基于代谢组学的黄芪山药药对治疗2型糖尿病的药效评价及作用机制研究

Traditional Chinese medicine compound Astragalus and Chinese yam are the traditional drug pair in the treatment of diabetes mellitus. Many Traditional Chinese medicine compound for the treatment of diabetes are containing the Drug Pair of Astragalus and Chinese Yam. Our previous study confirmed that the drug pair of Astragalus and Chinese Yam could effectively reduce blood glucose and blood lipid in type 2 diabetic rats.We found that mass data had strong correlation with Blood Glucose and blood lipid index according to the preliminary.metabonomics analysis of Diabetic Rats Treated with Drug Pair.Therefore, this study will use metabonomics to find biomarkers of the drug pair of Astragalus and Chinese Yam in the treatment of diabetes mellitus, combined with chemical, pharmacological, chemical analysis and measurement methods, analysis metabolic pathways and physiological significance, investigated the relationship between biomarkers and drug efficacy, The change regularity of the direct action of drugs on the body was elucidated from the combination of pharmacodynamics and metabonomics to explain the mechanism of action of the drug pair on type 2 diabetes mellitus, which would guide clinical treatment and provide proof for the theory and lay a good basis for further development and wider clinical application of the drug pair of Astragalus and Chinese Yam.

黄芪与山药药对是治疗糖尿病的传统中药药对，在临床上用于治疗糖尿病的中药复方中很多含有该药对。本课题前期研究证实黄芪山药药对能够有效降低2型糖尿病大鼠的血糖及血脂，同时对其代谢组学初步研究中，发现有大量的质谱数据与血糖和血脂指标有强烈的相关性，因此本研究以药对的药效和作用机制为切入点，利用代谢组学，结合药理药效，通过化学计量学、相关性分析等方法寻找黄芪山药药对干预2型糖尿病模型的“生物标志物”，并分析相关的代谢通路和生理意义，探讨“生物标志物”与药效指标的相关性，从药效学和代谢组学相结合的层面阐明药对经体内直接作用指标的变化规律，进而诠释该药对干预2型糖尿病模型的作用机制。以期为阐明其配伍机制，进一步开发黄芪山药药对，扩大临床应用提供实验依据。

2型糖尿病（T2DM）是一种复杂的代谢性疾病，现已严重危害到人们的健康。黄芪山药药对是由施今墨先生提出的著名降糖药对方之一，其降糖效果已在临床中得到验证。但黄芪山药药对治疗T2DM的作用机制仍不清楚。本研究首先利用低剂量链脲佐菌素（STZ）联合高脂饲料建立T2DM大鼠模型，发现黄芪山药药对可有效改善T2DM大鼠一般状况及血糖血脂紊乱；通过组织病理学分析发现黄芪山药药对能有效改善糖尿病大鼠的肝、肾及胰腺组织的病理学变化，说明黄芪山药药对具有一定的保肝护肾功效，还可以不同程度减轻STZ对T2DM大鼠胰岛细胞的损害。接下来本研究采用1H NMR代谢组学方法对大鼠尿液进行了代谢组学分析，发现黄芪山药药对治疗可以不同程度地回调16个代谢标志物的紊乱，其主要涉及能量代谢、酮体的合成与降解、牛磺酸和亚牛磺酸代谢以及丁酸代谢；借助相关性分析技术，将差异代谢物与生化指标结果进行Pearson相关性分析，从药效学和代谢组学相结合的层面阐明药对经体内直接作用指标的变化规律。同时本研究通过网络药理学技术筛选出黄芪山药药对的主要活性成分及其潜在作用靶点，结合通路富集分析探讨黄芪山药药对对糖尿病的干预作用，并利用网络拓扑分析法，将网络药理学与代谢组学得到关键靶点进行STRING分析，得到9个靶点蛋白；利用ELLSA实验对其进行验证，发现黄芪山药药对可以改善其中6个靶点蛋白的紊乱，说明黄芪山药药对主要通过调控这6个靶点蛋白的表达，发挥治疗2型糖尿病的作用。综上，本研究探讨了2型糖尿病的发病机制及黄芪山药药对调控糖尿病的药理机制。采用的实验方法在一定程度上支持了中药方剂通过多成分、多靶点、多途径的协同调解机制，这对深入研究黄芪山药药对治疗2型糖尿病的作用机制具有一定的指导作用。