何首乌

何首乌(PM)作为传统中药具有广泛的药理活性且临床应用广泛，其肝毒性一直备受关注，但由于其多成分、多靶点的特性，其毒性物质和机制尚未阐明。前期研究发现PM 70%乙醇提取物中，D组分(95%EtOH洗脱，PM-D的肝毒性最高，然而PM-D的肝毒性机制尚不清楚。　　2022年8月，北京协和医学院药物研究所靳洪涛、贺玖明团队在Journal of Ethnopharmacology发表了题为“Integrated spatially resolved metabolomics and network toxicology to investigate the hepatotoxicity mechanisms of component D of Polygonum multiflorum Thunb”，提出系统整体的中药毒理研究策略，整合网络毒理学和空间质谱成像技术探究何首乌D组分肝毒性的潜在靶点及代谢机制，为何首乌肝毒性机制发现及中草药的相关组分药理毒理机制研究提供了新的方法和技术支持。　　研究背景　　前期基于斑马鱼胚胎模型对何首乌不同组分及单体成分进行肝毒性评估，发现何首乌D组分的急性毒性和肝毒性明显高于其他提取物，并分离鉴定了PM-D中27个化学成分，主要包含蒽醌类、多酚类、蒽酮类、二蒽酮类等，进一步以斑马鱼胚胎模型的表型终点(肝脏大小、肝脏灰度值和卵黄囊面积)评价何首乌D组分中主要化学成分的毒性，发现蒽醌和二蒽酮类与其他成分相比具有显著的肝毒性。前期的毒性筛选确定潜在毒性物质基础有助于进一步阐明其肝毒性分子机制。　　本研究首次整合了网络毒理学和质谱成像技术应用于中药毒理机制研究，网络毒理学基于系统和整体的角度衡量复杂的“成分-靶点-疾病”网络关系为中药毒性机制探索提供了新的思路。基于质谱成像技术衍生的空间分辨代谢组学技术可在保留空间位置信息的基础上揭示生物组织中代谢物的时空分布特征，有助于理解代谢活动时空变化与组织病理和生理功能之间的关联和作用机制。以何首乌D组分的肝毒性机制研究为例，两种方法的整合应用为中药药理毒理机制研究提供新的研究策略。　　技术流程　　　　研究结果　　1、病理及生化指标　　急性毒性实验中，14 d内所有剂量均未观察到小鼠死亡或异常毒性症状且大体解剖未见明显病理改变。2g/kg剂量反复给药7天后，组织病理学检查发现给药组肝细胞肿胀，肝窦轻度扩张，少量微肉芽肿，肝细胞轻度变性/坏死等改变，血清生化分析显示，血清AST活性和TBIL含量显著升高，ALT和ALP活性水平呈上升趋势(图1)。　　图1 | PM-D给药后小鼠病理及生化指标变化　　2、毒性物质的定量检测　　PM-D中蒽醌类化合物大黄素和大黄素-8-β-D-葡萄糖苷的含量分别为3,989.820 μg/g和12,677.423 μg/g (图2)。反式-大黄素-大黄素二蒽酮和顺式-大黄素-大黄素二蒽酮含量分别为1,847.708 μg/g和1,455.940 μg/g(图3)。　　　　图2 | HPLC谱图　　标准溶液(A)和样品溶液(B), 大黄素-8-β-D-葡萄糖苷(1)和大黄素(2)　　　　图3 | MS谱图　　标准溶液(A)和样品溶液(B), 反式-大黄素-大黄素二蒽酮(1)和顺式-大黄素-大黄素二蒽酮(2)。　　3、网络毒理学分析　　3.1PM-D肝毒性靶点和网络构建　　经药物靶点预测和疾病靶点收集共获得了30个目标靶点网络构建结果显示mTOR、PIK3CA、AKT1、EGFR、ERBB2、ESR1、RPS6KB1、CTNNB1是核心的相关靶点(图4)。　　　　图4 | 网络构建及靶点分析　　(A)共同靶标集合　　(B)药物-靶点-疾病网络　　(C)PPI网络。　　3.2 GO和KEGG富集结果分析　　GO富集结果主要集中在生物过程中，涉及细胞内信号转导的正调控、TOR信号、对外来生物刺激的响应、细胞对内源性刺激的反应、激酶活性的正向调节、MAPK级联调控、凋亡过程的调控、活性氧代谢过程的调控等(图5A)。KEGG的富集信号通路主要包括PI3K-Akt信号通路、ERBB信号通路、AMPK信号通路、mTOR信号通路、肝细胞癌、HIF-1信号通路、Ras信号通路及MAPK信号通路等(图5B)。　　图5 | GO富集分析(A)和KEGG富集分析(B)　　3.3分子对接　　分子对接结果显示大部分核心毒性成分都能与靶点紧密结合，二蒽酮类化合物顺式-大黄素-大黄素二蒽酮(Cis-emodin-emodin dianthrones)，反式-大黄素-大黄素二蒽酮(Trans-emodin-emodin dianthrones)，Polygonumnolide C4相较于其他成分结合能更低。　图6 | PM-D中成分与核心靶点的分子对接分析　　(A)结合能热图分析 (B-D)结合构象可视化：　　(B)反式-大黄素-大黄素二蒽酮- mTOR 　　(C)反式-大黄素-大黄素二蒽酮- EGFR 　　(D)Polygonumnolide C4- mTOR。　　4.质谱成像分析　　4.1高分辨、高覆盖、高灵敏的代谢物成像　　质谱成像在单个像素点提取的代谢物峰可达数万种，覆盖了丰富的代谢物。作者发现两种含量较高的药物成分大黄素和大黄酸相关代谢产物仅在药物组的肝脏中高度富集。内源性代谢物精氨酸和牛磺胆酸等分布具有区域特异性(图7)。　　图7 |AFADESI-MSI可视化PM-D给药后代谢物变化 (A)负离子模式下平均质谱　　(B-E)内外源性化合物的空间可视化：大黄素(B), 大黄酚(C)，精氨酸(D)，牛磺胆酸及牛磺去氧胆酸(E)。　　4.2代谢轮廓分析及差异代谢物鉴定　　差异代谢物经过MS/MS鉴定，并采用MassImager软件可视化其空间分布特征，代表性差异代谢物的质谱图像如图8所示, 可观察到精氨酸、鸟氨酸、脯氨酸、牛磺酸类和肉碱类代谢物显著上调，部分脂质类代谢物显著下调。　　图8 | 代表性差异代谢物质谱成像图　　4.3通路富集分析　　基于通路富集的结果，构建了包括已鉴定的关键生物标志物在内的代谢网络，揭示了胆汁酸合成、嘌呤代谢、脂肪酸氧化、三羧酸(TCA)循环和脂质代谢等参与了PM-D致肝毒性过程的代谢变化(图9)。图9 | 代谢网络分析　　研究讨论　　本研究首次应用质谱成像技术可视化PM-D中关键代谢物在肝脏中的分布并首次对PM中毒性成分二蒽酮类化合物进行定量检测及网络药理学分析预测潜在毒性靶标为何首乌毒性物质基础研究及潜在肝毒性靶点发现奠定了新的基础。　　空间分辨代谢组学进一步挖掘出何首乌D组分的肝毒性生物标志物，包括氨基酸、酰基肉碱、胆汁酸、脂类等。基因富集和代谢网络综合分析表明，何首乌D组分的毒性机制可能涉及氧化应激、线粒体损伤和AMPK通路等导致的胆汁酸代谢、能量循环、嘌呤代谢和脂质代谢的紊乱相关，该研究有望为临床诊断和监测何首乌肝毒性的发生发展提供参考，并作为代谢适应和重编程的资源，以指导未来临床预后研究，为探索中药毒性机制提供新思路。

一直以来，国际上对中医药，特别是中医药材的使用颇有质疑之声。究其原因，是中医药学没有现代科研的数据支持。作为国内中草药日化的龙头，霸王集团旗下的霸王洗发水也引领着中药养发的潮流。有见及此，霸王集团联合广州中医药大学，成立了中草药日化药理药效研究联合实验室。其研究数据与成果将直接证明霸王洗发水的功能效果，为霸王集团日后的发展打下了坚实基础。　　2011年6月22日上午，由广州中医药大学和霸王国际集团签约合作共建的“广州中医药大学-霸王国际集团”中草药日化药理药效联合实验室”在中药学院药科楼前举行揭牌仪式。　　广州中医药大学学校党委黄斌书记、徐志伟校长、陈蔚文副校长、刘小虹副校长，霸王国际集团董事局主席陈启源先生、霸王国际集团总裁万玉华女士、广东省轻工业协会秘书长游茂生先生，以及学校职能部门及中药学院领导等出席了揭牌仪式。　　实验室将下设中医药理论研究室、药理药效研究室、提取工艺研究室、质量标准研究室，分别由中医药学院中青年骨干担任。实验室科研队伍固定人员中有21人来自广州中医药大学，其中教授和博士生导师10人，副教授6人。　　刘小虹副校长代表广州中医药大学对参加揭牌庆典仪式的各位领导及嘉宾表示热烈的欢迎，并介绍了“中草药日化药理药效研究联合实验室”的建设意义，旨在前期“产学研”合作的基础上，突出学校学术特色，着眼于解决制约广东中药日化产业发展中的药理药效评价、安全性评价等瓶颈问题。　 　　万玉华总裁发言时称，实验室旨在通过高新技术的运用，充分发挥中国传统中医药的优势和特色，提高中药的二次开发能力，研发和生产出有较高技术含量、较强研发竞争力的霸王中草药系列快速消费品。同时，将不断地加大研发，推动中药产业的技术跨越，以实现传统中药产业向现代中药产业跨进。使本土的中草药日化产品更具国际竞争力，提升中草药产业的整体水平，生产出对脱发问题更有针对性的霸王洗发水。　　事实上，霸王集团在现代中药产业化的道路上一直都走在行业前沿。与广东工业大学合作的项目“超微粉碎联合酶法破壁技术在功能性防脱乌发育发中药有效成分提取工艺的研究”被广州市科学技术局确认为广州市科学技术成果 “一种墨旱莲皂苷类化合物的提取方法” 被确认为广州市科学技术成果，并成功申请到国家专利 “何首乌有效成分提取及配伍技术产业化开发”项目被列入“国家火炬计划” 其祛脂生发秘方、首乌黑发秘方等八大秘方更是入选了岭南中药文化遗产保护名录。　　霸王除了在广东罗东打造何首乌GAP种植示范基地，将计划在华东、华北、西北、西南等地区建立养生、养发、养颜等相关中药材的种植基地，确保优质的中草药原料。霸王集团宣称，不断深度挖掘中医药的科学价值和药用价值，推动传统中药产业实现突破性增长，从而为消费者提供品类繁多的霸王洗发水。　　据相关消息人士透露，霸王集团的盈利仍然依靠其王牌产品—霸王洗发水。但在今后的发展中，将会依靠霸王洗发水的销售增长与口碑优势，带动其周边产品的快速成长，包括其子品牌本草堂与追风。但不出意外，此次成立的中草药日化实验室的科研成果，将会极大地推动霸王洗发水的创新与销量。

2011年6月22日，从霸王集团获得消息，专注于中草药快速消费品产品生产、研发的霸王国际集团与广州中医药大学合作项目——中草药日化药理药效研究联合实验室的揭牌仪式在广州大学城举行。据悉，该实验室是全国第一个推出目标明确开展中草药日化药理药效和安全性评价的联合实验室。此举昭示了霸王国际集团在持续发力，积极推动中草药产品生产产业化，努力促进中草药日化产品标准化、科学化、现代化的决心。　　据了解，目前有不少化妆品企业和科研机构或大学合作，成立联合实验室。但目前看来，中草药日化产品仍没有可靠的药理数据达到国际化标准。霸王集团表示，希望通过该实验室的建立，为中药日化行业的健康发展起到引导的作用。 “广州中医药大学拥有雄厚的师资力量，在开展中医药研究方面具有丰富的经验和实力，作为中草药快消品的领军企业，霸王集团以“中药世家”为核心，拥有丰富的传统中医药文化资源。此次合作，是建立在双方相互的资源优势[2641.99 2.41%]上。”霸王集团首席执行官万玉华表示。 　　据介绍，联合实验室以广州中医药大学为技术核心，对“中药世家”的祖传秘方进行科学现代化开发，着眼于解决制约中药日化产业发展中的药理药效评价、安全性评价等瓶颈问题。旨在通过高新技术的运用，充分发挥中国传统中医药的优势和特色，提高中药的二次开发能力，研发和生产出有较高技术含量、较强研发竞争力的霸王中草药系列快速消费品。　　据介绍，实验室将下设中医药理论研究室、药理药效研究室、提取工艺研究室、质量标准研究室，分别由中医药学院中青年骨干担任。实验室科研队伍固定人员中有21人来自广州中医药大学，其中教授和博士生导师10人，副教授6人。　　实验室的合作情况将通过双方的产学研合作、学科建设和高水平研究成果等方面进行，除此之外，霸王和广州中医药大学强强联手，建立人才和促进人才流动机制，集中培养具有高素养的中医药专业硕士研究生和博士研究生，为霸王中草药产品的深度开发储备高级人才。　　事实上，霸王集团在现代中药产业化的道路上一直都走在行业前沿。与广东工业大学合作的项目“超微粉碎联合酶法破壁技术在功能性防脱乌发育发中药有效成分提取工艺的研究”被广州市科学技术局确认为广州市科学技术成果 “一种墨旱莲皂苷类化合物的提取方法” 被确认为广州市科学技术成果，并成功申请到国家专利 “何首乌有效成分提取及配伍技术产业化开发”项目被列入“国家火炬计划” 其祛脂生发秘方、首乌黑发秘方等八大秘方更是入选了岭南中药文化遗产保护名录。霸王除了在广东罗东打造何首乌GAP种植示范基地，将计划在华东、华北、西北、西南等地区建立养生、养发、养颜等相关中药材的种植基地，确保优质的中草药原料。霸王集团宣称，不断深度挖掘中医药的科学价值和药用价值，推动传统中药产业实现突破性增长，从而为消费者提供品类繁多的高品质中草药快速消费品。　　对于未来的展望，霸王集团表示将继续和国内各大知名中医院校展开合作，如今正与南方医科大学中医药学院、北京工商大学等院校积极接洽，寻求新的合作项目。霸王集团首席执行官万玉华表示，将不断的加大研发，推动中药产业的技术跨越，以实现传统中药产业向现代中药产业跨进。使本土的中草药日化产品更具国际竞争力，提升中草药产业的整体水平。