包括的メタボローム解析による急性心筋梗塞ラットにおける Shexiang baoxin 錠剤の心保護効果の根底にあるメカニズムを探る

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J Ethnopharmacol.2020 Sep;259:113001. S0378-8741(19)34499-X. doi: 10.1016/j.jep.2020.113001.Epub 2020-05-25.

包括的メタボローム解析による急性心筋梗塞ラットにおける Shexiang baoxin 錠剤の心保護効果の根底にあるメカニズムを探る

Exploring the mechanism underlying the cardioprotective effect of shexiang baoxin pill on acute myocardial infarction rats by comprehensive metabolomics.

Gaosong Wu
Linlin Chen
Yu Gu
Ying Hong
Junli Ma
Ningning Zheng
Jing Zhong
Ai-Jun Liu
Lili Sheng
Weidong Zhang
Houkai Li

PMID: 32464316 DOI: 10.1016/j.jep.2020.113001.

抄録

薬理学的効果:

雪祥宝心薬（SBP）は中国薬局方に収載されている市販の漢方薬であり、臨床的には心血管保護効果が確立されているが、SBPの基礎となるメカニズムは不明である。しかし、SBPが心血管疾患の予防効果を発揮するメカニズムはまだ明らかにされていない。

ETHNOPHARMACOLOGICAL RELEVANCE: Shexiang Baoxin Pill (SBP) is a commercial Chinese medicine included in the Chinese Pharmacopoeia with well-established cardiovascular protect effect in clinic. However, the mechanism of SBP underlying protective effect on cardiovascular disease has not been clearly elucidated yet.

研究の目的:

我々は、包括的なメタボロミクスを用いて、急性心筋梗塞（AMI）ラットモデルにおける SBP の基礎的な保護機構を調査することを目的とした。

AIM OF THE STUDY: We aimed to investigate the underlying protective mechanisms of SBP on an acute myocardial infarction (AMI) rat model by using comprehensive metabolomics.

材料と方法:

左前下行冠動脈を結紮してAMIのラットモデルを作成した。SBPを2週間投与した後、治療評価のために包括的なメタボロミクスと心エコー指数を実施した。wiffデータをProgenesis QIで処理し、HMDBとLIPIDMAPSのデータベースをもとに代謝物を同定した。一方、LC-MSによるアンターゲットメタボロミクスデータを相関解析と組み合わせ、代謝変化を特徴づけることができた。

MATERIALS AND METHODS: The rat model of AMI was generated by ligating the left anterior descending coronary artery. After two weeks of treatment with SBP, comprehensive metabolomics and echocardiography index was performed for a therapeutic evaluation. The wiff data were processed using Progenesis QI and metabolites were identified based on the database of HMDB and LIPIDMAPS. Meanwhile, the untargeted metabolomics data from LC-MS combined with correlation analysis to characterize the metabolic alterations.

結果:

異なる生物学的サンプル（心臓、血清、尿、糞便）中のメタボロミクスプロファイルは、異なるグループで有意に異なっており、合計217の代謝物が同定されました。AMIはアミノ酸代謝、グリセロリン脂質代謝、ピリミジン代謝において包括的な代謝変化を引き起こしたが、SBPは主にアミノ酸代謝、ブタノエート代謝、グリセロリン脂質代謝に影響を与え、差のある代謝変化の半分以上を逆転させた。相関分析の結果、SBPはAMIに関連する6つの主要代謝物（5-ヒドロキシインドール酢酸、グリセロホスホコリン、PS（20:4/0:0）、キサントシン、アデノシン、L-フェニルアラニン）の代謝活性を有意に変化させる可能性があることがわかった。これらの代謝物の重要な役割は、心エコー指標との相関分析によってさらに検証された。

RESULTS: The metabolomics profiles of different groups in different biological samples (heart, serum, urine and feces) were significantly different, in which a total of 217 metabolites were identified. AMI caused comprehensive metabolic changes in amino acid metabolism, glycerophospholipid metabolism and pyrimidine metabolism, while SBP reversed more than half of the differential metabolic changes, mainly affecting amino acid metabolism, butanoate metabolism and glycerophospholipid metabolism. Correlation analysis found that SBP could significantly alter the metabolic activity of six key metabolites (5-hydroxyindoleacetic acid, glycerophosphocholine, PS (20:4/0:0), xanthosine, adenosine and L-phenylalanine) related to AMI. The key role of these metabolites was further validated with correlation analysis with echocardiography indexes.

結論:

本研究では、SBPがアミノ酸代謝、脂質代謝、エネルギー代謝を調節することで、心機能障害を保護する効果があることを明らかにした。また、腸内細菌叢への変調がSBPの心機能保護効果に関与している可能性が示唆された。

CONCLUSION: This study demonstrated that SBP was effective for protecting cardiac dysfunction by regulating amino acid, lipid and energy metabolisms. The results also suggested that the modulation on gut microbiota might be involved the cardioprotective effect of SBP.