【前沿组学】中药治胃病有效，组学助力了解真相

分享内容来自辽宁中医药大学药学院孟宪生课题组，发表在Journal of Ethnopharmacology上题为Multicomponent, multitarget integrated adjustment - Metabolomicsstudy of Qizhiweitong particles curing gastrointestinal motility disorders inmice induced by atropine 的文章。

文章链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.jep.2016.05.024

中药多组分、多靶点、多途径作用机制代谢组学研究模式

——以气滞胃痛颗粒为例

中药是中华民族的瑰宝，如果从神农尝百草算起来，已有几千年历史。现如今，为了推动这一千年瑰宝更好的走向临床，势必需要对其物质基础及作用机制进行深入研究。然而中药成分复杂，通过多靶点、多途径作用起效，其机理研究面临极大的挑战。代谢组学集整体、动态研究于一体，与中医药理论的整体观、系统观和辨证论治相吻合，无疑为中药复杂机理研究的有力武器。

气滞胃痛颗粒（QZWT）由柴胡、延胡索（炙）、枳壳、香附（炙）、白芍、炙甘草 6 味中药制成，具有促胃肠动力、抗胃溃疡、抗炎的功效，在临床已经使用多年。课题组的前期研究表明，柴胡、枳壳、香附是气滞胃痛颗粒发挥促胃肠动力作用的主要药材，但由于成分复杂，其发挥药效活性成分群及作用机制尚不清晰。本研究旨在以气滞胃痛颗粒促胃肠动力作用机制研究为例，结合代谢组学手段，发现中药复方活性成分集群及作用起效的生物标志物，探究作用途径，构建药理作用网络，深入探讨复方“多组分-多靶点-多途径”的作用机制，为中药复方的研究提供理论依据。  

研究策略

动物分组——选用 132 只雄性老鼠随机分为 11 组：空白组（CG）、胃动力障碍模型组（MG）、西阳对照组（吗叮咛组 DG、莫沙必利组 MG）、活性成分组（柴胡皂苷 BS、柴胡多糖 BP、枳壳黄酮 FAF、枳壳挥发油 FAO、香附黄酮RCF、香附挥发油RCO）及气滞胃痛颗粒复方组。各给药组小鼠灌胃给药5天后，除空白组外，均腹腔注射阿托品诱导胃肠动力障碍，采集血浆样本。

复方有效组分筛选——以胃残留率、小肠推进率、胃泌素、胃动素为指标，筛选气滞胃痛颗粒促胃肠动力的有效组分；

复方作用机制研究——利用高分辨质谱非靶向代谢组学手段揭示复方及有效组分的作用靶点及代谢通路。

图 1. 整体研究方案图

复方有效组分筛选结果

将各活性成分组及气滞胃痛颗粒复方组分别与模型组比较，综合胃排空、小肠推进率、血清胃泌素含量、血清胃动素含量等指标，最终筛选出 4 种促胃肠动力有效组分（图 2），分别为柴胡多糖、香附黄酮、枳壳挥发油、枳壳黄酮，进一步开展其作用机制研究。

图 2. 有效组分促胃肠动力药效结果图

复方作用机制代谢组学研究

利用 Agilent 1290 UHPLC-6550 QTOF 分析血浆样品，经由安捷伦 MassHunter  Profinder、Mass Profiler Professional（MPP）进行数据挖掘及生物信息学分析（见图 1）。多元统计分析（见图 3）显示，各有效物质组、复方、空白对照与模型组显著区分，揭示有效物质组及复方作用后机体代谢轮廊的显著变化。在正负离子模式下对差异代谢物进行了鉴定，显著变化的代谢物涉及氨基酸代谢及脂代谢等相关途径。

图 3. PCA 图（A、B）和 PLS-DA 图（C、D）

 “多组分-多靶点-多途径”作用机制关联网络分析

依据代谢组学结果，对复方及有效组分调节机体的代谢物进行系统、综合分析，发现气滞胃痛颗粒复方通过调节色氨酸代谢、甘油磷脂代谢、鞘脂代谢、甘油酸代谢、类固醇代谢等代谢途径达到治疗作用，而有效物质组显著调节其中的部分代谢途径。最终构建了气滞胃痛颗粒多组分-多靶点-多途径促胃肠动力的作用机制关联网络（图4）。

图 4. QZWT “多组分-多靶点-多途径”的作用机制关联网络分析

气滞胃痛颗粒作用机制的拓展研究

该课题组基于气滞胃痛颗粒促胃肠动力药效成分筛选及作用机制研究的结果，应用建立的研究模式，同时完成了气滞胃痛颗粒抗胃溃疡、抗炎功效的药效组分筛选及作用机制研究 [2-7]，构建了气滞胃痛颗粒复方及有效组分药理作用网络（见图 5），形成了疾病-功效、药效-组分、组分-通路、通路-靶点的相关性网络。 

图 5. QZWT 药理网络图

该课题组首次基于代谢组学方法开展气滞胃痛颗粒促胃肠动力、抗溃疡、抗炎三大药效有效组分筛选及作用机制研究，解决了气滞胃痛颗粒药效物质不清及作用机制不明确的问题，创新性的从代谢组学角度，阐明气滞胃痛颗粒“多组分-叠加、多靶点-整合、多途径-协同”作用机制，提高了气滞胃痛颗粒的科学内涵，提高其市场竞争力。本研究建立的中药多组分、多靶点、多途径作用机制代谢组学研究模式无疑为中药复杂机理研究提供了借鉴。

参考文献：

1. X Chang, S Wang, YR Bao, TJ Li, XM Yu, XS Meng et al. Multicomponent,multitarget integrated adjustment - Metabolomics study of Qizhiweitongparticles curing gastrointestinal motility disorders in mice induced byatropine, Journal of Ethnopharmacology, 2016, 189,14-21.

2. Yi Yang, Shuai Wang, Yong-rui Bao, Tian-jiao Li, Guan-lin Yang, Xin Chang,Xian-sheng Meng*. Anti-ulcer effect and potential mechanism oflicoflavone by regulating inflammation mediators and amino acid metabolism.Journal of Ethnopharmacology. 2017, 199:175-182.

3. Yu Ma#, Yongrui Bao#, Shuai Wang, Tianjiao Li, Xin Chang,Guanlin Yang, Xiansheng Meng*. Anti-inflammation effects andPotential mechanism of Saikosaponin by Regulating Nicotinate and NicotinamideMetabolism and Arachidonic Acid Metabolism. Inflammation. 2016, Aug; 39(4):1453-61.

4. Tianjiao Li#, Shuai Wang, Xiansheng Meng#*, Yongrui Bao,ShanShan Guan, Bo Liu, Lu Chen, Lei Wang, Xiaorong Ran*.Metabolomics coupled with multivariate data and pathway analysis on potentialbiomarkers in gastric ulcer and intervention effects of Corydalis yanhusuoalkaloid. Plos One, 2014, 9(1): e82499

5. Xiaomeng Yu#, Yongrui Bao#, Xiansheng Meng*,Shuai Wang, Tianjiao Li, Xin Chang, Weifeng Xu, Guanlin Yang, Tao Bo.Multi-pathway integrated adjustment mechanism of liquorice flavonoidspresenting anti-inflammatory activity. Oncology Letters. Accept, 2016.

6. Ying Wang#, Shuai Wang#, Yongrui Bao, Tianjiao Li, XinChang, Guanlin Yang, Xiansheng Meng*. Multi-pathway IntegratedAdjustment Mechanism of Glycyrrhiza Triterpenes Curing Gastric Ulcer in Rats.Pharmacognosy Magazine. Accept, 2016.

7. Shuai Wang, Yong-Rui Bao, Tian-Jiao Li, Ting Yu, Xin Chang, Guan-Lin Yang,Xian-Sheng Meng*. Mechanism of Fructus Aurantii Flavonoids PromotingGastrointestinal Motility: From Organic and Inorganic Endogenous SubstancesCombination Point of View. Pharmacognosy Magazine. Accept, 2016.

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