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目的:通过建立H22肝癌细胞裸鼠皮下移植瘤模型评价中药地乌在体内抗肿瘤药效,利用气质联用(GC-MS)代谢组学及转录组学技术(RNA-seq)手段对肿瘤样品进行分析实验,从代谢组学和转录组学角度阐释地乌治疗肝癌作用机理的生物学内涵。方法:将24只BALB/C-nu雄性裸鼠随机分成4组:模型组(地乌三萜皂苷0mg/kg,生理盐水),低剂量组(地乌三萜皂苷5 mg/kg),中剂量组(地乌三萜皂苷10 mg/kg)和高剂量组(地乌三萜皂苷15 mg/kg),每组6只。持续用药14天后,于24h后将所有裸鼠处死,生理盐水冲洗干净得到的肿瘤组织,称重计算抑瘤率;绘制肿瘤组织生长曲线图;收集模型组及高剂量组肿瘤组织进行代谢组学分析及RNA-seq分析。结果:(1)药效学结果:裸鼠皮下成瘤在体照片可以看出不同浓度的地乌均能够明显抑制肿瘤的生长;同时观察到给药组裸鼠的行为活动、精神状况均良好,表明中药地乌在该剂量范围内灌胃给药无明显的毒副作用。而模型组裸鼠在后期反应迟钝,饮食减少,表明地乌能在一定程度上改善裸鼠生存状态;肿瘤生长曲线图表明地乌可以有效抑制肿瘤组织的生长,其中高剂量组的抑制效果最显著;各组肿瘤组织重量与模型对照组比较,均显著减轻且这种差异均具有显著性(p<0.01)。且地乌高、中、低剂量组的抑瘤率分别为66.54%、55.73%和53.36%;HE染色切片显示,地乌各剂量组均能不同程度的促进肿瘤细胞死亡。(2)代谢组学结果:GC-MS实验中共检出了71个峰,其中鉴定出30个小分子代谢物大部分为氨基酸类和脂肪酸类物质,少数糖类、酯类、醇类物质。从含量变化趋势来看,与模型组比较,给予地乌三萜皂苷干预后,二氢香芹醇、2-羟基戊酸、4-羟基丁酸钠、天冬氨酸、脱水肌醇、二异丙醇胺、赤藓糖、葡萄糖酸内酯、谷氨酸、戊二酸、组氨酸棕榈油酸甲酯、N-乙酰-L-鸟氨酸、泛酸、十五烷酸、硫酸、四氢皮质酮等17个代谢物含量降低了。在肿瘤组织中初步鉴定鉴定了9种差异代谢物,分别为2-羟基戊酸、天冬氨酸、葡萄糖酸内酯、谷氨酸、戊二酸、胍基乙酸、核糖醇、组氨酸、2N-α-乙酰基-L-鸟氨酸。差异代谢物主要富集在组氨酸代谢(Histidine metabolism),氮代谢(Nitrogen metabolism),精氨酸和脯氨酸代谢(Arginine and proline metabolism),β丙氨酸代谢(Beta-alanine metabolism),磷酸戊糖途径(Pentose phosphate pathway),丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢(Alanine,aspartate and glutamate metabolism)等代谢通路。与差异代谢物关联度最高且受影响最大的是组氨酸代谢,其抗肝癌机制可能是显著下调了组氨酸代谢通路中L-组氨酸和天冬氨酸的表达,抑制肿瘤细胞的信号转导和增殖,发挥抗肿瘤作用。(3)转录组学结果:不同组间差异表达基因统计结果表明给药干预后,共致使202个基因表达水平存在显著变化,其中使表达水平显著上调的基因有5个,显著下调197个(p<0.01)。这些差异基因被富集于Hematopoietic cell lineage、Cytokine-cytokine receptor interaction、MAPK signaling pathway、PI3K-Akt signaling pathway、PPAR signaling pathway、Chemokine signaling pathway等通路,影响肝癌细胞的增殖、免疫。其中PI3K-Akt信号通路下富集的差异基因较多,且具有显著性差异。借助qRT-PCR检测相关信号通路中Pik3cg、Akt、Mtor、Pten的差异表达。结果显示这4个基因在肿瘤组织中均有表达,与模型组比较,地乌三萜皂苷处理后,显著上调Pten基因的表达水平,下调Pik3cg、Akt1、Mtor基因表达水平。结论:1.地乌可以有效抑制肿瘤组织的生长,其中高剂量组(地乌三萜皂苷15mg/kg)的抑制效果最显著。2.组氨酸代谢可能在地乌三萜皂苷抑制肝癌细胞增殖中发挥作用。3.PI3K-AKT/mTOR信号通路的抑制可能在地乌三萜皂苷抑制肝癌细胞增殖中发挥作用。