前言

南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院孫貴才教授課題組在《Frontiers in pharmacology》上發(fā)表題為的研究成果，通過代謝組學(xué)等研究方法，發(fā)現(xiàn)白三烯B4可能具有炎癥反應(yīng)并激活PPARΥ2轉(zhuǎn)錄活性，從而加重骨質(zhì)疏松的程度。而用淫羊藿提取物處理后，白三烯B4的含量可以顯著降低，延緩了疾病過程，這將有助于骨質(zhì)疏松的預(yù)防和治療。

中文標(biāo)題：高通量代謝組學(xué)方法發(fā)現(xiàn)淫羊藿提取物對骨質(zhì)疏松癥影響的代謝生物標(biāo)志物及途徑

發(fā)表期刊：Frontiers in pharmacology

影響因子：5.810

發(fā)表時(shí)間：2020年8月

發(fā)表單位：南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院

運(yùn)用組學(xué)技術(shù)：超高效液相色譜法結(jié)合四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜法技術(shù)（UPLC-Q-TOF/MS）代謝組學(xué)

研究背景

骨質(zhì)疏松癥（OP）是一種系統(tǒng)性骨代謝疾病，嚴(yán)重困擾老年人（尤其是絕經(jīng)后婦女）。隨著中醫(yī)藥的不斷發(fā)展，單藥復(fù)方制劑以其多組分、多靶點(diǎn)綜合治療的理念與慢性代謝性疾病的機(jī)理相一致。因此，用草藥及其提取物預(yù)防和治療OP已成為一種趨勢。現(xiàn)代藥理研究表明，淫羊藿提取物(Ext-epi)對免疫系統(tǒng)，骨代謝和抗腫瘤具有積極的治療作用。本研究采用超高效液相色譜法結(jié)合四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜法（UPLC-Q-TOF/MS）技術(shù)，分析健康大鼠、OP模型大鼠和不同劑量Ext-epi處理大鼠對血清和骨質(zhì)疏松的作用。在表征代謝組學(xué)OP潛在生物標(biāo)志物和代謝途徑的前提下，評估了Ext-epi對OP的治療效果。尋找OP的潛在生物標(biāo)志物和Ext-epi潛在靶標(biāo)及其保護(hù)作用的相關(guān)途徑，并為闡明Ext-epi在治療OP中的作用機(jī)制提供依據(jù)。

研究思路

研究結(jié)果

不同處理?xiàng)l件下生化指標(biāo)分析結(jié)果

如圖1所示，與對照組相比，模型組股骨的BMC和BMD顯著降低（p<0.05）。不同劑量Ext-epi處理后，股骨BMC和BMD均顯著高于模型大鼠，其中ZL-IL差異極顯著（p<0.01），模型組大鼠血清中骨鈣素（OC）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）含量均高于對照組，雌二醇（E2）含量顯著下降（p<0.01）。Ext-epi干預(yù)后，各實(shí)驗(yàn)組大鼠生化指標(biāo)含量呈回調(diào)趨勢，TNF-α、TRAP和E2差異顯著（p<0.05），具體含量變化見??表S1 Ext-epi可顯著改善OP大鼠BMD、BMC、血清骨鈣素、腫瘤壞死因子-α水平升高的現(xiàn)象，也可顯著降低體內(nèi)雌二醇水平，說明OP大鼠骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生可能與體內(nèi)雌二醇含量的降低密切相關(guān)。

圖1 | Ext-epi對卵巢切除骨質(zhì)疏松癥大鼠BMD、BMC及骨代謝指數(shù)的影響

*：與對照組相比，模型組內(nèi)容差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，p<0.05。

**：與對照組相比，模型組的內(nèi)容有很顯著的差異，p<0.01。

#：與模型組相比，實(shí)驗(yàn)組的內(nèi)容明顯不同，p<0.05。

##：與模型組相比，實(shí)驗(yàn)組的內(nèi)容差異很大，p<0.01。

?OP的潛在生物標(biāo)志物鑒定

采用主成分分析（PCA）觀察各組之間的聚類情況，觀察不同組間代謝是否顯著差異。選擇VIP>1，并且T-TEST計(jì)算結(jié)果中p<0.05的離子結(jié)合作為下一個(gè)要鑒定的差異代謝物?；?strong>Q-TOF代謝組學(xué)平臺與HMDB，METLIN數(shù)據(jù)庫，代謝物的初步鑒定以及使用MS / MS片段離子信息進(jìn)行驗(yàn)證提供的準(zhǔn)確質(zhì)量。最后，鑒定了46種潛在的生物標(biāo)志物，（ESI+）中有28種，（ESI-）中有18種。與對照組相比，模型中35種代謝物的水平顯著升高，11種代謝物顯著降低。

圖2 | 通過PCA分析和OPLS-DA分析的3D評分圖和對照組與模型組之間的VIP圖。

（A）正離子模式下的3D評分圖。

（B）負(fù)離子模式下的3D評分圖。

（C）正離子模式下的VIP圖。

（D）負(fù)離子模式下的VIP圖。

熱圖分析

圖3顯示了46種代謝物彼此之間含量分布的聚類熱圖分析，清楚地揭示了模型組和對照組之間代謝物差異表達(dá)變化。

圖3 | 模型組大鼠和對照組大鼠46種差異代謝物的熱圖分析

標(biāo)記的變化程度具有不同的顏色，每行代表一個(gè)樣品，每列代表一種代謝物。頂部為紅色表示對照組，綠色表示模型組。

代謝組學(xué)分析

基于鑒定的46種潛在生物標(biāo)志物，使用代謝分析軟件來表征與其相關(guān)的代謝途徑。如圖4所示，共表征了8種代謝途徑，包括亞油酸代謝，花生四烯酸代謝，甘油磷脂代謝，α-亞麻酸代謝，醚脂質(zhì)代謝，類固醇生物合成，脂肪酸代謝，不飽和脂肪酸的生物合成。

結(jié)果顯示，這些代謝途徑的變化可能與OP整個(gè)病理學(xué)中的代謝變化最相關(guān)。在馬拉四烯酸代謝中，甘油磷脂代謝和乙醚脂質(zhì)代謝是與OP病理過程極為相關(guān)的代謝途徑。

本研究建立并總結(jié)了涉及OP發(fā)病機(jī)制的潛在生物標(biāo)志物的代謝網(wǎng)絡(luò)（圖4），并構(gòu)建圖5中的OP相關(guān)代謝網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果表明，白三烯B4水平下調(diào)，同時(shí)異丙萘酚酮、花生四烯酸水平上調(diào)。從右圖可以看出，OP的發(fā)生與白三烯B4和NF-κB蛋白密切相關(guān)。