基于高分辨质谱和质谱成像技术的红景天治疗阿尔茨海默病的药效物质基础和作用机制研究

In view of the unique advantages of traditional Chinese medicines(TCM) in the treatment of Alzheimer's disease（AD）, it is significant for prevention and control of AD to research on TCM. In this project, Rhodiola was selected as the object and it will be studied based on the strategy by combining chemomics with metabonomics, and new methods based on high resolution mass spectrometry and imaging mass spectrometry(IMS) will be developed. Among them, a new method using HPLC-FT-ICR MS or HPLC-Q-TOF MS technology will be applied to separation and identification of chemical compounds from Rhodiola, and the chemical fingerprint in vitro and in vivo will be established respectively. Then,the metabonomics studies of Rhodiola will be carried out and the biomarkers related with the action mechanism will be found through analyzing the feature changes of the established ‘metabolic profiles’ of body fluids.And furthermore, a brand new method based on IMS will be explored for direct and simultaneous analysis of exogenous and endogenous compounds in rat tissue sections. In a word, embarking on concept of the wholism for TCM theories, the therapeutic basis and action mechanism of Rhodiola on AD will be illustrated by means of the combinations of in vivo and in vitro study, active ingredients and endogenous metabolites, metabolomics data and pathological physiology along with biochemistry indexes. In a word, a theoretical support for the clinical application of Rhodiola will be provided and a new way with innovativeness, holism, efficiency and systematicness aiming at TCM will be explored by this research.

中医药治疗阿尔兹海默病(AD)具有独特优势，从中药中研究有效防治AD的药物具有重要意义。本课题以中药红景天为研究对象，探索建立基于高分辨质谱和质谱成像技术的红景天治疗AD的药效物质基础和作用机制研究。利用HPLC-FT-ICR MS和HPLC-Q-TOF MS技术表征红景天体内外化学成分，建立红景天治疗AD的体外-入血-入脑脊液-入脑组织成分系列指纹谱；利用代谢组学技术建立并分析体液代谢谱的变化，找寻潜在的生物标志物；重点利用质谱成像技术可视化地开展红景天药效物质和内源性代谢物在大鼠脑组织的原位成像研究，建立药效物质和代谢物组之间的联系。本研究将从中医学整体观出发，通过体内与体外研究相结合、体内效应成分与内源性代谢物研究相结合、代谢组学与病理生理相结合的方法，综合评价红景天治疗AD的药效，明确其药效物质基础，阐释其作用机制，探索以创新性、整体性、高效性和系统性为特点的中药研究新思路。

中医药治疗阿尔兹海默病(AD)具有独特优势，从中药中研究有效防治AD的药物具有重要意义。本课题以中药红景天为研究对象，开展了基于高分辨质谱和质谱成像技术的大花红景天治疗AD的药效物质基础和作用机制研究。药效学结果表明，大花红景天能够剂量依赖性地改善双侧海马注射Aβ1-42致痴呆模型大鼠行为学指标、减少Aβ斑块沉积、抑制Tau蛋白过度磷酸化、抗氧化、抗炎以及减轻胆碱能神经元损伤。化学成分研究结果表明，在大花红景天中共鉴定了64种化学成分，包括32个醇及其苷类，23个黄酮及其苷类，6个有机酸及其衍生物类，2个萜类和1个氰苷类；在大鼠血浆、尿液、粪便和胆汁中共检测到179个相关成分，包括37个原形成分和142个代谢产物，基本阐明了其治疗AD的药效物质。代谢组学结果表明，高剂量大花红景天干预后，大鼠血清中有17个标志物具有显著回调作用，涉及色氨酸、鞘脂和甘油磷脂代谢；大鼠脑组织中有16个标志物有回调趋势，涉及花生四烯酸和谷胱甘肽代谢。脂质组学结果表明，在大鼠血清中鉴定出28个潜在脂质生物标志物，其中19个脂质经大花红景天干预后有显著回调趋势，涉及亚麻酸代谢、α-亚麻酸代谢、鞘脂代谢和醚脂代谢；在大鼠脑组织中鉴定出20个潜在脂质生物标志物，其中10个脂质经大花红景天干预后具有显著回调趋势，涉及甘油磷脂代谢。最后，采用质谱成像技术对19种生物标志物在大鼠脑组织中的空间分布进行了可视化研究，为红景天治疗AD的代谢组学结果和作用机制研究提供了可视化证据。本课题瞄准中医药现代化对新思路、新技术及新方法的需求，从中医学整体观出发，通过体内与体外研究相结合，体内效应成分与内源性代谢物研究相结合，代谢组学数据与病理生理及生化指标相结合的分析方法，对大花红景天防治AD的物质基础和作用机制进行了系统研究。研究结果将弥补目前红景天相关研究内容的空白，为其合理应用提供理论支持。