本论文采用核磁代谢组学的研究方法,在中药药效评价及环境污染物暴露的生物学效应两方面开展了一系列工作,主要研究内容由以下三个部分组成:第一部分研究了广西珍稀药食两用植物金花茶提取物改善氧化偶氮甲烷/葡聚糖硫酸钠(AOM/DSS)诱导的小鼠结直肠癌(CRC)的药效及潜在药理机制。结直肠癌发生于大肠的结肠或直肠部分,是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一。金花茶由于具有良好的抗氧化和抗炎活性,在民间常作为对抗癌症的有效治疗手段之一。本部分采用AOM/DSS长期诱导建立小鼠结直肠癌模型,通过对肿瘤灶观察,组织病理学检查,血清生化分析,结合核磁共振(NMR)代谢组学分析和相关网络分析等,评价了金花茶水提物和醇提物两个有效部位对结直肠癌的预防作用。结果表明,金花茶提取物(100 mg/kg)能显著地抑制AOM/DSS诱导的小鼠结直肠癌发生和发展,减轻肠病理损伤,降低炎症反应,改善血清抗氧化指标,并使小鼠紊乱的代谢轮廓明显向正常水平归转。此外,正丁醇部位比水提取部位显示出了更好的治疗效果。将金花茶提取物进一步开发成为一种防治肿瘤的有效手段尚需进一步深入研究。第二部分研究了传统名贵抗衰老中药何首乌提取物对大鼠脑缺血再灌注损伤的保护作用。中风是许多发达国家最常见的高致死率疾病之一。何首乌(Polygonum multiflorum)是一种具有多种药理活性的名贵传统中药,在许多中药复方中均有用到。本部分旨在探讨何首乌提取物(0.5 g/kg和2 g/kg)对缺血性脑卒中模型大鼠的保护作用及其潜在机制。采用死亡率统计、神经行为学评分、脑梗死面积计算、组织病理学检查、免疫组织化学、血清生化指标检测、实时荧光定量聚合酶链式反应(PCR)和蛋白印迹Western blotting等方法证实了何首乌对缺血性脑卒中大鼠的治疗效果。同时,核磁共振代谢组学分析表明,何首乌能修复缺血再灌注脑卒中大鼠紊乱的能量代谢和氨基酸代谢,减轻活性氧所致的氧化应激,减轻炎症反应。进一步分析表明,何首乌可通过激活转录因子Nrf2信号通路从而增加细胞抗氧化酶水平发挥抗氧化作用,并通过降低环氧合酶-2、白细胞介素-1β、白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-a等炎症因子水平发挥抗炎作用。整合代谢组学分析在揭示何首乌缓解缺血性脑卒作用机制方面显示出了巨大潜力。何首乌作为治疗缺血性脑卒中的有效药物值得进一步研究。第三部分研究了常见环境污染物草甘膦短期和长期暴露下的水生毒性效应。随着耐草甘膦的转基因作物的广泛种植,草甘膦的全球用量也越来越大。然而,对其环境风险的评估及其对水生生物的毒性效应至今尚未完全阐明。本部分采用金鱼(Carassius auratus)为实验对象,对0.22、0.44和0.88 mmol/L的草甘膦96小时短期暴露及0.2 mmol/L的草甘膦90天长期暴露下的毒性进行了全面研究。通过组织病理学检查,血浆生化分析等,表明草甘膦可以剂量依赖性的造成肝、肾、脑等组织病理损伤,引起谷草转氨酶、谷丙转氨酶、尿素氮、肌酐增加,长期暴露还可引起超氧化物歧化酶,谷胱甘肽过氧化物酶等下降,丙二醛升高。代谢组学分析表明,草甘膦短期暴露影响了神经递质平衡、能量代谢和氨基酸代谢,并揭示了谷氨酰胺可作为草甘膦短期暴露的神经毒性的潜在标记物。长期草甘膦暴露造成氧化应激、能量代谢、氨基酸代谢和核苷酸代谢紊乱等影响,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、次黄嘌呤与肌苷等代谢物可以作为草甘膦长期暴露基因毒性的标志物,为草甘膦的毒性预测提供了新的线索。