文章标题：Integrated Metabolomics and Network Pharmacology Study on the Mechanism of Kangfuxiaoyan Suppository for Treating Chronic Pelvic Inflflammatory Disease

发表期刊：Frontiers in Pharmacology

影响因子：5.988

发表年份：2022.01

组学技术：代谢组学

1.百趣代谢组学文献分享—研究背景

慢性盆腔炎（CPID）是女性盆腔生殖器官、周围结缔组织和盆腔腹膜的慢性炎症，可导致不孕、异位妊娠或慢性盆腔疼痛。代谢组学分享，左氧氟沙星或甲硝唑等抗生素主要用于治疗CPID，但由于耐药性和副作用，治疗效果并不理想。因此，有必要开发新的替代药物来治疗CPID。

康复消炎栓（KFXYS）是一种常用治疗CPID的中成药（《中药治疗常见病临床应用导则》标准化项目组，2020）。代谢组学分享，KFXYS方剂由苦参、穿心莲、紫草根、败酱草、蒲公英、紫草、芦荟和猪蹄散组成。作者先前的研究表明，KFXYS可以缓解CPID患者子宫肿胀的程度，抑制炎症因子的分泌，增加免疫因子指数，其疗效已经得到验证，但其作用机制尚不清楚。

作者在该研究种验证了抗炎消炎散对炎症指标的逆转作用。在明确KFXYS化学成分的基础上，进一步利用YEZ技术对其在血液中的吸收成分进行了表征，并进行了ADME研究。代谢组学分享，利用代谢组学发现了与炎症指标显著相关的代谢物。然后基于ADME行为良好的血液吸收成分，利用网络药理学方法预测KFXYS治疗CPID的潜在靶点和作用途径。代谢组学和网络药理学共有途径被认为是关键的代谢途径，通过关键途径上的蛋白质从网络药理学获得的潜在靶点中筛选出关键靶点(图1)。

 

图1. KFXYS治疗CPID的作用机制示意图

2.百趣代谢组学文献分享—研究设计

 

3.百趣代谢组学文献分享—研究结果

（1）KFXYS对CPID大鼠炎症指标的逆转作用

作者测定了子宫组织中IL-1、IL-6、IL-10及TNF-α的水平。如图2A所示，与假手术组相比，模型组的子宫指数显著升高，结果表明CPID模型建立成功。代谢组学分享，与模型组相比，施用KFXYS后子宫指数显著下降，表明KFXYS能有效改善CPID模型大鼠的子宫肿胀程度。此外，在子宫组织匀浆中，模型组IL-6显著下降，IL-1显著升高。在KFXYS处理组，这些指标得到了显著改善。研究表明，KFXYS具有逆转炎症指数的作用（图2B-E）。

 

图2. KFXYS对炎症指数的逆转作用

（2）研究KFXYS吸收进血液中的成分研究

①鉴定吸收到KFXYS血液中的成分

作者利用高分辨率质谱法鉴定出KFXYS的80种高响应化学成分和43种弱响应化学成分。代谢组学分享，通过开发实时二元比较的方法，以鉴定吸收到血液中的KFXYS的成分（图3），共鉴定出60种KFXYS衍生化合物，包括10种原型化合物（表1）和50种代谢物。根据代表性对照品建立的代谢规律，作者推测这60个成分主要来源于SFR、AH、TH和VH，主要包括生物碱类、黄酮类和有机酸类等。

 

图3. 在正离子模式下提取离子色谱图

表1. 血液中KFXYS的原型成分

 

②血液中KFXYS主要成分的药代动力学研究

作者在结果中发现只有以下六种成分在体内表现出良好的ADME行为。因此，推测苦参碱，索果果平，芦荟素，七叶皂苷和7-羟基-4′-甲氧基异黄酮及其代谢物可能是KFXYS的潜在药用成分。

 

图4. 血液中6种药用成分的ADME分析

（3）KFXYS治疗CPID的机制研究

①与KFXYS炎症指标相关的差异代谢物的研究

作者将KFXYS组和模型组具有相反趋势的代谢物被定义为最终的差异代谢物。如表2所示，共筛选和鉴定了16种最终差异代谢物。

 

图5. 谢组学分析

表2. 差异代谢物

 

为了研究以上代谢物与KFXYS疗效之间的相关性，将子宫组织匀浆中的炎症指标和16种差异代谢物进行相关性分析以进一步筛选代谢物（图5G）。结果表明，炎症指标与白三烯A4、5-羟基吲哚乙酸、鸟氨酸、精氨酸等5种代谢物显著相关，表明KFXYS可能通过调节这些直接相关的代谢物在CPID的治疗中发挥作用。

代谢组学分享，利用通路分析，发现以上代谢物主要涉及精氨酸和脯氨酸代谢、谷胱甘肽代谢等代谢途径。

 

图6. 差异代谢物的通路分析

②基于网络药理学的KFXYS潜在作用机制研究

网络药理学分析结果发现疾病靶点和药物靶点的185个共有靶点是KFXYS治疗CPID的潜在靶标（图7A）。代谢组学分享，GO富集分析用于发现185个潜在靶标的潜在生物过程（BP），细胞组分（CC）和分子功能（MF）（图7B）。在KEGG潜在靶标富集分析中，共获得176条通路。前10个通路如图7C所示。

 

图7. KFXYS在治疗CPID的网络药理学分析

（4）基于代谢组学与网络药理学整合的KFXYS作用机制研究

代谢组学和网络药理学的共同途径是精氨酸和脯氨酸代谢，谷胱甘肽代谢，这可能是KFXYS治疗CPID的关键途径。并且确定了九个关键靶点，具体如表3所示。代谢组学分享，根据具有良好AMDE行为、9个关键靶点和2个关键代谢途径的成分，构建了KFXYS在治疗CPID中的“中药处方-单药-化合物-关键靶点-关键途径-疾病”网络（图8）。

表3. KFXYS在治疗CPID方面的主要靶点

 

 

图8. “中医复方-单方-化合物-关键靶点-关键途径-疾病”网络图

4.百趣代谢组学文献分享—总结

本研究验证了KFXYS对CPID大鼠炎症指标的逆转作用，鉴定出KFXYS被吸收到血液中的60种成分，其中有6种成分具有良好的ADME行为。代谢组学分享，通过相关性分析发现了5种与炎症指标相关的差异代谢物，并将这些代谢物用于代谢途径分析。结合网络药理学获得的潜在途径，二者的共有途径被认为是关键途径，即精氨酸和脯氨酸代谢，谷胱甘肽代谢。利用关键通路中所含的蛋白质筛选出网络药理学获得的潜在靶标，筛选出9个关键靶点。总体而言，我们推测KFXYS的成分可能作用于关键蛋白质，包括ARG1，NOS2，NOS3等，以在CPID的治疗中发挥作用（图9）。

 

图9. KFXYS的可能调控机制

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