基于线粒体功能代谢组学的柴胡保肝/损肝双向调节作用机制研究

Chinese Bupleurum is a traditional and commonly used Chinese medicine. Clinical and animal studies indicate that Bupleurum has two opposite activities of protection and toxicity to liver, which are actually in good agreements with the Chinese medicines theory. But up to now, the study on its two-way adjustment mechanism still stopped to the surface. In order to solve this problem, we proposed a metabolic pathway targeted metabolomics strategy focused on alanine-aspartate-glutamate metabolism, pyruvate metabolism and TCA cycle based on the chromatography-mass spectrometry. The typical liver injury rat models (chemical, alcoholic, autoimmune acute / chronic liver injury model) will be used to explore the quantitative changes of three pivotal metabolic pathways in serum, liver cytoplasm and mitochondria. Through comparative analysis of multi-dimensional information on various liver damage models, species and biological samples, metabolites of great significance in the occurrence and development of Bupleurum induced hepatoprotection and hepatotoxicity could be screened out and validated. The predictable success of this project will provide new insight into the mechanistic investigation of hepatoprotection and hepatotoxicity two-way adjustment of Bupleurum, lay the scientific foundation for Bupleurum Chinese medicine theory of “shu gan” and “robbing hepatic yin” and sever as a good example for further theoretical research on Chinese herbs.

柴胡是我国传统、常用中药，中医对其存在着“疏肝”和“劫肝阴”两种不同的认识，临床和动物实验研究也发现其具有“保肝”和“损肝”两种相反的作用，但对此双向调节作用机制尚缺乏深入研究。本课题在前期研究发现的基础上，聚焦与柴胡干预作用密切关联的3条关键代谢通路（丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸代谢、丙酮酸代谢、三羧酸循环），建立基于色谱-质谱联用技术的目标代谢通路靶向分析方法，以化学性、酒精性、免疫性急/慢性肝损伤大鼠模型为载体，研究血清、肝细胞浆液、线粒体中这3条关键代谢通路稳态失衡量变规律，揭示其与肝线粒体功能改变和肝实质性变化的内在关联，筛选并验证关键功能代谢物；通过组间、时间点间、样本间的多维信息整合分析，从线粒体功能代谢组学角度阐释柴胡保肝/损肝双向作用的代谢调控机制。本课题的研究结果将从全新视角对柴胡“疏肝”、“劫肝阴”的中医认识进行科学阐释，同时也为中药药性理论研究提供新的思路和示范。

柴胡是我国传统、常用中药，中医对其存在着“疏肝”和“劫肝阴”两种不同的认识，临床和动物实验研究也发现其具有“保肝”和“损肝”两种相反的作用，但对此双向调节作用机制尚缺乏深入研究。本课题在前期研究发现的基础上，聚焦与柴胡干预作用密切关联的代谢通路，建立基于色谱-质谱联用技术的目标代谢通路靶向分析方法，以急/慢性肝损伤大鼠模型为载体，研究血清、肝细胞浆液、线粒体中这3条关键代谢通路稳态失衡量变规律，揭示其与肝线粒体功能改变和肝实质性变化的内在关联，筛选并验证关键功能代谢物；通过组间、时间点间、样本间的多维信息整合分析，从线粒体功能代谢组学角度阐释柴胡保肝/损肝双向作用的代谢调控机制，从而从全新视角科学阐释柴胡“疏肝”、“劫肝阴”的中医认识。. 围绕上述实验设想，本课题在线粒体和细胞层面系统比较柴胡皂苷a、b2、c、d的肝毒性，发现柴胡皂苷b2、d分别在肝线粒体与肝细胞层面的毒性最强，两者毒性机制不同且具有叠加性；构效关系分析揭示，13，28-环氧醚键与16-羟基异构对其体外毒性强度及选择性有较大影响；整合运用LC/MS和GC/MS技术对小鼠血清和肝组织进行代谢组学研究发现，柴胡皂苷d暴露主要引起糖代谢、氨基酸代谢及脂类代谢紊乱；从“代谢失衡-干预回调”角度研究caspase-1抑制相关的调控机制发现，胆汁酸、溶血磷脂酰胆碱、炎症因子在caspase-1介导的肝毒性发生发展中发挥重要作用，抑制caspase-1可能是改善柴胡皂苷d肝损伤的有效干预方式；利用网络药理学相关技术预测柴胡皂苷d 的潜在靶点，基于分子对接打分排序聚焦到 NRP-1，并应用非目标代谢组学方法揭示 NRP-1 在柴胡皂苷d 抗肝癌的作用及机制；在细胞层面证实 NRP-1 敲除对柴胡皂苷d 抗肝癌活性的增强作用，利用非目标代谢组学技术揭示该作用与调节长链/短链脂酰肉毒碱和甘油磷脂类等脂质代谢有关。相关研究目前已发表SCI论文9篇，培养硕士博士研究生8人。