基于“血清经时谱效灰色关联分析”和“等效成分群”的半枝莲抗肿瘤有效成分群研究

In this study, based on the scientific theory that “bioactive equivalent combinatorial components (BECCs) account for the whole efficacy of original traditional Chinese medicine”, we applied several technology and approaches such as chemical fingerprints, serum pharmacochemistry, spectrum-effect relationship, and mathematical statistics to carry out the following research: 1) taking Scutellaria barbarta D. Don as a model, grey correlation analysis for the time-spectrum-effect of serum (GCATSES) as the starting point, bioactive equivalent combinatorial components (BECCs) as the target, we established a new method to study the effective components of Scutellaria barbarta D. Don by integrating GCATSES and BECCs. After the determination of chemical constituents in vitro and in serum, the spectrum-effect between the dynamic chromatograms of serum pharmacochemistry and efficacy results were analyzed using grey correlation analysis, then the candidate BECCs were selected based on correlation degree to screen BECCs iteratively. 2) Network pharmacology approach was used to construct the relationship of “the effective components-the potential action target-the action pathway”. A research pattern named “Chemical components-Serum transitional components-BECCs-Mechanism” was used to clarify the therapeutic material basis and mechanism of Scutellaria barbarta D. Don. This project will provide a scientific foundation of clinical applications for Scutellaria barbarta D. Don, and offer method and reference for the identification of the therapeutic material basis of traditional Chinese medicine at the same time.

本项目围绕“等效成分群是中药发挥药效的有效成分群”的科学学说，综合运用中药指纹图谱、血清药物化学、谱效关系、数理统计等多学科技术和方法，1）以半枝莲为研究对象，血清经时谱效灰色关联分析为切入点，等效成分群发现为目标，建立基于血清经时谱效灰色关联分析与等效成分群的药效物质辨识新方法，开展半枝莲抗肿瘤有效成分群研究。在解析体外、血清化学成分群基础上，进行血清药物化学动态图谱与药效结果灰色关联分析，以关联度为标准选择候选等效成分群，迭代筛选等效成分群。2）运用网络药理学方法，以半枝莲等效成分群为研究对象，构建有效成分-潜在作用靶点-作用通路间的关系。以“化学成分群-血清移行成分群-等效成分群-作用机制”层间递进的研究模式，阐明半枝莲抗肿瘤药效物质基础和作用机制。本研究可为半枝莲的临床应用提供科学依据，同时为中药药效物质辨识提供方法和借鉴。

本项目围绕“等效成分群是中药发挥药效的有效成分群”的科学学说，综合运用中药指纹图谱、谱效关系、代谢组学、数理统计等多学科技术和方法，（1）以半枝莲为研究对象，基于LC-HRMS分析技术，构建改进的三角形MDF算法靶向表征半枝莲中的黄酮类化合物，最终鉴定出127种黄酮类化合物，其中包括30个黄酮/黄酮醇苷元、10个二氢黄酮/二氢黄酮醇苷元、49个黄酮/黄酮醇单糖苷、16个二氢黄酮/二氢黄酮醇单糖苷、21个黄酮/黄酮醇双糖苷和1个二氢黄酮/二氢黄酮双糖苷；同时借助多时间窗口的步进DPIs过滤策略表征半枝莲中的二萜类化合物，共筛选出381种二萜类化合物，其中141种二萜化合物首次在半枝莲中报道。（2）利用灰色关联分析方法，建立半枝莲指纹图谱和抗肿瘤作用的谱效关系研究，最终得到61个色谱峰的关联度，对A549和MDA-MB-231两种细胞抑制率的关联度均大于0.7。（3）对61个色谱峰组成的化学成分群进行A549和MDA-MB-231肿瘤细胞抑制率实验，其结果显示，抑制率有效性的90 %可信区间分别为84.4%-117.0%和78.3%-107.5%，落在生物等效性70%-143%之间，初步判定含有61个色谱峰的成分为半枝莲等效成分群。从细胞水平和动物水平分别对等效成分群进行验证。由动物实验可知，原药材和等效成分群给药后肿瘤生长较慢，二者对肿瘤细胞的抑制率高于20%，其免疫指数均高于顺铂组，而谷胱甘肽（GSH）的含量均低于顺铂组，由此说明原药材和等效成分群对肿瘤细胞的生长起到了抑制作用，对小鼠的免疫器官具有保护作用。由细胞实验可知，原药材组和等效成分群能够显著增加A549和MDA-MB-231细胞的活性氧（ROS）水平。（4）基于代谢组学方法阐明半枝莲等效成分群的抗肿瘤作用机制。代谢组学分析共筛选到11个潜在生物标志物，主要渉及到鞘脂代谢、鞘脂信号通路、神经活性配体-受体相互作用等通路。本项目以“化学成分群-等效成分群-作用机制”层间递进的研究模式，阐明了半枝莲抗肿瘤药效物质基础和作用机制。本研究可为半枝莲的临床应用提供科学依据，同时为中药药效物质辨识提供方法和借鉴。