基于脏腑相合理论和代谢组学技术的大承气汤代谢调控及作用机制研究

Da-Cheng-Qi decoction (DCQD) is a famous purgative formula consisting of four crude drugs which was described in Shang-Han-Lun, a classical piece of Traditional Chinese Medicines (TCMs) literature of the Han dynasty. Pharmacological studies indicate that DCQD have various bioactivities on both of the lung and the intestine, which are actually in good agreements with the "Lung being related with the Large Intestine theory". But up to now, the study on the mechanism of its action still stopped on the surface. In order to solve this problem, we proposed a systematic strategy directed by connection marker metabolites & metabolic pathway screening, and it could logistically integrate the metabolomics and the TCM basic theory together. On the basis of the GC/MS, LC/MS and NMR techniques, this proposed new strategy will be used to reveal the marker metabolites/pathways associated with four experimental rat models (oleic acid-induced acute lung injury in rats, endotoxin-induced acute lung injury in rats, incomplete adhesive intestinal obstruction in rats, enterococcus-induced peritonitis in rats) and DCQD prevention. Technical details involved will be exploited and evaluated in deep as well. The predictable success of this project would serve as a good example for future TCM metabolomic studies.

"肺合大肠"是中医脏腑学说的核心理论之一。出自汉代张仲景《伤寒论》的大承气汤是寒下代表方剂，由大黄、芒硝、厚朴和枳实四味组成。研究证实，其具有典型的中医"肺病治肠"功效。目前对大承气汤的作用机制研究尚不深入，研究思路也缺乏整体性。针对此，申请者首次提出以中医脏腑相合理论为指导，引入基于色质联用（GC/MS和LC/MS）和核磁共振（NMR）的代谢组学研究技术，以急性肺损伤、实验性肠梗阻和实验性腹膜炎模型大鼠为研究载体，"寻找生物标记物→确定大承气汤干预相关的代谢网络→阐明大承气汤作用机制"的由点及网、从宏观到微观、逐层推进的代谢组学系统性研究策略，从而科学阐释"肺合大肠"、"肺病治肠"的中医理论，同时也为中药复方的多途径、多靶点、整体性作用机制研究提供借鉴。

“肺合大肠”是中医脏腑学说的核心理论之一。出自汉代张仲景《伤寒论》的大承气汤是寒下代表方剂，由大黄、芒硝、厚朴和枳实四味组成。研究证实，其具有典型的中医“肺病治肠”功效。目前对大承气汤的作用机制研究尚不深入，研究思路也缺乏整体性。针对此，本项目提出以中医脏腑相合理论为指导，引入代谢组学技术，以急性肺损伤、实验性肠梗阻和实验性腹膜炎模型大鼠为研究载体，利用“寻找生物标记物→确定大承气汤干预相关的代谢网络→阐明大承气汤作用机制”的由点及网、从宏观到微观、逐层推进的代谢组学系统性研究策略，从而科学阐释“肺合大肠”、“肺病治肠”的中医理论。围绕上述实验设想，课题建立了内毒素致急性肺损伤大鼠模型和长春新碱致药源性肠梗阻大鼠模型。首次发现，大鼠对内毒素的敏感性存在显著的个体差异，代谢组学研究揭示脂类代谢异常，尤其是鞘脂的代谢异常可能是导致这种个体差异的主要原因；提出并建立了“代谢组学进程动力学研究”研究新策略，揭示了药源性肠梗阻时间轴向的病理变化机制，筛选得到四个比肠梗阻经典指标GI和GE更为敏感的生物标志物，分别为二十二碳六烯酸，甘氨胆酸，乙酰胆碱和谷氨酰胺；在大承气汤对药源性肠梗阻的干预机制研究中，发现大承气汤可能是通过调控脑-肠（脑、胃、肠、血清）共存的小分子物质实现了对肠道功能的调节作用。这些脑肠共存的物质包括胆固醇、谷氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、组氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、丝氨酸、LPC和LPE等。对血清和脑-肠轴各组织筛选出的生物标志物进行代谢通路整合分析，结果显示大承气汤主要通过调节肠梗阻引起的氨基酸代谢中色氨酸代谢、谷氨酸-谷氨酰胺代谢及脂质代谢紊乱发挥干预回调作用。本项目的研究方法为科学阐释“肺合大肠”、“肺病治肠”的中医理论提供了科学依据，同时也为中药复方的多途径、多靶点、整体性作用机制研究提供借鉴。相关研究目前已发表学术论文12篇，其中SCI论文10篇。