黄芩和黄芩—栀子药对治疗糖尿病肾病的代谢组学研究

发布时间：2018-11-21 18:34

【摘要】：糖尿病(Diabetes mellitus,DM)是一种以糖代谢紊乱为主、慢性的、全身性的代谢性疾病。β细胞功能缺陷、胰岛素抵抗、遗传因素和肥胖是Ⅱ型DM的主要致病因素。糖尿病肾脏病变(diabetic nephropathy,DN)是DM主要的微血管并发症,易导致终末期肾病的发生,是引起DM高死亡率的原因之一,受到全世界的普遍关注。因此,寻找疾病早期诊断标记物和治疗靶点,对于预防和治疗DN是极其必要的。在我国,中药治疗DM及其并发症有着悠久的历史,愈来愈多的研究表明,中药可以通过多途径、多靶点治疗DM并发症,其中,中药黄芩和栀子对DN的治疗作用日渐受到关注。本论文采用基于UHPLC-Q-TOF-MS技术的代谢组学研究方法,对黄芩和黄芩-栀子药对治疗DN的作用机制开展了系统的研究,主要研究内容如下:1.糖尿病肾病及黄芩对其治疗作用的代谢组学研究首先,采用高脂高糖饲料喂养SD大鼠8周后,利用低剂量链脲佐菌素诱导大鼠DM模型,模型建立10周后出现肾功能损伤症状,即发展为DN。同时,采用药效学结合代谢组学方法,考察黄芩对模型大鼠的DN防治作用,并与阳性药的治疗作用相比较。结果显示,黄芩能够下调空腹血糖、降血脂、抗氧化应激、缓解DN病程发展引起的肾脏病理损伤,降低尿蛋白排泄,表明黄芩具有良好的降糖抗肾脏损伤效果。在模型建立后第6周和第10周收集实验动物尿液,在第10周采集动物血清,进行代谢组学的研究。采用UHPLC-Q-TOF-MS对健康组、模型组、阳性药治疗组和黄芩治疗组的尿液及血液样品进行代谢轮廓分析,结合PCA和OPLS-DA统计分析方法,分析内源性代谢物变化,发现黄芩治疗后调节了部分与DN模型相关的潜在生物标记物水平。使用KEGG数据库和Cytoscape软件对这些标记物相关的代谢通路进行分析,结果发现,单胺氧化酶(MAO)与DN病程发展密切相关,MAO在DN大鼠血清中活性显著升高;黄芩治疗后大鼠血清MAO活性受到抑制,说明MAO可能是黄芩治疗DN的潜在靶点。此外,我们比较了各组潜在生物标记物的相对含量,揭示了黄芩对潜在生物标记物表达水平的影响,从代谢通路的角度阐述DN发病机制和黄芩治疗作用机理。2.黄芩-栀子药对治疗糖尿病肾病作用的代谢组学研究首先,本研究建立了DM大鼠模型,模型建立12周后出现肾功能损伤症状,在此期间,考察黄芩-栀子药对防治DN的作用,分析黄芩-栀子药对治疗DN的作用途径。药效学结果表明,黄芩-栀子药对可有效控制血糖,改善DM引起的血脂变化,抗氧化应激,对于DN引起的肾脏病理损伤和肾小球滤过功能下降均有较好的缓解作用,说明黄芩具有良好的降糖抗肾脏损伤效果。在此基础上,开展了黄芩-栀子药对治疗糖尿病肾病作用的代谢组学研究。采用UHPLC-Q-TOF-MS技术,结合多元统计分析,对各组大鼠尿液和血液样品进行代谢轮廓分析,筛选DN相关潜在生物标记物。比较了各组潜在生物标记物的相对含量,并分析黄芩-栀子药对干预的代谢通路,结果表明,黄芩-栀子药对通过调节色氨酸代谢、苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢、脂质代谢和花生四烯酸代谢等通路阻滞DN发展,从代谢通路角度揭示了黄芩-栀子药对治疗DN的作用机理。3.糖原磷酸化酶抑制剂筛选通过黄芩治疗DN大鼠尿液代谢组学的通路分析,发现包括MAO和糖原磷酸化酶(Glycogen phophorylase a,GPa)在内的多种酶可能是黄芩治疗的作用靶点。因此,我们通过体外实验,进一步研究了黄芩提取物、栀子提取物及其主要活性成分对GPa的抑制活性。结果表明,黄芩素、黄芩苷和汉黄芩苷等黄芩中的黄酮类化合物,具有较好的GPa抑制活性。通过分析这些化合物的抑制活性与结构特征,我们发现,黄酮A环5,6,7位-OH取代时的GPa抑制活性最佳,而当B环对位引入-OH时,会削弱黄酮化合物的GPa抑制活性。上述结果为阐明黄芩治疗DN的作用机制提供了依据,同时也为防治DN药物的开发奠定了基础。4.肥胖模型动物的尿液代谢组学研究肥胖不仅是DM致病的主要危险因素之一,还会引起代谢综合症和肾脏损伤。值得注意的是,肥胖引起的肾脏损伤与DN的病理生理变化相似,提示两种疾病可能存在相似的发病机制。因此,我们利用高脂饮食诱导了大鼠肥胖模型,采用代谢组学方法,研究了肥胖引起的尿液代谢轮廓变化,并将肥胖和DN疾病相关潜在生物标记物进行了对比分析。我们鉴定了20个肥胖相关的,具有高敏感性和高特异性的潜在生物标记物。这些潜在生物标记物的变化,涉及了色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和肠内菌等代谢通路的代谢紊乱,说明肥胖的发病机制与这些代谢通路的扰动相关。同时,我们将肥胖和DN疾病相关潜在生物标记物对比,发现多种潜在生物标记物存在相同的变化趋势,上述研究结果从代谢组学角度揭示了肥胖与DN发病机制的潜在关联,进一步证明肥胖是诱发DN的原因之一。综上所述,本论文采用UHPLC-Q-TOF-MS技术,从代谢组学的角度,揭示了DN的发病机制,以及黄芩和黄芩-栀子药对治疗DN的作用机理,明确了黄芩和栀子中抑制GPa活性的成分,确证了肥胖与DN发病机制的潜在关联。为进一步阐明黄芩治疗DN的药效物质基础和作用机制提供理论依据,同时也为黄芩治疗DN新药开发奠定了基础。
[Abstract]:Diabetes (DM) is a metabolic disorder dominated by sugar metabolism, chronic and systemic. Functional defects, insulin resistance, genetic factors and obesity are the main pathogenic factors of type 鈪，

本文编号：2347918