科研速递│结合代谢组学和网络药理学研究定坤丹治疗多囊卵巢综合征的作用机制

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多囊卵巢综合征（PCOS）是一种常见的女性内分泌疾病，主要表现为月经周期不规律、高雄激素血症和生育能力下降，影响约15%-20%的育龄女性。目前，治疗方案包括针对雄激素过多的激素疗法、用于调节月经紊乱的口服避孕药以及根据生育需求进行的促排卵治疗等，但都存在着副作用大、依从性差等问题。定坤丹(DKP)作为清代宫廷御方，由30味中药材组成，临床显示对PCOS有显著疗效，但其治疗PCOS的具体疗效与作用机制仍需深入阐明。2022年，上海中医药大学研究团队在《Journal of Ethnopharmacology（民族药理学杂志）》（IF：5.195）发表了一篇DKP治疗PCOS作用机制的研究论文，旨在通过整合代谢组学、网络药理学和药理验证方法探究DKP及其活性成分在治疗PCOS中的作用机制。

一、研究方法

1、动物模型建立

采用脱氢表雄酮（DHEA）诱导建立PCOS大鼠模型，设置假手术组（Sham）、PCOS模型组（Mod）、阳性对照二甲双胍组（MET）、低剂量DKP组（DKP-L）和高剂量DKP组（DKP-H）。

2、药效学评估

●通过阴道涂片监测动情周期

●ELISA检测血清睾酮（T）、黄体生成素（LH）和卵泡刺激素（FSH）水平

●卵巢组织H&E染色观察形态学变化

3、代谢组学分析

●采用UPLC-Q-TOF-MS/MS技术进行非靶向代谢组学研究

●鉴定血清和尿液中的内源性差异代谢物

●通过MetaboAnalyst 5.0进行通路富集分析

4、网络药理学分析

●根据前期高效液相色谱-质谱研究结果，通过HERB、ETCM和TargetNet数据库预测146种DKP原型成分及其代谢物潜在靶点

●通过GeneCards、DrugBank数据库检索PCOS疾病及治疗药物相关靶点

●根据DPK、PCOS疾病、治疗药物靶点构建PPI网络和“草药-成分-关键靶点-通路”网络

●分子对接验证关键靶点与活性成分的结合

5、体外验证

●提取和培养大鼠卵泡膜细胞

●CCK-8法检测细胞活力

●评估DKP及其活性成分对T合成的调控作用

二、研究结果

1、DKP显著改善PCOS大鼠症状

研究发现，DKP能有效改善DHEA诱导的PCOS大鼠的动情周期紊乱，显著降低T水平和LH/FSH比值，抑制异常卵泡形成。

▶ 激素水平：与Sham组相比，Mod组T水平和LH/FSH比值显著升高，DKP-H能有效降低上述指标。

▶ 器官重量：Mod组卵巢和子宫重量明显增加，DKP治疗可改善这一状况。

▶ 组织学观察：Sham组可见黄体和不同发育阶段的卵泡，颗粒细胞多层完整；Mod组则出现多个囊状卵泡，黄体减少，颗粒细胞显著减少，DKP有效增加了黄体形成，并减少了囊状卵泡数量。

图1：DKP对DHEA诱导的PCOS大鼠的影响

2、代谢组学揭示关键代谢通路

▶ 通过非靶向代谢组学分析，研究人员在血清和尿液中分别初步鉴定了164和172种内源性差异代谢物，主要包括类固醇和类固醇衍生物、异戊二烯脂质、脂肪酰基、羧酸、甘油磷脂和有机氧化合物等。

▶ 代谢网络分析显示，类固醇激素生物合成和卵巢类固醇生成是受影响最显著的通路。特别值得注意的是，DKP给药可部分逆转DHEA引起的2β-羟基睾酮和T水平变化。

图2：血清和尿液样本的代谢组学分析

3、网络药理学锁定关键靶点

▶ 研究构建了包含26种草药、53种成分、10个关键靶点和17条通路的“草药-成分-关键靶点-通路”网络。其中10个关键靶点包括：ESR1、AR、AKT1、MYC、CYP19A1、CYP3A4、CYP2C9、CYP2C8、CYP17A1、STS。特别值得注意的是，CYP17A1、CYP19A1、STS、AR、ESR1和MYC与卵巢雄激素合成密切相关。

图3：对血浆中DKP原型化合物进行网络药理学分析，以探索其潜在靶点与生物学功能

4、体外实验验证作用机制

▶ 卵泡膜细胞实验显示，DKP（10-40μg/mL）以浓度依赖的方式有效降低DHEA或地塞米松（DEX）诱导的T水平。进一步研究发现，DKP中的苯丙素类（含藁本内酯和阿魏酸）和萜类（含芍药苷和苦藏红花素）成分在亚毒性浓度下可有效降低DEX升高的T水平。

▶ 分子对接证实，藁本内酯和苦藏红花素与CYP17A1具有较高结合亲和力（对接得分小于-5 kcal/mol）。体外实验进一步验证，这两种成分在亚毒性浓度下能显著降低DEX诱导的T含量。

图4：DKP及其化合物对大鼠卵泡膜细胞T合成的影响

三、总体结论

定坤丹可显著改善DHEA诱导的PCOS大鼠症状，其治疗机制与调控雄激素合成关键酶CYP17A1（细胞色素P450 17A1）密切相关。本研究通过整合药效学、代谢组学、网络药理学及药理学验证方法，建立了一套系统研究策略，阐明了PCOS的发病机制及DKP的潜在作用靶点。该研究不仅为PCOS治疗提供了优质候选方案，还为DKP的后续研究筛选出了潜在作用靶点。

参考文献：