表面活性-生物膜特性-溶血性相关的白头翁三萜皂苷肝毒性机制研究

Saponins are becoming one of the hot topic in the TCM fields for their comprehensive pharmacological effects and biological activities. Such compounds have the characteristics of diverse structures, and complex physical and chemical properties. Recently, toxicity reports is increasing, while the mechanisms of toxicity and elaboration of damage pathways is still relatively exile. In our previous study of triterpenoid saponins from Pulsatilla chinensis (Bunge) Regel, similar with other saponins, the hemolysis and induced liver injury are the most significant toxicity performance. Meanwhile, the structures and structure-activity relationship of Pulsatilla chinensis have been thoroughly understood. Therefore, triterpenoid saponins from Pulsatilla chinensis are selected as probe for the hemolysis and induced liver injury study. The research method is based on the relationship of chemical structure, surfactant and biological membrane, furthermore integrated the screening of biomarkers in toxicity animal models. The study is expected for elaborating the mechanisms of saponins toxicity from four aspects as following: toxic substances, toxic generation of biologic membranes, the structure-related laws of the toxic effects, role path in vivo. Thus, this exploration can broaden the research ideas of saponins, and establish technology suitable for toxicity investigation of TCM containing saponins.

皂苷类成分因其具有广泛的药理作用和重要的生物活性，成为中药研究领域的热点之一。但由于该类成分结构多样，物理化学性质复杂，近年来，毒性报道日益增加，然而其毒性机制和损伤途径研究却极度缺失，严重制约了该类药物的临床应用。与其他皂苷类成分相类似，白头翁三萜皂苷的急性溶血性和慢性的肝损伤是其最显著的毒性表现。基于前期已有的研究基础，本课题创新性地结合化学结构与表面活性-生物膜特性-溶血性相关的新思路，以生物膜毒性产生的分子机制为切入点，探索三萜皂苷造成急性溶血和慢性肝毒性的根本原因。并结合肝毒性动物模型生物标志物的寻找，以期从生物膜变化的产生，毒性作用规律及体内作用通路多层次阐述皂苷的毒性机制。形成适用于含皂苷成分的中药毒性研究技术方法，为临床更加合理、安全地使用皂苷类中药成分，有效控制其毒性，提高用药水平奠定基础。

本课题以白头翁皂苷为探针，通过动物整体实验以及细胞实验，系统探讨了五环三萜皂苷的溶血性和肝毒性的发生机制。通过皂苷表面特性研究，发现表面张力下降率随浓度增加而增加。并且存在表面活性会随糖和羟基的数量增加而降低的规律。通过溶血特性研究，发现糖的数量影响皂苷的溶血活性，糖和糖之间的连接方式在相同糖的情况下在溶血中起重要作用。白头翁皂苷单体对LO2肝细胞的诱导损伤研究结果显示，与溶血毒性不同，皂苷的肝细胞毒性作用与皂苷元的相关性更加密切。具有相同的糖序列的皂苷，其肝细胞损伤结果非常相似。此外，通过肝细胞凋亡与周期研究获得了白头翁皂苷对肝细胞直接作用的毒性机制，由G1期或S期阻滞引起了肝细胞凋亡。另一方面，通过长期给予白头翁皂苷的代谢组学深入研究，发现白头翁皂苷对肝组织的毒性呈现时间渐进性，ALT、AST和ALP生化指标值逐步增长。肝脏组织病理切片也显示同样的时间渐进性。并且白头翁皂苷对体内代谢也是动态影响的。通过对生物标志物的分析鉴定，发现血中15个，肝组织中44个白头翁皂苷长期给药的肝损伤标志物，并首次发现白头翁皂苷长期给药诱导肝损伤的4条代谢通路：亚油酸代谢途径、鞘脂代谢途径、脂肪酸代谢途径和胆汁酸代谢途径。.本课题通过上述研究内容的积极开展，首次完成了白头翁五环三萜皂苷的长期给药安全性科学评价与机制阐述，并揭示了三萜皂苷结构与细胞损伤的特征，为皂苷类中药的临床安全合理应用提供理论依据。