UHPLC-Q-TOF-MSを用いたDanggui Buxue Tangの2型糖尿病マウスのメタボロミクス研究

[Metabolomics study of Danggui Buxue Tang on treatment of type 2 diabetes mice using UHPLC-Q-TOF-MS].

• Li-Li Sun
• Hai-Ying Bai
• Wen-Hui Zheng
• Li-Yao Wang
• Wei Zhao
• Jian-Yin Li
• Yan-Bin Shi
• Zhi-Gang Yang

抄録

本論文では、超高速液体クロマトグラフィーと四重極飛行時間型タンデム質量分析法（UHPLC-Q-TOF-MS）を組み合わせたメタボロミクス手法を用いて、2型糖尿病（T2 DM）の治療におけるDanggui Buxue Tang（DBT）のメカニズムを明らかにした。T2 DMマウスモデルは、高糖・高脂肪飼料とストレプトゾトシン(STZ)で誘導した。体重,血糖値,血糖値,血漿中インスリン値,IL-6値,関連臓器の指標を測定した。UHPLC-Q-TOF-MS法を用いて対照群とモデル群の血清サンプルの代謝プロファイルを解析し、主成分分析（PCA）や直交部分最小二乗判別分析（OPLS-DA）などの多重統計解析法を用いてバイオマーカーのスクリーニングと同定を行った。代謝プロファイリングの結果、16種類の代謝物がモデルマウス群と対照群を区別する最も可能性の高いバイオマーカーであることが明らかになった。メタボロミクス経路解析（MetPA）を用いて、基礎となる代謝経路を調査した。バリン、ロイシン、イソロイシン生合成、グリセロリン脂質代謝、一次胆汁酸生合成、タウリン、ヒポタウリン代謝、フェニルアラニン代謝、脂肪酸代謝、不飽和脂肪酸生合成の7つの主要な代謝経路を調べました。T2 DMマウスでは、タウロコール酸やパルミチン酸など11種類の代謝物がダウンレギュレーションされ、L-ロイシンやロイコトリエンE4など5種類の代謝物がアップレギュレーションされた。さらに、各投与群の16種類のバイオマーカーは、対照群のマウスに戻る傾向が見られた。これらの代謝物量が有意に変化したことから、DBTはインスリン感受性を高め、糖代謝障害や脂質代謝障害を調整し、炎症を緩和することで2型糖尿病の進行を改善することが示唆された。

In this paper, ultra-high-performance liquid chromatography coupled with quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometry(UHPLC-Q-TOF-MS)-based metabolomics approach was used to explore the mechanism of Danggui Buxue Tang(DBT) in treating type 2 diabetes mellitus(T2 DM). T2 DM mice model was induced by high-sugar and high-fat fodder and streptozotocin(STZ). The routine indexes such as body weight, blood glucose, plasma insulin, IL-6 and related organ indexes were determined. The UHPLC-Q-TOF-MS technique was used to analyze the metabolism profile of serum samples between the control group and model group, and multiple statistical analysis methods including principal component analysis(PCA) and orthogonal partial least squares discriminant analysis(OPLS-DA) were used to screen and identify biomarkers. Metabolic profiling revealed 16 metabolites as the most potential biomarkers distinguishing mice in model group from those in control group. The metabolomics pathway analysis(MetPA) was used to investigate the underlying metabolic pathways. Seven major metabolic pathways such the valine, leucine and isoleucine biosynthesis, glycerophospholipid metabolism, primary bile acid biosynthesis, taurine and hypotaurine metabolism, phenylalanine metabolism, fatty acid metabolism and biosynthesis of unsaturated fatty acid. Eleven metabolites such as taurocholic acid and palmitic acid were down-regulated in T2 DM mice, and five metabolites such as L-leucine and leukotriene E4 were up-regulated. Moreover, the sixteen biomar-kers of each administration group had a trend of returning to mice in control group. The significantly-altered metabolite levels indicated that DBT can improve the progression of type 2 diabetes by increasing insulin sensitivity, regulating sugar and lipid metabolism disorders, and relieving inflammation.