基于肠道菌群与代谢组学技术的广陈皮降血脂效应物质基础与作用机制研究

Hyperlipidemia is a chronic disease characterized by the lipid metabolism disorders. Guided by the holistic concept of Traditional Chinese Medicine and systems biology, and based on our previous research achievements and accumulation, utilizing the multi-disciplinary means including pharmacology modern, network biology and chemistry metrology, the present project aimed to uncover the hypolipidemic active constituents and mechanism of Guangchenpi (the dried pericarps of citrus reticulata 'Chachi') from the perspective of intestinal microflora and metabolomics. After characterizing the in vitro and in vivo active constituents in Guangchenpi, we planned to construct a hypolipidemic activity high throughput screening platform by Peak-cutting sample preparation. By applying the "chemical markers fishing and knockout/spectrum-effect integrated characterization" technique, we may rapidly discover the hypolipidemic active constituents and mechanism of Guangchenpi; The cell model and the whole animal models are employed to evaluate and confirm the hypolipidemic activity of the prepared constituents (groups). Later, from the perspective of metabolomics and intestinal flora, we designed to screen the related biomarkers and target network with disease and drug intervention, and reveal the significance of intestinal flora in the development of hyperlipidemia and drug therapy, and finally clarify the hypolipidemic mechanism of Guangchenpi.

高脂血症是一种由脂质紊乱导致机体代谢失衡的常见慢性疾病。本项目拟在前期研究基础和技术积累上，以中医药整体观和系统生物学为指导，应用现代药理学、网络生物学、化学计量学等多学科手段，开展广陈皮药材降脂活性的效应物质基础研究，并从肠道菌群和代谢组学角度系统研究广陈皮降血脂的分子作用机制。在全面表征广陈皮药材体内外化学物质基础上，构建基于Peak-cutting样品制备技术的中药降脂活性成分高通量筛选平台，应用“成分缺失/捕获-谱效集成表征”技术，快速制备广陈皮潜在降脂效应物质群；利用细胞模型、整体动物模型对广陈皮制备组分（群）进行体内外降脂活性评价，发现和确认其降脂活性成分群；进而从代谢组学和肠道菌群角度，筛选疾病和药物干预相关的生物标记物和网络靶标，揭示肠道菌群在高脂血症发生发展与药物治疗中的意义，最终系统阐明广陈皮药材降脂作用机制与化学内涵。

高脂血症是一种由脂质紊乱导致机体代谢失衡的常见慢性疾病。项目拟从肠道菌群和代谢组学角度系统研究广陈皮降血脂的分子作用机制。本研究中，我们基于“空白基质扣除”及“改良质量亏损过滤”鉴定了广陈皮多甲氧基黄酮化学组和代谢物；并研究了不同采收期广陈皮化学成分及抗胰脂肪酶活性，发现川陈皮素是最具有抗脂肪酶活性潜力化合物；利用细胞模型、整体动物模型对广陈皮多甲氧基黄酮提取物（PMFE）改善脂代谢紊乱活性进行评价，发现PMFE在体外可通过mTOR/p70s6k通路抑制SREBP活性发挥降脂功效，在体内可剂量依赖性地抑制高脂小鼠的体重增长，减轻脂肪堆积，有效降低血脂水平，改善胰岛素抵抗与葡萄糖耐受，且无明显毒性。该研究进一步从肠道微生态学和代谢组学角度系统研究了PMFE改善代谢综合征的整合作用机制，结果表明PMFE可调节肠道菌群的整体结构，重建具有正常功能的肠道微生态系统，并且在整体上对高脂造模造成的宿主代谢紊乱发挥纠偏作用，主要回调支链氨基酸及芳香族氨基酸水平，其与宿主表型密切相关；基于抗生素抑制和粪菌移植实验发现肠道菌群是PMFE改善代谢综合征的重要“靶器官”，PMFE可显著富集拟杆菌属细菌B. ovatus。研究首次发现B. ovatus为一株能显著降低高脂小鼠的体重，减少脂肪堆积，改善血脂和胰岛素抵抗的有益菌，是PMFE抗代谢综合征的重要靶点。项目基于代谢组学三步过滤、DNA条形码和电子鼻技术对不同陈皮栽培变种进行了区分，并构建了介孔硅–金纳米粒子电化学发光阵列传感器，应用于中药抗氧化活性检测；在本课题的资助下，共发表SCI研究论文16篇，获授权发明专利3项；培养博士生1名，硕士生6名。