基于代谢组学和基因芯片技术的蜜炙黄芪特征成分补气作用机制的研究

According to the theory of Chinese medicine, Astragalus fried with honey can strengthen its benefiting qi for treating the qi deficiency of spleen and lung. In our preliminary studies, the characteristic components Astragaloside Ⅳ, Astragaloside I and Calycosin-7-O-β-D- glucoside were screened by metabolomics of chemical composition and experiment on pharmacodynamics of Astragalus fried with honey. This project will proceed to explore the benefiting Qi mechanism of these characteristic components based on immunology theory using metabonomics and gene chip technology. Bioinformatics methods are used to investigate the relationship between the intrinsic phospholipid biomarkers, immunological indexes and genetic variations pre- and post- the intervention of Astragalus fried with honey and its characteristic components on spleen qi deficiency rats, with which to clarify the material basis for benefiting qi of Astragalus fried with honey and its mechanism. The results promote its clinical application and quality control of Astragalus fried with honey, providing the experimental basis and new idea for modernization of traditional Chinese medicine.

中医理论认为临床常用中药黄芪蜜炙可增强其补中益气、升阳的作用，从而用于脾肺气虚、中气下陷之证。本项目是在申请者前期筛选的蜜炙黄芪特征成分和药效学研究基础上，综合运用代谢组学和基因芯片技术，从免疫学角度探究蜜炙黄芪及炮制特征成分Astragaloside Ⅳ、Astragaloside I和毛蕊异黄酮苷补气作用的机制。通过生物信息学相关方法，探讨蜜炙黄芪炮制特征成分干预脾气虚证大鼠前后差异基因、内源性磷脂生物标记物与生化免疫学指标之间的内在关联，阐明蜜炙黄芪补气作用的药效物质基础及其作用机制，为促进其临床应用和黄芪蜜炙的质量控制，实现中药现代化提供实验依据和新思路。

中医理论认为临床常用中药黄芪蜜炙可增强其补中益气、升阳的作用。本项目采用已建立的脾气虚证大鼠模型，综合运用系统生物学技术，探究蜜炙黄芪及炮制特征成分Astragaloside Ⅳ、Astragaloside I和毛蕊异黄酮苷补气作用的机制。实验结果表明，脾气虚证大鼠胃肠道黏膜损伤，肠胃功能下降，且诱导上皮细胞及吞噬细胞免疫功能下降，IL-1、IL-2、IL-6和TNF-α表达升高，IFN-γ及IL-4表达降低。蜜炙黄芪及炮制特征成分主要通过调控细胞因子的免疫应答，改善肠道吸收功能，提高机体的细胞免疫和体液免疫能力，且Astragaloside Ⅳ改善脾气虚证大鼠免疫功能的作用优于另外两种。蜜炙黄芪和特征成分干预后引起脾气虚证大鼠体内LysoPC，LysoPE和 TG类等生物标记物含量显著减少，甘油磷脂类（PC，PE，PS和PG）和神经酰胺类含量显著升高，涉及花生四烯酸代谢、甘油磷脂代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢及初级胆汁酸代谢等。上述代谢途径与体内脂质合成、氨基酸代谢、蛋白合成及免疫调节密切相关。其中， Astragaloside Ⅳ和Astragaloside I主要参与甘油磷脂代谢、花生四烯酸代谢、鞘脂代谢和初级胆汁酸代谢等，而毛蕊异黄酮苷主要参与花生四烯酸代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等。差异基因表达分析结果表明，关键基因IL-1β、IL-2RG、NF-κB2、CD-14、CCR-7、CCL-21、TGF-β1、TGF-β2、TNFSF14、TNFSF13B等的差异表达，与NF-κB信号通路、细胞因子受体相互作用密切相关。生物信息学分析表明，蜜炙黄芪及其炮制特征成分选择性作用于CDK2、MAPK14、PTGS1和PTGS2影响PLA2G族蛋白，从而抑制PLA2催化甘油磷脂水解；选择性作用于NOS2影响LYPLA1来激活溶血磷脂酶催化LysoPC和LysoPE的代谢。综上所述，蜜炙黄芪炮制特征成分干预脾气虚证大鼠的补气药效作用可能是通过调控甘油磷脂和溶血磷脂的代谢平衡，调节花生四烯酸代谢抑制脾气虚证大鼠肠道炎症，经胆汁酸信号传导抑制NF-κB通路，促进serotonin和kynurenine代谢，降低IDO 酶活性，从而影响IL-4、IL-6、TNF-α和IFN-γ的表达，提高T细胞免疫实现的。