基于GC-MS生当归及其不同炮制品挥发油干预LPS炎症大鼠的代谢组学研究

本研究以生当归(S-VOAS)及其不同炮制品酒当归(J-VOAS)、油当归(O-VOAS)、土当归(T-VOAS)和当归炭(C-VOAS)挥发油作为研究对象,建立大鼠脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)全身炎症模型,分为空白对照组(Control)、模型组(Model)、生当归挥发油组(S-VOAS)、酒当归挥发油组(J-VOAS)、油当归挥发油组(O-VOAS)、土当归挥发油组(T-VOAS)、当归炭挥发油组(C-VOAS)和阳性对照组(Dex)。通过检测各组大鼠血常规指标、血清生化指标和相关细胞因子,并观察各组大鼠肝脏和肺脏组织变化。以气相色谱-质谱联用(Gas Chromatography-Mass Spectroscopy,GC-MS)为分析手段,建立大鼠血浆、肝脏和肺脏组织匀浆及尿液的代谢指纹图谱,采用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)及正交偏最小二乘判别法(Partial Least Squares-Discriiminate Analysis,PLS-DA)分析Control组与Model组之间的差异代谢物,根据载荷矩阵、变量重要性投影(Variable Importancein The Projection,VIP)及T检验筛选出差异代谢物,建立代谢通路。实验结果如下:1.当归不同炮制品挥发油组均能降低白细胞(White blood cells WBC)、中性粒细胞(Neutrophils NE)数量,抑制炎症介质一氧化氮(NO)和促炎因子肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素6(IL-6)、白介素lβ(IL-lβ)、白介素2(IL-2)的分泌,并且促进抗炎因子白介素10(IL-10)的大量分泌。表明当归挥发油的抗炎机制与炎症因子关系密切,并且当归不同炮制品挥发油均具有良好的抗炎作用,以J-VOAS组效果最明显。2.从血浆中鉴别出与LPS致大鼠炎症相关的11个潜在的差异代谢物。这些代谢物主要与花生四烯酸代谢、丙酮酸代谢、亚油酸代谢、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢、色氨酸代谢及柠檬酸代谢通路相关,提示当归不同挥发油可能是通过阻断前列腺素的分泌、调动氨基酸代谢来增强免疫、发挥抗炎作用,并通过代偿性增强能量代谢维持机体的稳定。并且J-VOAS对大鼠炎症模型的保护作用较其他组好。3.从肝脏组织匀浆中筛选出与LPS致大鼠炎症相关的14个潜在的差异代谢物。大鼠肝脏代谢紊乱主要与亚油酸代谢、花生四烯酸代谢、半乳糖代谢、色氨酸代谢、柠檬酸代谢、脂肪酸代谢六条代谢途径有关。从肺脏组织匀浆中筛选出与LPS致大鼠炎症相关的12个潜在的差异代谢物。大鼠肺脏代谢紊乱主要与亚油酸代谢、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢、丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢、半乳糖代谢、花生四烯酸代谢、甘氨酸,丝氨酸和苏氨酸代谢、柠檬酸代谢有关。而在当归不同炮制品挥发油干预各组这些代谢物的回调正说明了当归挥发油可通过阻断前列腺素的分泌、调动氨基酸代谢、调节脂肪代谢中的游离脂肪酸含量的途径来发挥抗炎效果,并通过三羧酸循环和半乳糖代谢维持机体能量需求。且J-VOAS组的抗炎效果较其他组好。4.大鼠尿液中筛选出与LPS致大鼠炎症相关的12个潜在的差异代谢物。LPS所致炎症模型大鼠尿液代谢紊乱主要与亚油酸代谢、花生四烯酸代谢、丙酮酸的代谢、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸新陈代谢、柠檬酸循环、甘氨酸,丝氨酸和苏氨酸代谢、丁酸酯代谢、糖酵解和糖异生代谢途径有关。当归不同炮制品挥发油干预组炎症均有减轻的现象,表明当归不同炮制品挥发油可通过阻断前列腺素的分泌、调动氨基酸代谢和丁酸酯代谢发挥抗炎作用,并通过柠檬酸循环及糖异生和糖酵解来维持机体能量代谢,从而使机体恢复健康,且J-VOAS的抗炎效果较其它组好。综上所述,当归不同炮制品挥发油发挥抗炎作用主要是通过调节大鼠机体紊乱的亚油酸代谢、花生四烯酸代谢、柠檬酸代谢、糖酵解和糖异生代谢、脂肪代谢、丙酮酸代谢、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢、色氨酸代谢等代谢来发挥作用,并筛选出了具有生物统计及生物学意义的差异代谢物,从总体水平综合评价了当归不同炮制品挥发油的抗炎机制及抗炎效果,综合评价以J-VOAS的抗炎效果较好,为从整体水平评价中药药效机制提供了可行性方案和技术支持。