基于代谢网络的多组学数据整合探讨苦参乌梅汤干预宿主细胞代谢的抗HBV作用机制

Because hepatitis B virus (HBV) infection has become the trend of global hazard，Anti-HBV treatment needs urgent attention. Preliminary studies found that Kuhseng-Mume Decoction can significantly affect the expression of HBsAg in serum of HBV transgenic mice. But the anti-HBV effect mechanism of Kuhseng-Mume Decoction is unclear, which researches have rarely been reported. We will carry out the anti-HBV molecular mechanism studies in vitro with Kuhseng-Mume Decoctionas an experimental drug, and HepG2.2.15 cells as an experimental model. We assume that Kuhseng-Mume Decoction may play a role in anti HBV through the host cell metabolic intervention. We would intend to develop gas chromatography mass spectrometry(GC-MS) -based metabonomics method with multivariate data analysis for cultured cells, and then to investigate the metabolic responses of he host cell intervened with Kuhseng-Mume Decoction using metabonomics, proteomics and validate the results by a range of molecular biological assays. Therefore, this study will find the related metabolites and metabolic pathways, elucidating the relationship and further discussing anti HBV mechanism.

乙型肝炎病毒（HBV）感染已经成为全球性危害的态势，抗乙肝病毒治疗亟待重视。苦参乌梅汤为我院长期临床治疗慢性乙型肝炎的经验方，前期研究工作发现苦参乌梅汤能够显著影响HBV转基因小鼠血清中HBsAg的表达。在HBV转基因小鼠体内具有抗HBV活性。目前对苦参乌梅汤抗HBV作用机制尚不清楚，因此我们提出假设：苦参乌梅汤是否通过干预宿主细胞代谢起到抗HBV作用。本项目以苦参乌梅汤作为实验药物，以HepG2.2.15细胞作为实验模型，拟建立和完善基于气相色谱-质谱联用技术（GC-MS)的细胞代谢组分析方法及具有统计意义的多变量代谢组学数据分析方法；采用代谢组学、蛋白质组学以及分子生物学相结合的方法，研究苦参乌梅汤干预影响宿主细胞代谢组的变化规律，发现其相关的代谢物以及所受影响的代谢途径；阐明苦参乌梅汤干预与宿主细胞代谢改变之间的关系；深入探讨苦参乌梅汤抗HBV作用机制。

代谢组学与蛋白组学相结合的方法可以更全面、更准确地预测药物作用后的生物过程，为探索苦参乌梅汤抗HBV的可能机制提供证据，为进一步研究其他中草药治疗疾病的机制研究提供新的方向。.目的 本研究建立基于代谢组学和蛋白组学分析的方法，对苦参乌梅汤干预后HepG2.2.15细胞的内源性代谢物进行分析，并阐释相关的代谢通路，探索苦参乌梅汤抗HBV的作用机制。.方法 本研究采用UPLC-LTQ/Orbitrap进行代谢组学数据采集，结合OPLS-DA分析，筛选苦参乌梅汤干预前后HepG2.2.15细胞内源性代谢物的变化，以VIP>1和P<0.05的差异代谢物作为潜在生物标志物，利用在线平台MetaboAnalyst 4.0和KEGG在线数据库分别进行通路富集分析和筛选。蛋白组学以iTRAQ试剂标记后进行质谱检测并以软件分析差异表达的蛋白质，运用LC-ESI-MS/MS方法分析苦参乌梅汤干预前后HepG2.2.15细胞的蛋白组学差异，对差异蛋白进行GO功能注释、富集和KEGG通路富集。.结果 代谢组学的方法共筛选出53个差异代谢物，主要影响苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成、苯丙氨酸代谢、鞘脂代谢、精氨酸和脯氨酸代谢等代谢途径。蛋白组学的方法共筛选出115个差异蛋白质。GO富集分析发现，生物过程（BP）主要涉及氧化应激反应、肽基酪氨酸磷酸化、肽基酪氨酸修饰等方面；细胞组成（CC），主要涉及膜筏、膜微区、膜区、转移酶复合物等；分子功能（MF），主要涉及蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶活性、蛋白酪氨酸激酶活性、磷酸酶结合、激素受体结合等。KEGG通路分析发现，主要影响PI3K-Akt信号通路。.结论 代谢组学结果显示苦参乌梅汤通过调节宿主细胞氨基酸及能量代谢，进而抑制HBV的表达和复制。蛋白组学所富集的关键相关通路为PI3K/Akt是调节细胞增殖、凋亡、分化和葡萄糖转运等功能的重要通路，该结果与代谢组学的相关葡