整合代谢组学和网络药理学探究蕲艾的安全性与毒理学机制

作     者：陈乐 汪喻巧 朱芸芸 徐文丽 杜鸿志 刘大会 CHEN Le;WANG Yuqiao;ZHU Yunyun;XU Wenli;DU Hongzhi;LIU Dahui

作者机构：湖北中医药大学中药资源中心湖北武汉430065 湖北中医药大学湖北时珍实验室湖北武汉430065 南京中医药大学江苏省中药资源产业化过程协同创新中心中药资源产业化与方剂创新药物国家地方联合工程研究中心国家中医药管理局中药资源循环利用重点研究室江苏南京210023 

出 版 物：《中草药》 (Chinese Traditional and Herbal Drugs)

年 卷 期：2024年第55卷第10期

页      面：3331-3344页

核心收录：

学科分类：1008[医学-中药学(可授医学、理学学位)] 1006[医学-中西医结合] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(32270391) 湖北省自然科学基金资助项目(2023AFA032,2022CFB391) 湖北省中医药管理局重点项目(ZY2023Z023) 

主　　题：蕲艾 安全性 代谢组学 网络药理学 苯丙氨酸羟化酶 挥发油 樟脑 侧柏酮 石竹素 (−)-宁酮 

摘      要：目的基于代谢组学和网络药理学分析相结合的方法探究蕲艾Artemisia argyi的安全性与毒理学机制。方法采用气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)和超高效液相色谱串联四极杆飞行时间质谱(ultra performance liquid chromatography coupled to tandem quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-Q-TOF-MS)技术分析蕲艾挥发油组分(essential oil from ***,AAEO)、石油醚组分、醋酸乙酯组分、正丁醇组分和水组分的化学组成;利用KM小鼠连续7 d给药评价AAEO和4个非挥发性组分的安全性;代谢组学技术检测AAEO干预前后肝脏内源性代谢物的变化;网络药理学分析AAEO肝毒性的潜在成分和作用靶点;整合代谢组学和网络药理学并构建“代谢物-反应-酶-基因相互作用网络揭示AAEO肝毒性的毒理学机制。结果共鉴定出AAEO中39个成分,占挥发油含量的89.30%;从4个非挥发性组分中共鉴定出34个成分。与对照组比较,AAEO显著增加小鼠肝脏指数(P0.05、0.01),上调肝脏丙氨酸氨基转移酶(alanine aminotransferase,ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(aspartate aminotransferase,AST)的活性(P0.01),并损伤肝脏组织病理结构呈现出明显肝毒性。代谢组学结果显示给予AAEO后肝脏的17个代谢物水平发生显著变化,包含9种氨基酸,主要涉及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等途径;网络药理学分析提示樟脑、侧柏酮、石竹素、(−)-宁酮等10个成分是AAEO中潜在的肝毒性物质;整合代谢组学和网络药理学分析筛选出苯丙氨酸羟化酶(phenylalanine hydroxylase,PAH)为AAEO肝毒性的关键靶点,且PAH mRNA和蛋白表达在AAEO高、低剂量组均显著降低(P0.05、0.01),揭示AAEO通过下调PAH表达抑制酪氨酸生物合成产生肝毒性。分子对接结果显示10个潜在毒性物质与PAH结合能均小于−20.00 kJ/mol。结论结合代谢组学和网络药理学阐明了蕲艾的毒性组分、可能的毒性物质及毒理学机制,为蕲艾产业的发展和临床应用提供了依据。