基于肠道微生态的维药两色金鸡菊治疗糖尿病物质基础及作用机制研究

Uyghur medicine, Coreopsis tinctoria Nutt. (CTN) play an important role in treating diabetes. The pharmacokinetic characteristics of CTN, poor permeability, low concentration in plasma, contradicted to its effect. For oral administration, in addition to the prototype ingredients, metabolites are also the material basis for drug efficacy. Gut microbiota is an important human “ecological organs”. The preliminary research results of our team indicate that flavonoid glycosides can be metabolized under the action of intestinal bacteria. In this project, we will focus on investigating material basis and mechanism of CTN based on gut microbiota, including the gut microbiota metabolism of CTN flavonoid study with LC-MS, the influence of gut microbiota on the pharmacokinetic pattern of CTN, and molecular mechanism of CTN based on network pharmacology and metabolomics for treating diabetes. The results will provide the foundation for unfolding material basis and mechanism of CTN as well as clinical usage. Through the research above, we can provide novel and common methods for pharmacokinetic and pharmacodynamic studies for Chinese herbal medicines.

两色金鸡菊治疗糖尿病疗效确切，黄酮苷是其主要药效成分，但其血药浓度低，生物利用度差，难以解释其药效。对于口服药物，除原型成分，代谢产物也是发挥药效的物质基础。肠道微生物是口服药物重要的代谢 “器官”。本课题组前期研究结果表明两色金鸡菊黄酮苷可以在肠道菌作用下发生代谢转化。在肠道菌群对口服药物的代谢作用和本课题组已有研究基础上，本课题组拟开展基于肠道微环境的两色金鸡菊治疗糖尿病物质基础和作用机制研究。首先，利用液质联用，分析两色金鸡菊提取物和单体成分的肠道菌群代谢产物；其次，考察不同肠道微环境下两色金鸡菊成分药代动力学规律，阐明肠道菌代谢对成分体内处置规律的影响；最后，利用网络药理学研究两色金鸡菊原型成分和肠道菌代谢产物治疗糖尿病的靶标和通路，并利用代谢组学对结果进行验证。此研究可为两色金鸡菊临床使用提供理论依据，为黄酮苷类成分“药代-药效”不相关的机制研究提供普适的研究思路。

肠道微生物是人体重要的“器官”，且肠道菌群与代谢性疾病密切相关。两色金鸡菊治疗糖尿病疗效确切，黄酮苷是其主要药效成分，但其血药浓度低，生物利用度差，难以解释其药效。本课题从肠道微环境的角度，以维药两色金鸡菊为研究对象，探讨两色金鸡菊治疗糖尿病的物质基础和作用机制。首先基于UPLC-IMS-QTOF-MSE技术构建两色金鸡菊水提液化学成分鉴定分析的液质联用方法，并利用HPLC技术构建指纹图谱并对其中指标性成分进行定量。并对马里苷和黄诺马苷体内外代谢情况进行研究，大鼠灌胃马里苷和黄诺马苷分别鉴定出代谢产物30种、12种，而注射给药后分别鉴定出31种、15种代谢物，二者在肝微粒体中均表现出良好的代谢稳定性。随后构建2型糖尿病大鼠模型，以体外大鼠粪便肠道菌孵育两色金鸡菊主要单体成分，研究马里苷在正常大鼠及2型糖尿病大鼠肠道菌的体外代谢产物，探讨糖尿病菌群紊乱对马里苷代谢的影响。以UPLC-IMS-QTOF-MSE定性化学成分基于大数据的网络药理学技术预测两色金鸡菊治疗糖尿病的作用机制。采用非靶向代谢组学技术最终筛选确定31个差异代谢物，主要涉及4条作用途径，两色金鸡菊治疗糖尿病潜在机制为调节甘油磷脂代谢紊乱，联合分析显示PIK3R1和PIK3CA为网络药理学和代谢组学的共同靶点，均与胰岛素抵抗过程相关。进一步对糖尿病大鼠的结肠内容物进行16S rDNA测序，分析两色金鸡菊对糖尿病大鼠的粪便菌群组成和多样性的影响，并将结果和代谢组学结果进行关联分析，发现大部分代谢物分别与密螺旋体菌属(Treponema)、普雷沃氏菌属(Prevotella)及琥珀酸弧菌属(Succinivibrio)显著相关(p<0.05)。明确了两色金鸡菊的物质基础，从多角度全面系统揭示两色金鸡菊多成分与药理活性潜在作用靶点的关系，以及对糖尿病发挥药效作用的研究，对两色金鸡菊的质量控制与产品开发利用具有重要的指导意义，为黄酮苷类成分“药代-药效”不相关的机制研究提供普适研究思路。以通讯作者发表SCI论文4篇；申请发明专利4项。培养硕士生2名，本科生2名。项目负责人入选天津市高校“青年后备人才培养计划”。