应用药物代谢组学组合技术研究栀子治疗糖尿病及其并发症的药效物质基础及作用机制

Clarifying the scientific connotation of Chinese medicine to treat and preven diseases has become the foundation and core themes of the research of modern Chinese medicine. Although Fructus Gardenia has multi-activities as a Chinese medicine, its pharmacodynamic material basis and function mechanism on treating diabetes and its complications are still not very clear. In this project, in order to establish the correlations between the components from Fructus Gardenia and its bio-activities, we used metabolomics to research dynamic changes of the endogenous metablites , and confirm related biomarkers through processing the experimental data by chemometrics methods.Moreover, integrative pharmacokinetics combined with in vitro activity evaluation methods were used to screen the key pharmacological compounds. A web was constituted between pharmacodaynamic components and type 2 diabetes mellitus and its complication based on systems biology research. According to the above-mentioned results, the pharmacodynamic material basis and multi-component, multi-target function mechanism of Fructus Gardenia for treating type 2 diabetes mellitus and its complications will be clarified. This research can help to the clinical application and promote the research of innovative drugs from Fructus Gardenia.

阐明中药防病治病的科学内涵是中药研究的核心主题。栀子作为具有多重功效的传统中药，在治疗糖尿病及其并发症方面的药效物质基础及整体作用机制尚不清楚。本项目以栀子为研究对象，以2型糖尿病及其并发症大鼠为研究模型，基于系统生物学的研究思路，以代谢组学及药代动力学方法为主要研究手段，结合前期建立的体外代谢模型，及针对糖尿病发病机制靶点的活性筛选与评价方法，深入研究栀子化学组学与整体生物效应的相关性。通过化学计量学方法的数据挖掘，分析栀子不同组分干预后内源性物质的动态变化规律，确定与药效相关的生物标记物，明确栀子对模型动物代谢通路的影响，筛选栀子的关键药效物质，构建栀子药效物质（原型活性成分组合代谢物组）-疾病（糖尿病及其并发症）的作用网络，阐明栀子治疗2型糖尿病及其并发症的药效物质基础，及多组分、多途径、多靶点的整体作用机制。为栀子的临床应用及相关创新药物的研发提供科学依据。

本项目建立了基于二维色谱-质谱联用技术及离子淌度质谱技术，分离鉴定栀子中复杂化学成分及其异构体的方法，同时，离子淌度技术用于分析栀子中的同分异构体结构。根据精确分子量及串联质谱碎裂规律分析，总共鉴定出71种化合物，主要包括环烯醚萜苷、黄酮、萜类等。从抗氧化活性、α-葡萄糖苷酶抑制活性和醛糖还原酶抑制活性三个方面考察了栀子在防治糖尿病及其并发症方面的潜在活性。应用微透析-质谱技术筛选并鉴定了栀子中23种潜在的醛糖还原酶抑制剂。.以基于质谱技术的代谢组学和脂质组学分析方法为主要研究手段，对栀子治疗2型糖尿病及其并发症的作用机制进行深入了研究。筛选并鉴定了与栀子治疗糖尿病及其并发症相关的28个生物标记物，并分析了栀子给药干预的代谢通路网络。应用血肾双位点微透析取样结合靶向代谢组学技术研究了栀子治疗糖尿病及其肾病的作用机制。潜在的栀子治疗生物标志物被确认，主要涉及到的代谢通路包括与糖尿病肾病关系密切。的苯丙氨酸代谢、酪氨酸和色氨酸生物合成、色氨酸代谢、嘌呤代谢。利用基于高分辨质谱的鸟枪法脂质组学方法对糖尿病及其并发症的生物标志物和栀子治疗糖尿病及其并发症的生物标志物进行了分析。筛选并鉴定了16个栀子治疗糖尿病及其并发症的潜在的生物标志物，它们的回调反应了栀子治疗糖尿病及其并发症可能是通过调节磷脂代谢途径发挥作用的。.首次用在线MD-UPLC-MS/MS方法研究了栀子环烯醚萜在正常大鼠和2型糖尿病大鼠的药动学行为，并发现两者存在显著差异。同时结果也说明栀子环烯醚萜提取物口服后对2型糖尿病大鼠体内生物标志物的调节作用。在不需要标准品的条件下，通过测定栀子环烯醚萜提取物在2型糖尿病大鼠体内的两种主要代谢物的相对含量，比较了两者的相对药动学行为；研究结果为其他治疗糖尿病药物的体内过程研究提供了方法学借鉴。