基于代谢组学和ERK信号通路的正天丸对偏头痛模型止痛作用机制研究

Migraine is one of the chronic and difficult diseases. In fact, Chinese medical therapy can obtain more remarkable curative effect than western medical therapy, and can meliorate the clinical symptoms of miagraine remarkably. Zhengtian Pill should be used as the first choice for clinical treatment of migraine as Chinese traditional medicine, but we do not know how it works. In order to investigate the pharmacological mechanism of Chinese traditional medicine, we should consider both global and local information. On the basis of the former achievement, we will use an ideal animal model to study migraine on the whole level by metabonomics technologies with UPLC-Q-TOF/MS and on the cell level by ERK/c-fos pathway, and then, integrate data by bioinformatics. The results of our project will provide scientific basis for the treatment of Zhengtian pill to migraine, and be important to modernization of Chinese medicine.

偏头痛是一种难治性疾病，目前西医无法根治，中医药治疗偏头痛优势明显。正天丸是治疗偏头痛的首选中成药，但其止痛作用机制未明。中药复方作用机理的复杂性要求既从整体出发，通过系统的方法阐述其作用机理，又要从局部层次加以研究。本项目拟在原有工作的基础上，选择具有典型代表意义的偏头痛模型，一方面借助代谢组学采用UPLC-Q-TOF/MS技术对比正天丸治疗干预下动物整体内源性代谢物差异，探讨正天丸治疗偏头痛的宏观机制；另一方面，引入与神经病理性疼痛密切相关的ERK/c-fos蛋白通路，研究正天丸干预下细胞分子网络变化，阐述局部组织细胞学机制。最终利用生物信息学，将两者信息加以整合，从宏观和微观全面揭示中药复方正天丸的止痛机理。研究结果为中成药正天丸治疗偏头痛提供更充分的科学依据，对于中医药传统复方理论现代化有重要意义。

本研究在原有工作的基础上，遵循宏观与微观、综合与分析相结合的原则，以中医药理论为指导，选择具有典型代表意义的偏头痛模型和中药复方，采用多种技术手段，从整体、器官、细胞和分子水平进行多层次的中药复方正天丸对偏头痛这一难治性疾病的止痛机理的研究。项目已按计划如期完成，主要工作分三部分，第一部分借助代谢组学为主体的系统生物学，研究内源性代谢物改变和代谢通路的动态变化，表征内源性特征生物标记物，寻找偏头痛模型的生物标记物和正天丸干预下的差异代谢物，探讨正天丸治疗偏头痛的宏观机制。第二部分正天丸对偏头痛大鼠的ERK信号通路的影响，分别采用免疫组织化学染色法和Western blot蛋白印迹分析法测定中脑导水管周围灰质和下丘脑磷酸化ERK蛋白表达、非磷酸化ERK蛋白表达和c-fos表达，寻找发挥作用的信号分子规律，探讨正天丸对偏头痛模型止痛作用的微观机制。最后将二者信息加以融合，多层面，多视角地阐明正天丸对偏头痛模型的止痛作用机制。.正天丸治疗干预下偏头痛大鼠尿液代谢组学表明，正天丸可影响机体的5- 羟吲哚乙酸（5-HIAA）和棕榈酰乙醇胺（PEA）代谢；血浆代谢组学表明，正天丸可影响磷脂酰胆碱（PtdCho）、3，4-二羟苯乙二醇（MHPG）代谢。信号通路的研究表明，正天丸可以使在信号通路中起重要作用的递质ERK蛋白表达和c-fos蛋白表达得以恢复。将代谢组学与信号通路结果进行比对，可以发现正天丸给药后机体宏观与微观变化有着潜在的联系。5-HIAA 是5- 羟色胺（5-HT）的代谢产物。3，4-二羟苯乙二醇（MHPG）是去甲肾上腺素的（NE）重要代谢产物之一。PEA 能够抑制5-HT 释放，从而恢复偏头痛发作时痛调制递质的紊乱。PtdCho与脂质代谢紊乱有密切关系，进而影响蛋白的代谢，引起通路中重要的蛋白ERK和c-fos的表达异常，导致信号传导受阻。.以上研究显示，正天丸不仅可以纠正偏头痛模型宏观代谢网络体系的异常，还对微观信号通路调控网络具有局部调节作用，二者具有多层次的关联性。该项目的研究方法为传统中医药理论采用现代系统论和还原论进行研究的思路起到探索作用；研究结果为中成药正天丸治疗偏头痛提供更充分的科学依据，对于中医药传统复方理论现代化有重要意义。