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研究目的根据中药寒热药性的基本理论,利用网络药理学和代谢组学等系统生物学技术,以SD大鼠为研究对象,运用自下而上的研究策略,先用干法实验预测,再用湿法实验验证,探讨典型寒/热性药物组的特异性生物学效应所对应的可能分子机制,为进一步揭示中药寒热药性的科学内涵创造条件。研究方法干法实验:应用网络药理学方法,探讨典型寒、热性药物组的特异性生物学效应所对应的分子机制。首先在《中药大辞典(第二版)》中检索典型寒、热性药物大黄、黄芩、黄连、黄柏、龙胆草、附子、肉桂、干姜、吴茱萸、仙茅的所有化学成分;其次采用中药系统药理学数据库(TCMSP)中的ADME参数,遴选各个药物的活性成分;然后在PubChem和TCMSP数据库中查找药物活性成分所对应的人类靶蛋白,利用软件Cytoscape 3.5.1对数据做网络可视化处理,利用靶蛋白频次分别筛选出寒性药物组与热性药物组的有效靶蛋白组群,并通过对比去重的方法,找出寒性药物组和热性药物组共同作用的靶蛋白,从而得到寒性药物组和热性药物组各自的特异性靶蛋白组群。将得到的寒性药物组与热性药物组的有效靶蛋白分别导入NCBI数据库,查找每个有效靶蛋白相应的人类GI号。把得到的寒性药物组和热性药物组各自的有效靶蛋白组群和特异性靶蛋白组群的GI号分别导入分子网络分析平台(ingenuity pathway analysis,IPA),构建寒性药物组和热性药物组的分子生物学信息网络。利用通路分析模块功能,得到寒性药物组特异性靶蛋白组和热性药物组特异性靶蛋白参与的经典通路。并进行对比分析寒性药物组和热性药物组的作用规律,通过作用位点的比较,预测中药寒热药性作用的分子机制。湿法实验:以健康SPF级SD大鼠为研究对象,每组8只大鼠、雌雄各4只:空白组、寒性药物C1-C5组、热性药物H1-H5组。记录基线数据,保证各组间基线可比。大鼠适应性喂养1周。选择典型寒性(大黄、黄芩、黄连、黄柏、龙胆草)、热性(附子、干姜、吴茱萸、肉桂、仙茅)中药各5味,用中药颗粒剂,根据药典成人最大剂量计算每味药物的大鼠用药量,将药粉溶于蒸馏水,每天给大鼠灌胃1次,每次lml/100g动物体重(每组大鼠灌胃一种中药);空白组灌胃蒸馏水lml/100g动物体重。连续灌胃给药21天后,取材。观测指标包括:一般情况(大鼠的毛发、二便、舌色、精神状态等)、食量、饮水量、肛温、行为学测试(旷场试验、巷道趋食)、脏器系数(肝脏重量、肝重/体重、肾脏重量、肾重/体重、脾脏重量、脾重/体重、胸腺重量、胸腺重量/体重、心脏重量、心脏重量/体重)、全血生化指标、各组大鼠的血清代谢全谱,用以从宏观和微观两方面比较典型寒/热性药物作用于健康SD大鼠所产生的生物学效应的差异。研究结果:(1)寒性药物组与热性药物组的活性成分虽然不同,但却共享很大一部分靶蛋白,与本课题组在前期对寒性药物与热性药物的研究结果相一致。(2)通过网络药理学方法分析寒/热性药物组的特异性靶蛋白组群,发现寒性药物组主要是通过作用糖原合成酶激酶3(GSK3)、丝裂原活化蛋白激酶(Mapk)、G蛋白偶联受体(Gpcr)、周期蛋白依赖性激酶(CDK),调节糖原合成、自主神经、炎症反应、细胞凋亡等生物学过程;热性药物组主要通过作用基质金属蛋白酶(MMP-2、MMP-9)、γ-氨基丁酸(GABA)、转录调节蛋白(BACHE1)、细胞色素P450 3A4酶(CYP3A4),调节中枢神经系统、心血管系统功能等生物学过程发挥其药物学功能。(3)通过非靶向代谢组学技术分析寒性药物组、热性药物组及空白组的血清代谢物全谱,并将三组的代谢物谱进行两两比较,发现寒/热药物组与空白组比较的显著差异代谢物(p<0.05)及相关代谢通路同样存在重叠,但寒性药物组与热性药物组对其调控的方向和强度明显不同。研究结论:(1)寒/热性药物在活性成分和生物学行为方面都存在很大的差异性,即使寒性药物组与热性药物组共享的靶点,两者对其具体调控的方向和强度也存在差异。(2)通过网络药理学方法预测GSK3、Mapk、G蛋白偶联受体(Gpcr)、CDK,MMP-2、MMP-9、γ-氨基丁酸(GABA)、转录调节蛋白、BACHE1、CYP3A4为区分中药寒热药性的潜在靶标,可作为后续的分子生物学验证的重要切入点。(3)在寒、热性药物的药理网络中加入药物的作用方向和作用强度信息,构建定性、定量的矢量药理网络才能更好的应用网络药理学方法区分中药的寒热属性,而当前广泛应用的高通量组学技术可以为此目标的实现提供技术支持。