整合代谢指纹和靶标分析技术评价中药注射剂（丹红）中植物初生成分的药效作用及机制研究

Herbal primary ingredients in TCM injections are the blind spot detection by using the current reverse phase HPLC fingerprinting method. In our previous study, the nuclear magnetic resonance (NMR) fingerprinting method was established to find a large number of herbal primary ingredients existing in TCM injection with Salvia Miltiorrhiza, Astragalus Membranaceus, Codonopsis Pilosulae, etc as main herbal materials. However, the following scientific problem is that whether the herbal primary ingredients have the efficacy of contribution to the overall effect of injections. In this program, we intended to evaluate the therapeutic effects of herbal primary ingredients on regulation the metabolic disturbances caused by diseases by exploring integration of metabolic fingerprint and target analyses with Danhong injection as model drug. Differential metabolites indicating the cardioprotection of Danhong on acute myocardial ischemia-reperfusion injury (MI/RI) were screened by global metabolic fingerprint analysis in plasma samples of rats. Through the metabolic target anlysis of the quantification of differential metabolites in plasma of MI/RI rats, the therapeutic effect of the primary ingredients was confirmed by comparing with the treatments of Danhong and the secondary ingredients. Metabolic pathway analysis in combination with gene chip technology was used to further clarify the regulation role of the primary ingredients of Danhong on the key metabolic disturbances induced by MI/RI. To reveal the therapeutic effects of herbal primary ingredients is of great significance to improve the quality of TCM injections.

中药注射剂中植物初生成分是现行反相高效液相指纹图谱的检测盲点。本课题组在前期工作中建立了核磁共振指纹图谱方法，发现以丹参、黄芪、党参等为主要原料药的中药注射剂中普遍存在大量的植物初生成分。然，这些植物初生成分对中药注射剂的整体效应是否具有药效贡献，是尚未解决的关键科学问题。本研究拟以丹红注射液为模式药物，整合代谢指纹和代谢靶标分析技术，评价植物初生成分调控关键代谢循环的药效作用。对急性心肌缺血再灌注损伤（MI/RI）大鼠血浆进行无歧视全局代谢指纹分析，寻找并发现指示丹红心肌保护作用的关键性代谢物；通过代谢靶标技术特异性地比较丹红全方、初生成分部位、次生成分部位三种给药方式对MI/RI大鼠血浆中目标关键性代谢物含量的影响，明确初生成分的活性；结合代谢通路分析和基因芯片技术进一步阐明初生成分对关键代谢循环的调控作用。植物初生成分药效作用的研究，对于提高中药注射剂质量和安全性具有重要意义

在前期研究中，我们发现以丹参、红花、黄芪、党参等中药为基础的中药注射剂中通常含有大量的植物初生代谢成分，如氨基酸、有机酸、寡糖类等。而此类成分是否具有药效作用尚不明确，这将影响中药注射液的质量控制和安全性评价。本研究以丹红注射液为例，以临床代谢标志物为导向，深入探讨了其中植物初生组分的药效作用。我们发现在临床上辅助使用丹红注射液，能够缓解心绞痛患者在PCI（经皮冠状动脉介入疗法）手术后引起的心肌缺血再灌注损伤，同时调节脂肪酸和葡萄糖代谢，增加心肌能量供应。为深入研究丹红注射液的药效物质基础，我们建立了大鼠心肌缺血再灌注损伤模型，从能量代谢的角度评价丹红及其各组分的药效作用。运用多种柱色谱手段，从丹红注射液中分离得到了植物初生组分和次生组分，并建立了一种简单、快速的核磁共振波谱定性、定量分析方法，表征了各组分中的化学成分。初生组分主要包括氨基酸、有机酸、单糖、寡糖等类成分，次生组分以丹参多酚酸类成分为主。大鼠模型的药效学实验显示丹红全方、初生组分、次生组分均能显著心肌缺血再灌注损伤大鼠心脏的收缩和舒张功能。代谢组学整合蛋白质组学分析显示：丹红、初生组分、次生组分通过上调ADPGK表达改善葡萄糖氧化效率；降低ENO2的释放率抑制葡萄糖酵解；下调ACADM表达，减弱心肌对脂肪酸氧化供能途径的依赖性；这与丹红药效相关的临床代谢标志物的变化趋势均一致。此外，丹红和次生组分可以降低心肌组织内钙的含量，降低CaMKII、补体C2表达水平，减轻炎症反应；丹红、初生组分、次生组分可以上调COX6A表达，刺激心肌组织释放谷胱甘肽和牛磺酸抵抗ROS氧化应激损伤。以上研究结果提示：丹红初生组分对药效作用有一定的贡献，主要体现在该组份可以改善心肌缺血再灌注损伤大鼠心脏组织内的葡萄糖氧化供能效率，抑制葡萄糖酵解和脂肪酸氧化，刺激产生内源性代谢物自主防御ROS氧化应激损伤等方面。