基于支链氨基酸调控糖脂代谢通路的复方丹参滴丸抗心肌缺血药效成分及作用机制

Compound Danshen Dripping Pills (CDDP) can produce good anti-myocardial ischemic effects, however, the complexity of its composition made the elucidations of the underlying mechanism difficult. We establish a model of ischemia myocardial induced by coronary artery ligation, and to observe the exposure of substances in myocardium after administration of CDDP in normal and model mice. On both animal and cell model, after administration of CDDP or its main components, small molecular metabolites including branched amino acid (BCAA), glucose and fatty acids in serum and myocardium are measured by metabolomics method. The expression of branched chain α-Ketoacid dehydrogenase (BCKDH) and the key enzymes involved in the regulation of its activity including branched chain α-keto acid dehydrogenase kinase (BCKDK) and 2C serine threonine protein phosphatase (PP2Cm), GLUT1/4, CD36/FAT and PDH are measured. The aim of this project is to clarify the material basis of CDDP based on the above signaling pathway, so as to elucidate the mechanism of drug action.

复方丹参滴丸有良好的抗心肌缺血药效作用，但其成分的复杂性致使其药效机制的具体阐明存在诸多困难。越来越多的研究表明，支链氨基酸在心肌糖脂代谢调控中起到重要作用，并参与了心肌缺血等心血管疾病的发生发展。课题组前期研究发现复方丹参滴丸能够显著调节能量代谢，尤其对支链氨基酸和糖脂代谢出现明显调节作用。本项目通过测定给予复方丹参滴丸后其物质组在冠脉结扎导致的心肌缺血模型小鼠心肌组织中的暴露量，筛选其药效作用潜在的物质基础；从动物和细胞模型水平上考察复方丹参滴丸及其主要成分对支链氨基酸及糖脂代谢的影响，以及对支链氨基酸代谢关键酶BCKDH、调节其活性的关键酶BCKDK、PP2Cm及糖脂代谢相关GLUT1/4、CD36/FAT和PDH的影响，从而验证复方丹参滴丸的药效物质基础，阐明其通过支链氨基酸代谢调控糖脂代谢从而改善心肌缺血的作用机制，并为其他多组分中药的药代及药效机制研究提供参考。

复方丹参滴丸（CDDP）具有良好的抗心肌缺血及纤维化的药效作用，但其成分复杂，存在药代/药效（PK/PD）不相关性，其具体药效机制尚未完全阐明。本课题首先通过网络药理学筛选出复方丹参滴丸治疗心肌缺血/纤维化潜在的有效活性成分及其作用靶点和信号通路，然后建立异丙肾上腺素（ISO）诱导的C57BL/6J小鼠心肌缺血/纤维化模型，对CDDP治疗小鼠心肌缺血/纤维化的药效及作用机制进行探索和验证，结果表明CDDP能够显著逆转ISO引起的心功能损伤及心肌纤维化。进一步采用代谢组学、蛋白组学与分子生物学结合的方法探究CDDP治疗心肌缺血/纤维化的机制，发现CDDP显著逆转了ISO引起的代谢紊乱，其中支链氨基酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、三羧酸循环、脂质代谢及嘌呤代谢发生显著变化；蛋白组学结果显示，纤维化及能量代谢相关蛋白被显著调控，进一步IPA分析发现TGFβ-FAS-COL通路可能是CDDP治疗的关键通路。运用分子生物学手段分析发现CDDP可以显著逆转ISO引起的纤维化相关基因表达升高及炎症信号通路的变化，同时支链氨基酸代谢相关关键酶及糖脂代谢相关转运体的异常表达也被显著逆转。本工作通过结合代谢组学、蛋白组学、网络药理学及分子生物学方法研究复方丹参滴丸对整体代谢的调控作用，阐明其可能的整体代谢调节及远程间接调控及作用机制，为其他中药的PK/PD及作用机制研究提供参考和思路。