全 文 ：代谢组学评价黄连对大鼠药理作用的初步研究
徐国良１，马晓雪１，张启云１，李冰涛１，黄丽萍２，余日跃２，刘红宁１
（１．江西中医学院现代中药制剂教育部重点实验室，江西 南昌 ３３０００６；
２．江西中医学院，江西 南昌 ３３０００６）
［摘要］ 目的：利用ＨＰＬＣＭＳ／ＭＳ的代谢组学分析方法研究黄连给药大鼠尿液的代谢物变化，寻找可能的生物标记物。
方法：ＳＤ大鼠灌胃给予７ｇ·ｋｇ－１黄连水提液，连续３０ｄ，采集尿样样品，进行ＨＰＬＣＭＳ／ＭＳ分析，利用ＰＣＡ分析数据，从中找
出生物标记物。结果：给药２２ｄ，黄连组与对照组大鼠尿样代谢组有较大差异，发现了１６９个生物标记物，其中可能的化合物
为草酰乙酸、苹果酸、２酮戊二酸、去甲肾上腺素、花生四烯酸、５羟吲哚乙酸等物质，这与黄连抗炎、阻止儿茶酚胺的生物合
成、抑制中枢神经、降低能量代谢的药理作用相一致。结论：代谢组学可用于评价药物的药理作用。
［关键词］ 黄连；ＨＰＬＣＭＳ／ＭＳ；代谢组学
［收稿日期］ ２００８１１１０
［基金项目］ 国家重点基础研究发展计划（９７３计划）基金项目
（２００６ＣＢ５０４７０２）
［通信作者］ 刘红宁，Ｔｅｌ：（０７９１）７１１８８５７，Ｅｍａｉｌ：ｌｈｏｎｇｎｉｎｇ＠ｙａ
ｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
［作者简介］ 徐国良，硕士生导师，教授，主要从事中药药理研究和
教学工作。Ｔｅｌ：（０７９１）７１１８６５７，Ｅｍａｉｌ：ｘｕｇｕｏｌｉａｎｇ６６０６＠１２６．ｃｏｍ
代谢组学 ｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓ是通过分析生物的体
液、组织中的内源性代谢产物谱（ｍｅｔａｂｏｎｏｍｅ，代谢
物组或代谢物图谱）的变化来研究整体的生物学
状况和基因功能调节的现代生物医学分支学
科［１］，与中医中药的系统哲学观相吻合，是研究中
药这种复杂混合物的毒性、药效最好的方法之一。
黄连作为典型、突出的寒性药，苦、大寒，能泻火、
解毒、清热、燥湿，具有抗微生物、抗原虫、抗炎、抗
溃疡、阻止儿茶酚胺的生物合成、增加冠状动脉血
流量及降低血压的作用［２］。本试验采用基于
ＨＰＬＣＭＳ／ＭＳ的代谢组学分析方法，结合 ＰＣＡ（主
成分分析）、ＰＬＳＤＡ（偏最小二乘法判别分析）统
计处理方法研究黄连组与正常组尿液的代谢组变
化，寻找黄连对机体影响的代谢物，为研究寒性药
物提供理论基础。
１ 材料与方法
１．１ 动物 ＳＤ雄性大鼠，体重（２２０±２０）ｇ，江西
中医学院动物中心提供［动物许可证号 ＳＣＸＫ（赣）
２００６０００１］。给与大鼠标准饲料和饮用水。
１．２ 药物与试剂、仪器 黄连 ＲｈｉｚｏｍａＣｏｐｔｉｄｉｓ，产
自重庆石柱，批号２００６１００３。黄连水提液由本实验
室制备。取黄连药材，加入１０倍量水，浸泡６０ｍｉｎ，
回流提取６０ｍｉｎ，倒出药液，残渣再加入８倍水，回
流提取６０ｍｉｎ。合并２次药液，滤过、浓缩后制成含
生药７００ｇ·Ｌ－１黄连水提液，－２０℃放置备用。
乙腈（ＨＰＬＣ级，ＰｒｏｄｕｃｔｏｆＴｅｄｉａ，ＵＳＡ），甲酸
（Ｓｉｇｍａａｌｄｒｉｃｈ，ＵＳＡ），水为去离子水。
ＳＩＧＭＡ３１８Ｋ低温高速离心机（Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ，Ｇｅｒ
ｍａｎｙ），Ａｇｉｌｅｎｔ１２００６４１０ＴｒｉｐｌｅＱｕａｄｒｕｐｏｌｅ质谱仪
（ＡｇｉｌｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＵＳＡ）。
１．３ 动物分组及给药 ＳＤ大鼠随机分成正常组、
黄连组，每组１０只，给药前３ｄ，将大鼠放置于代谢
笼中，按正常量给水、饲料。黄连组按生药 ７ｇ·
ｋｇ－１剂量灌胃，正常组给相同体积的蒸馏水。
１．４ 样品采集与处理 收集 ６个时间点的尿液
（分别为给药前，给药１，８，１５，２２，２９ｄ），给药后３ｈ
收集尿液，收集的尿液样品以１３０００ｒ·ｍｉｎ－１高速
离心５ｍｉｎ，取上清，加１倍体积甲醇去蛋白，离心，
０２２μｍ滤膜过滤，置于－４℃的冰箱中，备用。
１．５ 数据采集 色谱柱 ＡｇｉｌｅｎｔＺｏｒｂａｘＥｃｌｉｐｓｅＳＢ
Ｃ１８（４６ｍｍ×１５０ｍｍ，５μｍ），流动相乙腈（Ａ）、
０１％甲酸（Ｂ），流速 ０４ｍＬ·ｍｉｎ－１，进样量 １５
μＬ，柱温３５℃，运行２０ｍｉｎ。梯度洗脱条件见表１。
质谱条件离子源模式 ＥＳＩ正离子模式；毛细管
电压：４０００Ｖ；雾化器压力１７９×１０６ｋＰａ；干燥气流
速１０Ｌ·ｍｉｎ－１，干燥气温度３５０℃。
数据分析：将得到的样品数据通过 ｍ／ｚ识别、
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第３４卷第１４期
２００９年７月
Ｖｏｌ．３４，Ｉｓｓｕｅ １４
Ｊｕｌｙ，２００９
表１ 梯度洗脱条件
时间／ｍｉｎ Ａ／％ Ｂ／％
１７５ ２５ ７５
６ ６０ ４０
８ ７０ ３０
１２ ９０ １０
１４ ９０ １０
１４１ ２５ ７５
匹配和归一化等计算过程，得到矩阵，将其导入
ＳＩＭＣＡＰ１１０软件中进行ＰＣＡ，ＰＬＳＤＡ分析。
２ 结果
２．１ 不同给药天数对大鼠尿样的影响 对照组和
给药组的代谢物浓度都发生了变化，但对照组的变
化趋势相对较小，而且空白组与给药前１ｄ（给药０
ｄ）的黄连组都集中在ｔ２正象限；仅仅通过目测观察
就发现，给药前１ｄ，对照组与黄连组大鼠尿液的代
谢组距离很小，给药后，２组大鼠尿液的代谢组距离
变大，其中，给药２２ｄ，２组距离最大，说明给药２２
ｄ，２组大鼠尿液中内源性物质组间差异最大。因
此，对给药２２ｄ的对照组与黄连组数据进一步考
察，从中找出生物标志物（图１）。
△．空白组；▲．黄连组；数字表示给药时间，
如△１表示空白组给药１ｄ数据均值。
图１ 大鼠尿样数据均值随时间变化的ＰＣＡ分析时间轨迹
２．２ 给药２２ｄ２组大鼠尿液质谱图 见图２。
２．３ 给药２２ｄ数据的 ＰＣＡ 图３显示，对照组与
黄连组在ｔ１维明显分开，因而ｔ１轴方向表示组间差
异，说明给药２２ｄ，黄连对大鼠的内源性物质有显著
性影响。
利用ＰＬＳＤＡ计算 ＶＩＰ值，ＶＩＰ＞１时表明此变
量为生物标记物。通过计算 ＶＩＰ值，发现了１６９个
生物标记物，其中，与对照组相比含量下降１４６个，
上升２３个。通过网站（ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｍｄｂ．ｃａ／）检
Ａ空白组；Ｂ黄连组。
图２ ２组大鼠尿液质谱图
△．空白组；▲．黄连组。
图３ 给药２２ｄ２组大鼠尿液样品质谱数据得分
索，部分生物标记物的可能化合物见表２，其他生物
标记物对应的化合物暂不确定，且生物标记物的结
构确认有待进一步研究。
表２ 部分生物标记物可能的化合物
ｍ／ｚ 化合物 ｍ／ｚ 化合物
１３３１ 草酰乙酸 １８２２ 酪氨酸
１３５１ 苹果酸 ２６５２ ３甲基４羟基苯乙二醇
１４７２ ２酮戊二酸 ３０５２ 花生四烯酸
１７０２ 去甲肾上腺素 ３１９３ 白细胞三烯Ａ４
１７１２ ３，４二羟苯乙二醇 ３４７２ 环磷鸟苷
１７５０ 顺乌头酸 ３５５２ 前列腺素Ｆ２ａ
１７６２ ５羟吲哚乙酸
３ 讨论
本实验运用代谢组学技术，由 ＰＣＡ得分图提
示：给药２２ｄ，２组大鼠尿液的内源性物质代谢差别
最大。
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第３４卷第１４期
２００９年７月
Ｖｏｌ．３４，Ｉｓｓｕｅ １４
Ｊｕｌｙ，２００９
黄连具有抗炎、阻止儿茶酚胺的生物合成、抑制
中枢神经等作用，其中，黄连的抗炎作用机制主要表
现在对某些炎性细胞和炎性介质的影响［３］，常见的
炎性介质有组织胺、前列腺素 Ｆ２ａ、白细胞三烯 Ｂ４
等，而花生四烯酸、白细胞三烯Ａ４是白细胞三烯Ｂ４
的前体，在实验中花生四烯酸、白细胞三烯Ａ４、前列
腺素Ｆ２ａ等生物标记物含量相对降低，与黄连的抗
炎作用相一致；据相关文献报道，黄连对纹状体５
羟吲哚乙酸水平有降低作用［４］，本实验结果显示生
物标记物５羟吲哚乙酸的量相对降低，与文献报道
一致；本实验结果中生物标记物 ３，４二羟苯乙二
醇、３甲基４羟基苯乙二醇，去甲肾上腺素的量相对
降低，其中３，４二羟苯乙二醇、３甲基４羟基苯乙二
醇是去甲肾上腺素主要的代谢物，说明黄连可以阻
止儿茶酚胺的生物合成。综上所述，实验结果与黄
连抗炎、阻止儿茶酚胺的生物合成、抑制中枢神经的
药理作用相一致。
寒性中药给药后可降低机体能量代谢［５］，黄连
作为典型的寒性中药，有降低能量代谢的作用。机
体获取能量的主要方式是三羧酸循环，参与三羧酸
循环的内源性物质主要有草酰乙酸、柠檬酸、顺乌头
酸、异柠檬酸、２酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、苹果
酸，说明以上物质量的变化可以直接反映出能量代
谢的变化趋势，实验结果表明草酰乙酸、顺乌头酸、
２酮戊二酸、苹果酸等生物标记物含量相对降低，提
示黄连组大鼠能量代谢降低，与文献［５］报道一致。
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ＲｈｉｚｏｍａＣｏｐｔｉｄｉｓｉｎｒａｔｓ
ＸＵＧｕｏｌｉａｎｇ１，ＭＡＸｉａｏｘｕｅ１，ＺＨＡＮＧＱｉｙｕｎ１，ＬＩＢｉｎｇｔａｏ２，ＨＵＡＮＧＬｉｐｉｎｇ２，ＹＵＲｉｙｕｅ２，ＬＩＵＨｏｎｇｎｉｎｇ１
（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｏｄｅｒｎＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎＪｉａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅ
Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３０００６，Ｃｈｉａｎ；
２．ＪｉａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃｉｎｅ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３０００６，Ｃｈｉａｎ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：ＨＰＬＣＭＳ／ＭＳｂａｓｅｄｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｆｉｎｄｔｈｅｐｏｓｓｉｂｌｅｂｉｏｍａｒｋｅｒｏｆＲｈｉｚｏｍａＣｏｐｔｉ
ｄｉｓｉｎｒａｔｕｒｉｎｅ．Ｍｅｔｈｏｄ：ＳｐｒａｇｕｅＤａｗｌｅｙｒａｔｓｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅｌｙａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｅｄ７ｇ·ｋｇ－１ａｑｕｅｏｕｓｅｘｔｒａｃｔｏｆＲｈｉｚｏｍａＣｏｐｔｉｄｉｓｆｏｒ３０
ｄａｙｓ，ｕｒｉｎｅｗｅｒｅｃｏｌｅｃｔｅｄｂｙｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｃａｇｅｓａｎｄｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅＨＰＬＣＭＳＭＳ．Ａｌｄａｔｅｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍ
ｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ（ＰＣＡ）ｔｈｒｏｕｇｈｕｓｉｎｇｔｈｅＳＩＭＣＡＰ１００ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｒｅｓｕｌｔ：ＴｈｅＰＣＡｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｅｔａｂｏｌｏｍｅｂｅｔｗｅｅｎｔｒｅａ
ｔｅｄｇｒｏｕｐａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｇｒｏｕｐｈａｄｄｉｆｅｒｅｎｃｅｉｎｒａｔｕｒｉｎｅｓａｍｐｌｅａｆｔｅｒｏｆ２２ｄａｙｓａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｅｄ，ｆｏｒｔｒｅａｔｅｄｇｒｏｕｐ１６９ｋｉｎｄｓｏｆｂｉｏｍａｒｋｅｒｓ
ｗｅｒｅｆｏｕｎｄｉｎｃｌｕｄｉｎｇｏｘａｌａｃｅｔｉｃａｃｉｄ，ｍａｌｉｃａｃｉｄ，２ｋｅｔｏｇｌｕｔａｒｉｃａｃｉｄ，ＮＥ，ａｒａｃｈｉｄｏｎｉｃａｃｉｄ，５ＨＩＡＡａｎｄｏｔｈｅｒｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔ
ｗａｓｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｆｅｃｔｓｏｆＲ．ｃｏｐｔｉｄｉｓ，ｓｕｃｈａｓａｎｔｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ，ｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＣＡｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ａｎｔｉ
ｃｅｎｔｒａｌｎｅｒｖｅａｎｄｅｎｅｒｇｙｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：Ｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓｍａｙｂｅａｖａｉｌａｂｌｅｉｎｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｉｃａｌａｃｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆ
ｄｒｕｇｓ．
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ ＲｈｉｚｏｍａＣｏｐｔｉｄｉｓ；ＨＰＬＣＭＳ／ＭＳ；ｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓ
［责任编辑 古云侠］
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第３４卷第１４期
２００９年７月
Ｖｏｌ．３４，Ｉｓｓｕｅ １４
Ｊｕｌｙ，２００９