基于代谢产物分析和细胞代谢组学技术研究石榴皮鞣质类成分的ADME特性及其代谢产物的调控机制

Tannins is a class of polyphenols chemical constituents widely existing in natural medicinal plants. With its biological activities gradually shown, the tannins received increasing attention as a class of organic active compounds in recent years. Pomegranate rind, a dry peel of pomegranate belonging to punicaceae, is collected by Chinese pharmacopoeia as a traditional Chinese medicinal materials which rich in tannins and the substance basis of its biological activities was confirmed to be tannins from it. This project was based on the preliminary studies and will continue in-depth study. We will study the absorption, distribution, metabolism, excretion and regulatory mechanism of its metabolites of tannins from pomegranate rind in vivo by the combination of chemistry and cell biology, clarifying its transport mechanism and metabolic pathways. In addition, we will separate, identify and synthesize the main active metabolites of tannins from pomegranate rind to obtain high active but low toxicity metabolites or leading compounds which may provide scientific proof so as to develop tannins from pomegranate rind as well as its metabolites into a new safety drug.

鞣质(Tannin)是广泛存在于植物中的一类植物多元醇（酚）类次生代谢产物，随着其生物活性的逐渐显现，近些年来鞣质类化合物作为一类新的活性有机物群日益受到重视。石榴皮是石榴科石榴属植物石榴(Punica granatum L.)的干燥果皮，是《中国药典》收载的富含鞣质类化学成分的传统中药材，研究证实其鞣质类化合物是其生物活性的物质基础。本项目是在前期研究基础上的持续深入研究，采用化学和细胞生物学相结合的方法对石榴皮鞣质类成分在体内的吸收、分布、代谢和排泄（ADME）过程及其代谢产物的生物活性调控机制进行系统研究，阐明鞣质类化合物在体内发挥药理活性的代谢转运机制及代谢通路，通过分离纯化和鉴定以及化学合成主要活性代谢产物，寻找活性高、毒性小的活性代谢物或先导化合物（Leading Compounds），为将石榴皮鞣质类活性成分及其代谢产物开发成一种新的、安全有效的天然有效药物提供科学依据。

结题摘要：.石榴皮是石榴科石榴属植物石榴（Punica granatum L.）的干燥果实，是《中国药典》收载的富含鞣质类化学成分的传统中药材，研究证实其鞣质类化合物是其生物活性的物质基础。本项目是在前期研究基础上的持续深入研究，采用化学和细生物学相结合的方法对石榴皮鞣质类成分在体内的吸收、分布、代谢和排泄（ADME）过程及其代谢产物的生物活性调控机制进行系统研究，阐明鞣质类化合物发挥药理活性的代谢转运机制及代谢通路。研究结果发现：（1）Caco-2细胞模型和大鼠单向肠灌流模型探索石榴皮鞣质类成分-安石榴苷和没食子酸的肠吸收特征研究表明，安石榴苷和没食子酸在肠道吸收良好，安石榴苷以主动转运方式为主；没食子酸以被动转运方式为主；安石榴苷和没食子酸是P-糖蛋白的底物。该研究为提高安石榴苷和没食子酸在人体的生物利用度有着至关重要的意义。（2）没食子酸的组织分布研究发现没食子酸广泛分布分布于心、肝、脾、肺、肾、小肠组织，其主要分布小肠、肾和肝脏组织，该研究结果有助于了解没食子酸的作用靶器官，预测可能的药理作用及毒副作用。（3）石榴皮鞣质类成分（包括石榴皮鞣质和安石榴苷等）在大鼠肠道菌群的作用下主要代谢为具有生理活性的小分子化合物（尿石素系列物（A,B,C,D），没食子酸类及葡萄糖醛酸化尿石素类物质），推测这些物质可能是石榴皮鞣质在体内发挥药理活性的物质基础。基于代谢组学技术研究石榴皮鞣质在大鼠肠道菌群体系中不用时间点的代谢产物积累，结果发现了尿石素A,B,C,没食子酸，鞣花酸等7个代谢产物呈现动态变化，不同时间点有差异性。（4）没食子酸对角叉菜胶诱导的急性炎症具有显著性的改善作用，一方面可显著性降低大鼠足趾肿胀程度，且可显著性降低炎症大鼠血清中炎症因子TNF-α和IL-6水平。代谢组学研究推测，没食子酸改善急性炎症可能与亚油酸代谢、抗坏血酸和醛糖酸代谢、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸的生物合成、花生四烯酸代谢途径密切相关。（5）细胞代谢组学法探索了石榴皮鞣质及其主要成分没食子酸、安石榴苷、鞣花酸和安石榴磷对膀胱癌T24细胞的抑制作用，结果发现没食子酸 > 石榴皮鞣质 > 安石榴苷 > 安石榴磷 > 鞣花酸，其中没食子酸对T24细胞抑制作用最强，没食子酸通过阻滞细胞周期于S期抑制细胞增殖。此外，没食子酸增加T24细胞内ROS的积累，降低MMP水平，激活P53，促进Cyt-c的表达，