目的:中药美洲大蠊是蜚蠊科动物美洲大蠊的的干燥全体。中医认为蜚蠊科入药有“活血散瘀、解毒消疳、利尿消肿”等功效,具有极高的药用价值。现代药理学研究发现,美洲大蠊提取物作为昆虫来源药物不仅在口腔溃疡、胃病、外伤等方面有治疗作用,而且在肝病甚至恶性肿瘤方面疗效显著。本研究旨在探究美洲大蠊提取物对人肝癌细胞HepG2体内外的抑制作用及其可能的机制;利用代谢组学进行美洲大蠊提取物长期服用的代谢变化,寻找差异性代谢通路。方法:1.体外抑制作用:采用MTT分析法测定美洲大蠊提取物对HepG2细胞的半数抑制浓度,流式细胞术检测美洲大蠊提取物对HepG2细胞的周期阻滞及凋亡诱导作用,采用Transwell实验验证对HepG2细胞迁移的影响。2.体内研究:通过在裸鼠背部皮下注射一定量HepG2肝癌细胞建立HepG2异种移植瘤模型,造模成功后随机分为空白组（生理盐水组）、阳性对照组（索拉菲尼组）和美洲大蠊提取物低、中、高剂量组,连续灌胃给药21天后,处死小鼠,称量肿瘤重量,期间每隔3天仔细记录体重和肿瘤体积的变化,观察美洲大蠊提取物对肿瘤生长的抑制作用。3.机制研究:通过使用广谱半胱天冬酶抑制剂Z-VAD以及坏死抑制素Nec-1分别作用于美洲大蠊提取物作用的HepG2细胞,探究美洲大蠊提取物诱导肝癌细胞凋亡的作用机制。Western Blot检测Caspase途径蛋白,并采用JC-1线粒体膜电位检测试剂盒检测线粒体膜电位变化,验证其作用机制。通过Western Blot研究美洲大蠊提取物对细胞周期G2/M期检查点的关键蛋白CyclinB1表达的影响。4.代谢组学:SD大鼠随机分为4组,正常组（每日灌胃生理盐水）和美洲大蠊乙醇提取物浸膏200、400、1000 mg/kg组,连续26周灌胃给药,停药恢复四周。分别于给药期结束和恢复期结束后采血,并分析其血液生化、血常规等指标。并通过采用LC-MS联用技术分析美洲大蠊提取物长期作用于大鼠后血清内代谢物的变化,寻找差异性代谢产物并对其可视化,探寻可能影响的代谢通路。结果:1.体外实验结果表明,美洲大蠊提取物具有抑制人肝癌细胞HepG2增殖的作用,并可诱导人肝癌细胞HepG2细胞产生G2/M期阻滞及程序性细胞凋亡,还可以抑制HepG2肿瘤细胞迁移。2.体内药效研究中,美洲大蠊提取物剂量依赖性抑制裸鼠HepG2异种移植瘤的生长且没有明显的毒性迹象。3.机制研究结果显示,美洲大蠊提取物主要通过调控凋亡相关蛋白发挥凋亡诱导作用,随着美洲大蠊提取物浓度的增加,Cleaved-Caspase3,Cleaved-Caspase9和Cleaved PARP的水平增加。此外,美洲大蠊提取物还可引起线粒体膜电位降低,因此,美洲大蠊提取物一定程度上通过线粒体Caspase途径诱导人肝癌细胞凋亡。周期阻滞研究结果显示,随美洲大蠊提取物浓度增加,Cdc2的Tyr15磷酸化的量明显增加,Thr161磷酸化的量明显减少。因此,美洲大蠊提取物作用后,HepG2细胞被阻滞在G2期。4.长期毒性实验结果显示,与正常组相比,大鼠长期服用美洲大蠊提取物后,体重及体温在正常的生理范围内波动,无剂量相关性;血常规、血液学指标以及脏器系数等除个体差异外,缺乏剂量相关性,因此美洲大蠊提取物没有相关毒性。通过代谢组学检测结果显示,有26种代谢物发生了变化,主要影响氨基酰-tRNA生物合成以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成通路。结论:美洲大蠊提取物在体外对HepG2细胞具有抑制增殖和诱导凋亡的作用,根据机制研究,主要通过调控凋亡相关蛋白Cleaved-Caspase3,Cleaved-Caspase9和Cleaved PARP发挥诱导凋亡作用,并引起线粒体膜电位降低,通过影响G2/M检查点的关键蛋白CyclinB的表达引起细胞周期阻滞。体内实验表明美洲大蠊提取物可以抑制HepG2肿瘤增长,且没有明显毒性。通过对大鼠长期给药的毒性研究,美洲大蠊提取物没有相关毒性,进行代谢组学分析后,发现美洲大蠊提取物主要影响苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成通路。