基于代谢组学的药用植物款冬的化学与药理研究

款冬花是一种中医临床常用中药材，采用花序芽作为药用部位，其发育在寒冷的秋冬季节且无光照的地下完成。款冬作为一种具有独特发育现象的药用植物，其药用部位与非药用部位在发育过程中的化学、药效学及毒理学等变化规律尚不清楚，为资源合理利用及药材采收标准的确定带来困难。本研究拟对不同发育阶段的款冬花序芽及非传统药用部位进行化学、药效学及毒理学研究，并探讨其相关性。化学研究采用植物代谢组学技术，GC-MS和NMR分析相结合，通过对款冬植物不同器官整体代谢产物的动态分析，明确药用与非药用部位以及不同发育阶段药用部位的代谢组变化和特征成分；通过止咳化痰药效学和急性与慢性毒性研究，明确款冬不同器官的有效性及安全性。本项目的实施，可以阐明款冬花序芽发育过程中的化学成分动态变化规律和证实传统药用经验，将为药材合理采收期确定及药效物质基础研究提供依据。

款冬花具有止咳化痰作用，是中医临床常用中药。本项目首先采用基于核磁共振、气质联用和超高效液相色谱的代谢组学分析方法，对款冬植物不同器官（花蕾、叶、根、花梗）以及不同发育阶段的花蕾进行了代谢物化学组成比较。结果显示款冬不同器官的代谢组成明显不同，花蕾和叶中倍半萜类、黄酮类等成分含量较高，而根和花梗中氨基酸、糖类等含量较高；采用小鼠止咳化痰模型（氨水引咳法和气管酚红排泌法）评价了不同器官的止咳化痰作用，结果显示花蕾和叶具有较强的止咳化痰作用，而花梗和根无明显作用，该结果与传统用药经验一致；采用偏最小二乘法对药效学数据与代谢组化学数据进行的相关性分析结果显示，绿原酸类、3,5-二咖啡酰基奎尼酸，芦丁等成分与款冬花的止咳化痰作用密切相关，而一些氨基酸类和有机酸类可能发挥协同作用；基于NMR、GC-MS和UPLC的代谢组学分析结果均显示，不同发育阶段的花蕾代谢组成明显不同，且呈逐步变化趋势，发育中期代谢物组成接近，而开花后有较大变化，与中医传统用药经验一致，即花蕾开放后不能入药；以肝毒性吡咯里西啶生物碱senkirkine为指标，对不同发育阶段的花蕾及款冬的不同器官进行了肝毒性生物碱含量测定，结果显示花蕾和叶子中senkirkine含量较高，且叶中含量稍高于花蕾，而根和花梗senkirkine的含量较低，在款冬花蕾发育过程中，senkirkine的含量逐渐升高，12月达到最高，开花后含量降低；提示我们款冬花中肝毒性生物碱的含量和活性成分可能具有一定的正相关性。对给予大剂量款冬花蕾和叶水煎物的小鼠进行了毒性研究，通过体重、脏器系数、血液生化指标及病理切片分析，均未见明显的毒性反应发生，血液代谢组学分析结果显示，部分可能与肝肾毒性有关的代谢物发生了改变，提示我们大剂量的款冬水煎物仍可能发生潜在的毒性。最后，采用代谢组方法对不同产地的款冬花进行了比较，结果显示不同来源的款冬花代谢物组成明显不同，提示我们种植方式可能对款冬花药材的化学组成影响较大。本研究从代谢物化学组成、药效学、安全性等方面对款冬植物的不同部位进行了系统研究，为款冬花的药效物质基础、质量标准以及安全用药提供了研究依据。