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项目文章 | 医学广靶代谢组助力中药治疗机制研究

迈维代谢

2021.12.13

近日，“Journal of Ethnopharmacology”（民族药理学期刊）发表了广东药科大学中药学院聂克教授团队在中药治疗机制方面的最新研究成果。通过建立大鼠疾病模型，证实了传统中药六君子汤在治疗顺铂引起的厌食症方面的疗效，并探究和讨论了可能的治疗机制和代谢途径。迈维代谢为此次研究提供了大鼠血清广靶代谢组检测和分析。

● 期刊：Journal of Ethnopharmacology

● 发表时间：2021.11

研究背景

顺铂是一种强大的化疗药物，常用于癌症患者，但其使用通常会导致不良副作用，包括厌食、恶心和呕吐。化疗引起的厌食症 (CIA) 会导致食欲不振和早饱，从而导致癌症患者无意识的体重减轻、厌恶食物、营养不良甚至恶病质。顺铂诱导的厌食症也与 Janus 激酶 (JAK)/信号转导和转录激活剂 (STAT) 信号通路有关。

六君子汤(LJZD)是中国传统方剂，起源于《医学正传》，在治疗化疗引起的厌食症方面有较好的疗效。临床医生已有效地使用 LJZD 治疗厌食症，并且已经证明 LJZD 与孕激素治疗相比副作用显着减少，但其潜在机制尚未得到充分研究。

本研究在顺铂诱导的厌食啮齿动物模型中验证了 LJZD 对 CIA 的作用，并分析了 LJZD 是否通过 JAK-STAT 信号通路起作用以改善厌食。首次结合网络药理学和代谢组学方法来研究 LJZD 的潜在机制，并提出可能有助于未来研究的可能靶点、生物进展、细胞成分、分子功能、信号通路和代谢通路。

NO.1

LJZD的药理网络筛选出治疗CIA过程中的JAK-STAT信号通路

为了构建LJZD治疗CIA的网络，我们首先收集168个疾病靶点(图1A)，并根据报道补充常用成分，过滤出144种活性成分。表中列出了前10个关键靶点。利用STRING数据库获取这些目标之间的相互作用(图3B)。包括磷脂酶c -活化g蛋白偶联受体信号通路的BP(图1C)、包括质膜的CC(图1D)、包括g蛋白偶联血清素受体的MF(图1E)活性均得到了富集。

根据不同信号通路中常见的靶点，整合了LJZD缓解CIA可能的信号通路(图3F)， JAK-STAT信号通路中涉及的关键蛋白变得明显。由此推测JAK-STAT信号通路可能是介导基于ljzd治疗CIA的重要而新颖的机制通路。LJZD活性化合物(甘草苷、橙皮苷、6-姜辣素、苍术烯内酯III)与IL-6/leptin受体分子对接，提示所有化合物均自发与IL-6/leptin受体结合。

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图1 LJZD在改善CIA中的网络药理学分析

NO.2

LJZD减轻了顺铂诱导的大鼠厌食症

厌食症临床表现为食欲不振、厌食、体重减轻。为了证实LJZD治疗CIA的效果，研究者们测量了顺铂治疗后厌食症大鼠的食物摄入量、饮水量和体重。与对照组相比，顺铂显著降低了24 h、48 h、72 h摄食量、72 h耗水量和72 h体重(图5A-C, P＜0.01)，与模型组比较，LJZD 9.6 g/kg剂量组48h、72h采食量显著增加(图5A, P ＜0.01)，剂量为4.8和9.6 g/kg的LJZD处理组72 h摄水量也有所增加(图5B, P＜0.05）。结果表明，LJZD能显著减少迟发性厌食症(治疗后24小时发生的厌食症)，且大剂量LJZD对增加食物摄入量最有效。

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图2 LJZD缓解了顺铂诱导的厌食症

(A)食物摄入量；(B)饮水量；(C)体重变化

NO.3

LJZD改善顺铂诱导的胃窦、肝和回肠损伤

顺铂诱导的CIA在注射后48-96小时可能会因胃肠道黏膜的组织学损伤而加重。同时，顺铂是一种肝毒性药物，会导致肝损伤。修复粘膜异常可能有利于厌食症的改善。

为了确定LJZD是否能修复顺铂引起的组织损伤，我们对胃窦、肝脏和回肠组织进行HE染色，以确定其病理情况。如图3A-C所示，与对照组相比，顺铂激发组织表现出明显的病理变化，包括胃窦表层受损、肝脏中央静脉扩张、回肠黏膜结构受损，并观察到明显的炎症浸润。与模型相比，各治疗组胃窦、肝、回肠组织炎症细胞浸润明显减少，LJZD减轻了顺铂损伤。结果表明，LJZD可能通过减轻病理性损伤来改善CIA。

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图3 LJZD可改善顺铂诱导的胃窦、肝和回肠损伤

顺铂给药72h后，胃窦(A)、肝(B)、回肠(C)

NO.4

LJZD减轻顺铂诱导的血清瘦素降低，增加饥饿素、IL-6和GDF15

为了验证LJZD对神经肽循环水平的影响，研究者们检测了血清瘦素、IL-6、胃饥饿素和GDF15水平。与对照组相比，顺铂出人意料地显著降低了瘦素水平(图4A, P ＜0.01)，极显著增加胃饥饿素(图4B, P＜0.01)， IL-6(图4C, P＜0.01)， GDF15(图4D, P＜0.01)水平。结果提示，LJZD可能通过调节血清瘦素、胃饥饿素、IL-6和GDF15改善顺铂诱导的厌食症。

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图4 LJZD减轻了顺铂诱导的瘦素减少，以及胃饥饿素、IL-6和GDF15的增加。(A)瘦素；(B)饥饿素；(C)IL-6；(D)GDF15

NO.5

LJZD抑制JAK-STAT信号通路的激活，并抑制厌食相关蛋白的转录

网络药理学强调了 JAK-STAT 信号通路，其中包括 JAK1、JAK2 和 STAT3 作为关键蛋白。为了研究 LJZD 是否通过我们的网络药理学模型预测的 JAK-STAT 信号通路起作用，我们分析了胃窦和下丘脑中 JAK1、JAK2和 STAT3 的磷酸化水平。同时为了进一步评估促食欲肽的表达，还进行了 RT-PCR 测定以确认胃窦和下丘脑中与促进厌食相关的多肽（IL-6R、CART、AGRP、POMC、NPY 和 TRH）的转录水平。

在胃窦中，顺铂模型组中 p-JAK1 和 p-STAT3 蛋白的水平显着增加（图 5B，D，P < 0.01 或 P < 0.05）， IL-6R mRNA 表达显着上调（图 6A，P < 0.01）。与模型相比，LJZD 各剂量组的 p-JAK1 水平显着降低（图 5B，P < 0.01），大剂量服用 LJZD 显着降低了 p-STAT3 水平（图 5D，P < 0.05）。醋酸甲地孕酮和各剂量LJZD治疗均显着降低IL-6R mRNA的表达（图6A，P < 0.01）。

在下丘脑，顺铂暴露显着增加了pJAK1、p-JAK2、p-STAT3的表达水平（图5F，H，J，P < 0.01）。模型大鼠IL-6R、CART、POMC、TRH 转录的表达水平显着高于对照（图6B，P < 0.01），而 AGRP、NPY 转录显着减少（图6C-G，P < 0.01）。与模型相比，低剂量 LJZD 显着降低了下丘脑 CART 和 POMC mRNA 的表达（图 6C，P < 0.05；图 6E，P < 0.01）；中、高剂量LJZD 组的 p-JAK1、p-STAT3 水平显着降低（图 5F、J，P < 0.01）。醋酸甲地孕酮、中、高剂量 LJZD 的给药显着降低了 CART、POMC、TRH mRNA 的转录（图6C，P < 0.01）；高剂量 LJZD 组的 p-JAK2 水平显着降低（图5H，P < 0.05），AGRP和NPY mRNA的表达显着增加（图6D和F，P <0.01）。

因此，目前的研究结果表明，LJZD 对 CIA 的治疗可能是由于调节 IL-6 介导的 JAK-STAT 信号通路，从而控制下丘脑肽的表达。

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图5 LJZD抑制顺铂诱导的胃窦和下丘脑JAK-STAT信号通路的激活

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图6 LJZD减轻了顺铂诱导的IL-6、厌食和促食欲肽的改变

NO.6

正常对照、模型、高剂量LJZD组血清样本的代谢途径分析

CIA 与代谢综合征有关，研究表明顺铂会导致代谢紊乱，所以作者检测了各组血清中的代谢物。对照、模型和高剂量 LJZD 组样本中共测定了 616 种代谢物（图7B）。PCA图（图7D）显示正常组和模型组分离良好，对照组和模型之间出现分离，而高剂量LJZD组与两组重叠，初步表明LJZD在建模后改善了代谢紊乱。此外，聚类分析表明代谢物主要由氨基酸及其代谢物、有机酸及其衍生物和游离脂肪酸等组成（图7F）。

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图7 对照、模型和高剂量LJZD样本的代谢组数据评估

LJZD 调整了顺铂诱导的 23 种异常表达的代谢物（图8C）。此外，有 16 种交叉代谢物与对照和 LJZD 无关，它们可能是 LJZD 调节代谢紊乱的关键代谢物。代谢途径富集显示LJZD部分通过甲基-组氨酸代谢、组氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢调节代谢紊乱（图8D）。因此，LJZD 对 CIA 的影响可能与代谢紊乱的调整有关，其中组氨酸相关通路可能是至关重要的。

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图8 LJZD的代谢和信号通路

NO.7

结合药理网络和代谢物分析，发现LJZD治疗CIA的潜在靶点和途径

为了全面可视化LJZD治疗CIA的潜在机制，构建了“汤剂-成分-基因-代谢-通路”网络。包括 PTGS1、PTGES 和 ALPL 在内的 13 个基因在顺铂诱导的 CIA 中起重要作用（图8E）。此外，LJZD中涉及 12 条代谢途径和 7 条信号通路的 119 种成分，包括 Glyzaglabrin、Licoisoflavon B 和 Glabrene，似乎与这些基因的表达有关。