剂对急性偏头痛大鼠模型体内的差异代谢物有一定的回调作用,其作用机制主要与氨基酸代谢有关,特别是犬尿氨酸的代谢。     

基于代谢组学技术的白芍养血柔肝作用机制研究

目的通过分析血虚肝郁模型大鼠血清内源性代谢物的变化,利用代谢组学技术研究白芍对异常代谢物的调节作用,探讨白芍养血柔肝功效的作用机制。方法采用辐照复合慢性束缚应激方法建立大鼠血虚肝郁模型,以液质联用为核心技术,以主成分分析(PCA)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)方法为数据分析的主要手段,筛选出可能的生物标志物,并分析白芍的干预机制。结果白芍通过影响磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰胆碱、神经酰胺、脱氧胞苷、甜菜碱等21种小分子代谢物,对体内代谢轨迹的扰动起到一定的回调作用,能够改善大鼠因外界刺激因素(如辐照、束缚、孤养)诱发的血虚肝郁状态。结论白芍养血柔肝功效的作用机制可能与鞘脂代谢、甘油磷脂代谢、亚油酸代谢、α-亚油酸代谢等相关代谢通路有关。