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
Safety and toxicological mechanism of Artemisia argyi based on integrated metabolomics and network pharmacology
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 A.argyi,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(P<0.05、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(P<0.01),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(P<0.05、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.
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