目的赤芍为毛茛科植物芍药Paeonia lactiflora Pall.或川赤芍Paeonia veichii Lynch的干燥根。味苦,性微寒,归肝经,有清热凉血、散瘀止痛的功效。用于热入营血,温毒发斑,吐血衄血,目赤肿痛,肝郁胁痛,经闭痛经,症瘕腹痛,跌扑损伤,痈肿疮疡等症。赤芍总苷具有多种药理作用,如抗血栓、抗氧化、抗肿瘤、抗内毒素、保护神经系统和心脏等作用。本课题对赤芍的有效组分赤芍总苷进行提取、纯化及药效筛选研究,采用UPLC-QTOF-MS等现代分析仪器和方法对赤芍总苷的化学成分进行研究;采用网络药理学研究方法,利用疾病靶点数据库、Swiss Target Prediction、SEA等网络数据库平台的大数据资源,揭示赤芍总苷治疗肝癌所调控的靶点及信号通路。通过H22荷瘤肝癌小鼠模型及体外Hep G2细胞模型,开展赤芍总苷抗肿瘤体内及体外药理、药效学研究,明确赤芍总苷是否具有抗肝肿瘤作用;并从细胞周期、凋亡、相关基因、蛋白角度及对细胞色素P450酶不同亚型活性及基因水平的影响对赤芍总苷发挥抗肝肿瘤作用的机理进行研究;通过大鼠血清中肝损伤、氧化应激、线粒体损伤指标的含量变化,探究赤芍总苷是否引起大鼠肝脏毒性。本研究明确赤芍总苷具有抗肝肿瘤作用,并从多角度阐释其作用机制,为赤芍总苷的临床应用及进一步开发利用提供实验依据和理论基础。方法1.采用紫外-可见分光光度法和高效液相色谱法,通过L9(34)正交试验设计,以液料比、提取时间、提取次数为考察因素,以芍药苷、赤芍总苷、出膏率的综合评分为评价指标,筛选赤芍总苷最佳提取工艺;采用紫外-可见分光光度法,结合大孔树脂技术,通过静、动态吸附与解吸试验,筛选赤芍总苷的最佳纯化工艺。采用MTT法,通过肝癌Hep G2细胞增殖抑制率比较赤芍、赤芍总苷体外抗肝肿瘤作用。2.采用UHPLC-Q-TOF-MS技术,结合对照品、文献、相关数据库信息比对的办法,对赤芍总苷化学成分进行研究;采用分子网络研究方法,构建赤芍总苷分子离子可视化网络图,结合质谱相关信息,全面表征赤芍总苷成分。3.采用体外药效MTT法,以细胞增殖抑制率为评价指标,开展赤芍总苷对肝癌Hep G2细胞增殖影响的研究;通过建立H22肝癌荷瘤小鼠模型,以抑瘤率、脏器指数、瘤体病理切片及血清中细胞因子ALT、AST、FAS、FASL、IL-2、IFN-γ、TNF-α的含量为考察指标,开展赤芍总苷体内抗肝肿瘤药效学研究。4.采用网络药理学研究方法,利用TCMSP、SEA及Swiss Target Prediction网络数据库平台的大数据资源,挖掘赤芍总苷成分调控靶点基因信息;利用Drugbank、Dis Ge NET、及TTD数据库,查找肝癌相关靶点,从而得到赤芍总苷成分调控肝癌的生物学靶点;采用STRING等数据库,得到靶点之间蛋白互作网络图,探讨靶点之间的相互关系,并通过对靶点进行GO基因功能注释分析,明确赤芍总苷成分参与调控肝癌生物过程、细胞组成和分子功能;进而利用KEGG数据库对靶点进行信号通路富集分析,从大数据方面揭示赤芍总苷治疗肝癌所调控的靶点及信号通路。5.利用流式细胞仪,采用Annexin V-FITC/PI双染色法,开展赤芍总苷对肝癌Hep G2细胞凋亡影响的研究;采用PI单染色法,开展赤芍总苷对肝癌Hep G2细胞周期影响的研究。6.采用实时荧光定量q RT-PCR技术,检测经赤芍总苷作用于肝癌Hep G2细胞后,细胞中相关基因的表达量;采用Western Blot技术,检测经赤芍总苷作用于肝癌Hep G2细胞后,细胞中相关蛋白的表达量,分别从基因及蛋白水平阐释赤芍总苷抗肝肿瘤作用机制。7.通过ELISA法检测大鼠肝脏中细胞色素P450亚酶CYP1A2,CYP3A4,CYP2D6,CYP2C9,CYP2E1活性,采用实时荧光定量q RT-PCR技术检测CYP1A2,CYP3A2,CYP2D1,CYP2C11,CYP2E1 m RNA水平的表达,考察赤芍总苷对细胞色素P450酶不同亚型的影响。8.通过ELISA法检测大鼠血清中ALT、AST、ALP及γ-GT的含量变化,探究赤芍总苷对肝脏组织的损伤程度;通过ELISA法检测大鼠血清中SOD、MDA及GSH的含量变化,探究赤芍总苷对肝脏组织氧化损伤的程度;通过ELISA法检测大鼠血清中Na+-K+-ATPase的含量变化,探究赤芍总苷对肝脏组织线粒体的损伤程度。结果1.赤芍总苷的最佳提取工艺为8倍量30%乙醇,回流提取2次,每次2 h;赤芍总苷的最佳纯化工艺为选用HPD-700大孔吸附树脂,上样生药浓度为0.1g/m L,树脂比上柱量为0.3g/m L(原药材/湿树脂),2BV水除杂,5BV 30%乙醇洗脱,即得赤芍总苷化学物质组分。赤芍、赤芍总苷作用于肝癌Hep G2细胞的增殖抑制率分别为69.66%、66.00%。2.采用UHPLC-Q-TOF-MS技术,经正离子检测模式,经对照品、文献与相关数据库信息确定芍药苷、苯甲酰芍药苷、芍药内酯苷、氧化芍药苷;比对推测出芍药内酯苷异构体、毛蕊异黄酮苷、牡丹皮苷E、没食子酰芍药苷或异构体构建赤芍总苷的分子可视化网络,共找到5个分子网络成分簇,其中一个分子簇为芍药苷及其相关化合物。3.利用TCM-SP、SEA及Swiss Target Prediction网络数据库平台,挖掘出赤芍总苷成分共调控139个潜在靶蛋白。利用Drugbank、Dis Ge NET、及TTD数据库,共找到5727个癌症相关靶点。通过VENNY软件对赤芍总苷各成分靶蛋白与肝癌潜在靶点进行映射,共得到99个交集靶点,主要包含IL-2、Bcl-2、TNF、PTEN等。通过靶点之间蛋白互作网络图,明确靶点之间的相互关系,并通过对靶点进行GO基因功能注释分析,明确赤芍总苷成分在生物过程方面主要富集于细胞增殖的正调控、凋亡过程的负调控、MAPK级联、炎症反应的负性调节等;在细胞组成方面主要富集于线粒体、细胞外间隙、死亡诱导信号复合物等;在分子功能方面主要富集于一氧化氮合酶调节活性、蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶活性、生长因子活性等各种蛋白酶活性。KEGG通路富集分析结果显示有84条通路参与到赤芍总苷作用于肝癌细胞的过程,主要包括MAPK、PI3K/Akt、VEGF、肿瘤坏死因子、癌症中心碳代谢等信号通路。4.体外药效实验结果显示,赤芍总苷1mg/m L给药浓度作用于肝癌Hep G2细胞24h,36h,48h的抑制率分别为66.00%、72.52%、74.10%,IC50值分别为0.71、0.57、0.52mg/m L;体内药效实验结果显示,环磷酰胺组、赤芍总苷低、中、高剂量组的抑瘤率分别为57.61%、23.06%、36.64%、48.13%,除赤芍总苷低剂量组,肿瘤的抑制作用均超过30%(中药的瘤重抑制率>30%,评定药物具有抑瘤作用),符合相关要求。5.与模型组比较,赤芍总苷高、中剂量组血清中ALT、AST、FAS、FASL的含量显著降低、IL-2的含量显著升高,均有显著性差异(p<0.01或p<0.05),赤芍总苷各剂量组血清中IFN-γ、TNF-α的含量显著降低,均有显著性差异(p<0.01)。6.赤芍总苷作用于肝癌Hep G2细胞36h,低、中、高剂量组的凋亡率分别为11.7%、16.9%、22.9%;与模型组比较,赤芍总苷中剂量组肝癌Hep G2细胞G2/M期的比例降低。7.赤芍总苷作用于肝癌Hep G2细胞36h后,与模型组比较,赤芍总苷组细胞中Akt、Bcl-2、PI3K、MEK、ERK m RNA和蛋白的水平均不同程度降低,均有显著性差异(p<0.01),PTEN、Bax m RNA的水平均不同程度升高,均有显著性差异(p<0.01)。8.与空白组比较,赤芍总苷组CYP1A2活性显著增强,有显著性差异(p<0.01),CYP3A4、CYP2D6、CYP2C9和CYP2E1活性没有显著性变化;与空白组比较,赤芍总苷组CYP1A2 m RNA水平显著升高,有显著性差异(p<0.01),CYP3A2,CYP2D1,CYP2C11和CYP2E1 m RNA水平没有显著性变化。9.与空白组比较,赤芍总苷组大鼠血清中ALT、AST、ALP、γ-GT、SOD、MDA、GSH及Na+-K+-ATPase的含量没有显著变化。结论1.本课题优化了赤芍总苷的提取纯化方法,其工艺简单且操作方便,为赤芍总苷的后续药效研究奠定了一定基础。2.采用UHPLC-Q-TOF-MS技术、构建赤芍总苷化学成分网络,能够全面表征赤芍总苷成分,并能呈现成分之间的关系,为其开发利用及药效研究奠定实验基础。3.采用网络药理学研究手段,挖掘赤芍总苷成分调控肝癌的生物学靶点,通过蛋白网络互作分析、基因功能注释分析、靶点调控通路分析等,实现赤芍总苷抗肝肿瘤作用机制的快速、系统分析,发现赤芍总苷抗肝癌作用可能与PI3K/Akt、MAPK等信号通路相关。4.赤芍总苷对Hep G2肝癌细胞增殖有抑制作用,其作用机制是通过诱导Hep G2细胞凋亡、降低G2/M期细胞的比例,扰乱细胞正常分裂状态达到抑制作用。5.赤芍总苷能够减轻肝脏损伤程度,对肝脏具有一定的保护作用。6.赤芍总苷发挥抗肝肿瘤作用可能与抑制Hep G2细胞的增殖、诱导其凋亡,调控PI3K/Akt及MEK/ERK信号通路有关。7.赤芍总苷可能通过诱导CYP450酶亚型CYPl A2的活性发挥抗肝肿瘤作用。8.赤芍总苷在一定剂量范围内及一定给药时间内,不影响肝脏的功能,没有肝毒性,值得进一步深入研究。