J Ethnopharmacol | 多组学研究解析茵栀黄颗粒治疗肝病机理(拜谱生物中药代谢组学)

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是最普遍的肝脏疾病之一,影响着世界上四分之一以上的人口。越来越多的证据表明,用单一靶向药物治疗NAFLD比较困难,而中药对NAFLD具有有益作用。茵栀黄颗粒(YZHG) 是由治疗肝病的经典方药“茵陈蒿汤”衍生而来,它由四种中草药组成: 茵陈蒿、栀子、大黄、金银花。YZHG对肝脏有保护作用,可用于临床治疗NAFLD,但其物质基础和作用机制有待进一步阐明。

2023年3月27日,北京中医药大学吴嘉瑞教授团队Journal of Ethnopharmacology (IF=5.4, 2023)发表了题为“Integrated serum pharmacochemistry, 16S rRNA sequencing and metabolomics to reveal the material basis and mechanism of Yinzhihuang granule against non-alcoholic fatty liver disease”的文章。本研究旨在揭示YZHG治疗NAFLD的物质基础和机制。采用血清药物化学方法进行中药成分分,结果表明YZHG中鉴定出52种化合物,其中42种被吸收入血。通过网络药理学和分子对接发现,YZHG治疗NAFLD具有多组分和多靶点的特点。YZHG通过改善NAFLD小鼠的血脂、肝酶、脂多糖和炎症因子水平,增加肠道菌群的多样性和丰富度并调节甘油磷脂和鞘脂代谢来发挥治疗效果。该研究采用16S rRNA测序和代谢组学等多组学方法结合网络药理学分析,对YZHG治疗NAFLD的作用机制进行了阐明,复方中药的药理机制研究了提供新的思路。


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英文标题:Integrated serum pharmacochemistry, 16S rRNA sequencing and metabolomics to reveal the material basis and mechanism of Yinzhihuang granule against non-alcoholic fatty liver disease(Journal of Ethnopharmacology, IF=5.4, 2023)

样本信息:小鼠血清

组学手段:16S rRNA测序+代谢组学(中药)+网络药理学



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实验流程

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(图源:Tan YY, et al., J Ethnopharmacol. 2023)



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主要研究结果

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01

YZHG入血成分分析

研究人员通过在负离子模式下对YZHG溶液和血清样本进行分析,发现在YZHG溶液中鉴定出52种化合物,其中42种被血液吸收(图1),主要是黄酮类化合物、酚酸类化合物和环烯醚萜类化合物。具体来看,在YZHG溶液中鉴定的21种黄酮类化合物中有19种被血液吸收,在YZHG溶液中鉴定出的19种酚酸中有14种被血液吸收,在YZHG溶液中鉴定出的10种环烯醚萜类化合物中有8种被血液吸收,相关保留时间和质谱数据见表1。

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图1. 负离子模式下的总离子电流。(A)空白血清样本。(B) YZHG溶液。(C)口服YZHG大鼠血清样本。(D) 14种混标

(图源:Tan YY, et al., J Ethnopharmacol. 2023)


表1 基于UPLC/Q-TOF-MS/MS的YZHG溶液和大鼠血清样品的化学成分鉴定

(表源:Tan YY, et al., J Ethnopharmacol. 2023)

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02

网络药理学筛选关键靶点

中医药治疗疾病是一个复杂的过程,涉及各种成分的相互作用。在鉴定了YZHG的入血成分之后,研究者利用网络药理学方法预测了这些成分的潜在作用靶点。共预测了346个YZHG潜在靶点。随后,构建了YZHG的复合靶网络(图2A)和YZHG-NAFLD靶点的PPI网络(图3B)。使用Cytoscape筛选关键靶点后,得到TNF、PTGS2、MMP9、AKT1、EGFR和STAT3这6个关键靶点(图2C)。其中,白杨素、黄芩素、汉黄芩素、5,7,4′-三羟基-8-甲氧基黄酮、高车前素和千纸层素A是关键的活性成分,白杨素可以通过激活血管紧张素转化酶2/血管紧张素(1-7)/Mas受体轴和调节肝脏肾素-血管紧张素系统来改善NAFLD的进展。黄芩素可以通过调节棕色脂肪细胞中线粒体解偶联蛋白-1的表达来治疗代谢和肥胖相关疾病。此外,黄芩素可以调节肠道菌群的生态结构和肝脏脂质代谢,从而治疗NAFLD。汉黄芩素可能通过上调肝脏PPARα/AdipoR2来治疗NAFLD。进一步对NAFLD模型小鼠研究后发现,YZHG可以减少脂质积累、改善血脂水平和肝功能以及降低肝脏脂多糖和炎症。

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图2. 网络药理学分析

(图源:Tan YY, et al., J Ethnopharmacol. 2023)


03

代谢组学分析YZHG对NAFLD的改善作用

根据“肠肝轴”理论,肠道菌群影响宿主代谢,肝脏代谢产物的变化在一定程度上反映了肠道菌群的变化。代谢途径分析表明,YZHG主要影响甘油磷脂代谢、鞘脂代谢和咖啡因代谢(图3A)。将门水平的肠道菌群差异与YH组逆转的前50个关键肝脏代谢物进行Spearman相关性分析,结果表明,厚壁菌门相对丰度的变化与肝脏代谢物如4-乙基-2,5-二甲基噻唑、CE(12:0)和甲醛-甘氨酸相关,变形杆菌相对丰度的变化与与葡萄糖神经酰胺、2-氨基戊二酸、戊酰内酯葡萄糖苷等肝脏代谢产物有关(图3B)。代谢组学显示,YZHG逆转了NAFLD小鼠中HFD改变的多种代谢产物。

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图3. 通路分析和Spearman分析

(图源:Tan YY, et al., J Ethnopharmacol. 2023)




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小 结

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综上所述,该研究证明了YZHG能显著改善HFD引起的肝酶和血脂异常,改善肝脏脂质代谢和肠道屏障功能,减少肝脏脂肪堆积。YZHG可以通过增加物种丰富度和多样性以及调节微生物组的相对丰度来调节IFD。同时,代谢组学结果显示,YZHG可调节HFD诱导的甘油磷脂和鞘脂代谢异常。

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YZHG应用于NAFLD的保护作用机理

(图源:Tan YY, et al., J Ethnopharmacol. 2023)




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拜谱小结

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大量临床数据表明复方中药对特定的疾病有治疗作用,但是复方中药的成分复杂,有效入血成分不清楚,综合治疗机制尚未有系统的研究。血清药物化学、网络药理学和代谢组学等方法可以对中药的潜在有效成分进行鉴定,并对其靶点进行预测,从而挖掘中药的治病机理。利用多组学方法解决中药多成分、多靶点、多途径的治病机理问题是中药前沿研究的热点方向。拜谱生物现推出全新的中药代谢组整体解决方案,包括中药成分分析、中药入血/组织分析、网络药理学分析等服务内容,基于更专业的数据库(BP-TCM中药数据库),更高的数据质量(多针重复、加长机时),更优质的服务(售前、售中、售后全流程服务、专业团队人工复核)方案,助力客户登顶中药前沿研究的高峰,欢迎大家咨询!


参考文献:Tan YY, Huang ZH, Liu YY, et al. Integrated serum pharmacochemistry, 16S rRNA sequencing and metabolomics to reveal the material basis and mechanism of Yinzhihuang granule against non-alcoholic fatty liver disease. J Ethnopharmacol. 2023; 310:116418. doi: 10.1016/j.jep.2023.116418.


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