基于LC-MS代谢组学技术探讨益气中药（人参、黄芪）对心气虚大鼠缺血心肌能量代谢障碍的调控机制

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
81803770
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
21.0万
负责人：
苗兰
依托单位：
中国中医科学院西苑医院
学科分类：
H3209.中药心脑血管药理
结题年份：
2021
批准年份：
2018
项目状态：
已结题
起止时间：
2019-01-01 至2021-12-31

项目参与者：
孙明谦；彭勍；郭浩；范晓迪；张聪；李玲美；
关键词：
心气虚代谢组学心肌能量代谢调控机制益气中药

项目摘要

The study of myocardial energy metabolism has been paid more and more attention in modern research of myocardial ischemia(MI).By optimizing the myocardial energy metabolism and improving productivity of cardiac muscle, the recovery of cardiac function could be promoted. The traditional Chinese medicine (TCM) with replenishing Qi function showed certain advantage on the treatment of myocardial ischemia by improving myocardial energy metabolism. The energy metabolism of myocardium in myocardial ischemia rats was selected as the breakthrough.point.Firstly, the abnormal metabolic pathways related to energy barrier were studied by combination of metabolomics and RT-PCR techniques. The therapeutic mechanisms of TCMs—Ginseng,Qstragalus were then studied respectively. Through the systematic comparison of metabolic pathways of the three TCMs, the function mechanism of TCM replenishing Qi is summarized systematically.Finally the relationship between heart Qi deficiency and energy metabolism were further explored.

心肌能量代谢研究在心肌缺血的研究中日益受到重视，优化心肌能量代谢，有利于减缓心肌坏死，促进心功能恢复。中医“心气虚”的概念与心肌能量代谢障碍密切相关，益气中药在改善心气虚心肌能量代谢方面显示了很好的效果，但具体的调控机制还不清楚。本课题拟以心肌能量代谢为切入点，应用代谢组学技术首先对心气虚心肌缺血大鼠模型进行系统研究，挖掘心肌损伤与能量代谢障碍相关的生物标志物及异常代谢途径，针对异常代谢小分子进行定量分析，结合生物学技术进行心肌能量代谢障碍相关的调控通路的发现，同时实现系统验证；然后采用益气中药人参、黄芪对心气虚心肌缺血模型进行干预，挖掘益气中药所干预的心肌能量代谢途径及作用机制，通过系统比对、综合分析共同干预的代谢途径及调控通路，总结益气中药对心气虚证心肌能量代谢障碍的作用机制，进而借鉴中医“方”“证”相应的研究思路，深入探索“心气虚”与心肌能量代谢的关系及其生物学基础。

结项摘要

心气虚证是中医临床心血管疾病常见的基础证型，多认为其与心肌能量代谢障碍密切相关，中药人参、黄芪亦是中医临床常用的益气良药，在改善心肌能量代谢方面显示出很好的效果，但具体的调控机制还不清楚。根据中医“方证相应”理论，开展益气中药调控心肌能量代谢障碍的生物学基础研究，有助于阐释中医“心气虚”及中药益气功效的科学内涵，对于中医药的国际化、现代化具有重药意义。课题对心气虚证慢性心衰大鼠模型及益气中药进行整体药效学、非靶向和靶向代谢组学的系统研究，结果显示心气虚证慢性心衰发生时，由于缺血缺氧、氧化应激、炎症反应等致心肌损伤，心脏功能下降、心肌纤维化，同时心肌出现能量危机，ADP、ATP、COA和乙酰COA等中间代谢物发生异常，代谢组学结果发现55个差异代谢物，三组益气药物均能调节的有21个，主要涉及鞘脂代谢、嘌呤代谢、谷胱甘肽代谢、能量代谢、肉碱代谢和氨基酸代谢等，其中能量代谢涉及脂肪酸转运和β-氧化、糖酵解及三羧酸循环。单味黄芪特异性调节丙酸代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢，单味人参特异性调节不饱和脂肪酸合成、咖啡因代谢，参芪复方特异性调节甘油脂代谢和亚油酸代谢。综合分析益气中药通过改善心气虚证心衰大鼠心肌组织L-Acetylcarnitine等23个酰基肉碱含量，精氨酸、鸟氨酸等27种氨基酸含量，调节Tetracosahexaenoic acid与Nonadecanoic acid等脂肪酸代谢及Glycerol 3-phosphate与S-Acetyldihydrolipoamide等糖酵解途径的中间代谢产物，恢复ADP/ATP、COA/乙酰COA等反馈性机制，实现对心肌能量代谢过程中脂肪酸β-氧化、糖酵解及三羧酸循环的调节，使心肌能量代谢障碍得到缓解，改善心脏功能，发挥益气功效。“心气虚”时能量代谢障碍机制表现在产能减少的同时伴有营养物质利用不充分，中间代谢产物异常堆积，反馈性调节机制紊乱，脂肪酸β-氧化和糖酵解供能方式受阻，三羧酸循环障碍，心肌能量耗竭，至心脏功能急剧下降。总结益气中药对心气虚证心肌能量代谢障碍的作用机制，初步阐释 “心气虚”与心肌能量代谢的关系及其生物学基础，这为传统中医药现代化研究提供借鉴。