基于核磁共振代谢组学方法研究三七总皂苷对顺铂肾损害大鼠的保护作用

Cisplatin is one of the most commonly used drugs in treatment of various malignant tumors, But its nephrotoxicity limit its clinical application,the mechanism of nephrotoxicity is still not clear, the early diagnosis and prevention,treatment measures for it do not improve, too. Panax Notoginsenosides (PNS) has protective effect on cisplatin-induced kidney damage without inhibiting cisplatin's antitumor, but the mechanism of its action is not yet clear. Guangxi is the high incidence area of nasopharyngeal carcinoma (neoplasm) and liver cancer, cisplatin is one of the most commonly used drug in treatments of these two tumors. Guangxi is the main producing area of PNS. This project will establish model of cisplatin-induced kidney damage in rats, and intervene with PNS; it will detect the concentration of creatinine, urea nitrogen in urine and blood, and do renal histopathological examination；it will study the metabolomics characteristics of rat urine and kidney tissue from each group by NMR metabonomics technology,and then apply principal component analysis(PCA), partial least square(PLS）to analyze metabolic data;it can discuss the mechanisms of cisplatin-induced kidney damage, as well as protective effects and mechanisms of PNS；it seeks biomarkers for the early diagnosis of cisplatin-induced kidney damage and possible targets for drug treatment;it will understand that the urine metabonomic characteristics whether can reflect the metabolic state of renal tissue by investigate the relationship of metabolomics markers between urine and kidney tissue.

顺铂是治疗各种恶性肿瘤的首选药物之一，但其肾毒性限制其临床应用，其发生发展机理尚未明确，早期诊断及防治措施未得到改进。三七总皂苷（PNS）对顺铂肾损害有保护作用而又不抑制顺铂的抗肿瘤效应，但其作用机理尚未明确。广西是鼻咽癌、肝癌等的高发区，顺铂均是治疗这两种肿瘤的最常用药物之一；同时广西是三七的主要产地。本项目⑴建立顺铂肾损害大鼠模型，并用PNS干预；检测尿液、血液中的肌酐、尿素氮等，肾组织作病理学检查。⑵采用 核磁共振代谢组学技术，研究顺铂模型组、PNS治疗组等大鼠在不同时间点的尿液、肾脏组织的代谢组学特征。应用主成分分析、偏最小二乘法等模式识别方法分析代谢数据。探讨顺铂肾损害的发生发展机制，探寻其早期诊断标志物及可能的药物治疗靶标，以及探讨PNS的保护作用及机制。⑶了解尿液与肾组织之间代谢组学的相关性，探讨尿液代谢组学特征能否反映肾组织的代谢状态。

三七总皂苷（PNS）对顺铂肾损害有保护作用。顺铂肾损害的发生发展以及PNS的保护作用均涉及多位点、多途径，有必要采用高通量技术进行研究。.本项目建立大鼠顺铂肾损害模型，用PNS干预；采用NMR仪获取不同时点尿和肾的代谢NMR谱图，筛选差异代谢物及涉及的代谢途径；采用PCA、PLS-DA、O PLS-DA等多元分析判别和验证构建的风险预测模型及预测能力；对尿与肾组织的差异代谢物进行相关性分析，以探讨顺铂肾损害的发生发展以及PNS保护作用的机制。结果如下：. 1、顺铂显著改变大鼠尿和血液BUN、Cr、NAG水平，肾组织病理损害明显；PNS显著改善顺铂肾功能损害和肾组织病理损伤，提示顺铂肾损害模型制作成功及PNS有保护作用。.2、顺铂暴露后，肾小管上皮细胞线粒体损伤明显，溶酶体增多，可见凋亡小体和自噬体；PNS减轻线粒体损伤，凋亡小体减少，自噬体增多，提示可能与PNS保护作用有关。. 3、尿、肾标本分别筛选出50个、58个差异代谢物，涉及代谢通路分别有34条、45条，主要集中在能量代谢过程。提示顺铂改变能量代谢模式，PNS可改善其能量代谢紊乱。.4、尿和肾组织的共同差异代谢物有15个，涉及25个代谢途径，包括碳代谢、丙酮酸代谢、糖酵解和糖异生、柠檬酸循环、淀粉和蔗糖代谢等，提示共同代谢改变主要是能量代谢变化和线粒体损伤。.5、PNS可使顺铂致表达异常的丙酮酸、琥珀酸、α-酮戊二酸、葡萄糖和麦芽糖、乳酸和乙醇胺等代谢物向正常对照组水平回调，提示PNS可改善顺铂损害的能量代谢和细胞膜合成。.6、多变量模式识别分析结果表明构建的风险预测模型质量优良；正常对照组可显著区别于顺铂模型组、PNS治疗组；顺铂模型组和PNS治疗组的代谢模式有部分相同也有部分差异。提示本项目采用代谢组学方法研究是可行的；PNS对顺铂肾损害有保护作用。.7、本项目相关性分析的结果的生物学意义仍需要进一步的研究确定，以及需要更具体的相关性分析。.以上差异代谢物尤其是PNS可回调的以及共同差异代谢物可作为顺铂肾损害、PNS保护作用的代谢标志物，值得深入研究。