广金钱草治疗草酸钙肾结石的代谢组学研究及其有效成分的代谢研究

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目的:寻找与广金钱草治疗草酸钙肾结石相关的潜在生物标志物及代谢通路,并对广金钱草中的有效成分夏佛塔苷在健康大鼠和草酸钙肾结石大鼠体内外的代谢物进行鉴定和比较。方法:将40只雄性SD大鼠随机分为5组(n=8):空白组、模型组、广金钱草小剂量给药组、中剂量给药组和大剂量给药组。造模及治疗结束后,收集各组大鼠的尿液、血清和肾组织,在显微镜下观察尿液涂片和肾组织切片。采用UHPLC-Q-TOF-MS/MS技术对血清样本进行数据采集,采用Progenesis QI和SIMCA-P 14.1软件进行数据处理和分析。以满足P<0.05和VIP>1的条件寻找各组间的差异性化合物并对其进行鉴定。然后通过在线平台Metabo Analyst 4.0和KEGG数据库,对得到的差异代谢物进行热图分析和代谢通路分析及广金钱草治疗草酸钙肾结石的潜在生物标志物的筛选。最后,利用Cytoscape软件,构建代谢物-基因-蛋白的生物信息网络图。采用UHPLC-Q-TOF-MS/MS技术,根据代谢物分析策略,对夏佛塔苷在两种大鼠血浆、尿液、粪便、胆汁及肠道菌群温孵样品中的代谢产物进行结构推断,并比较夏佛塔苷在两种大鼠中代谢途径的不同。另外,运用相对定量的方法,寻找夏佛塔苷在两种大鼠中代谢物含量的差异。结果:在肾结石模型组与健康组大鼠之间鉴定出了72种差异代谢物,在广金钱草给药组与肾结石模型组大鼠之间鉴定出了88种差异代谢物,涉及的代谢通路主要包括鞘脂类代谢、苯丙氨酸代谢、泛酸盐和辅酶A生物合成和花生四烯酸代谢等。筛选出4羟双氢鞘氨醇、二氢神经鞘氨醇、Cer(d18:0/16:0)、L-苯丙氨酸和泛酸5种物质,作为广金钱草治疗肾草酸钙结石的潜在生物标志物。通过构建生物信息学网络,寻找到78种关键基因及50种相关蛋白。经口服夏佛塔苷后,在健康大鼠中共发现28种代谢物,在模型大鼠中共发现30种代谢物。主要的代谢途径包括脱糖反应、氧化反应、还原反应、乙酰化反应、内水解、甲基化反应、葡萄糖醛酸结合和硫酸化反应等。通过相对定量法比较夏佛塔苷在两种大鼠体内代谢物的含量,结果表明代谢物的含量在两种大鼠中存在差异。结论:本研究采用基于UHPLC-Q-TOF-MS/MS技术的代谢组学方法,寻找与广金钱草治疗作用相关的潜在生物标志物和代谢途径,且构建了从代谢物到基因、蛋白的全面的生物学网络。这些研究结果有助于全面了解广金钱草治疗肾结石的生物学机制。此外,根据代谢物分析策略,鉴定了夏佛塔苷在健康大鼠及草酸钙肾结石大鼠体内外的代谢产物,并且从代谢物种类及含量两个层面比较了夏佛塔苷在两种大鼠中的不同。对夏佛塔苷在肾草酸钙结石模型动物内代谢的研究,有助于了解夏佛塔苷在临床应用中的代谢过程。
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