本研究由Qiu Shoubei、Zhang Haixia、Fei Qianqian、Zhu Fenxia、Wang Jing、Jia Xiaobin和Chen Bin等作者共同完成，分别来自南京中医药大学附属中西医结合医院、江苏省中医药研究院、南京中医药大学药学院以及南京大学医学院附属南京鼓楼医院。该研究于2018年1月12日发表在《Journal of Ethnopharmacology》期刊上，题为《Urine and plasma metabolomics study on potential hepatoxic biomarkers identification in rats induced by Gynura segetum》。
本研究属于药物毒理学和代谢组学领域，主要探讨了中药菊三七（Gynura segetum, GS）诱导的肝毒性机制及其潜在生物标志物。菊三七是一种传统中药，常用于止血、镇痛和消肿，但其含有吡咯里西啶生物碱（Pyrrolizidine Alkaloids, PAs），这些成分可能导致肝窦阻塞综合征（Hepatic Sinusoidal Obstruction Syndrome, HSOS）。尽管已有研究表明菊三七具有肝毒性，但其毒理机制尚不明确。因此，本研究旨在通过代谢组学技术，识别菊三七诱导肝毒性的潜在生物标志物，并探讨其代谢机制。
本研究分为以下几个主要步骤：
实验动物分组与处理
研究使用40只SD大鼠，随机分为4组：对照组（生理盐水）、低剂量组（3.75 g/kg）、中剂量组（7.5 g/kg）和高剂量组（15 g/kg）。每组10只大鼠，雌雄各半。实验持续15天，每天灌胃一次，剂量分别为3.75 g/kg、7.5 g/kg和15 g/kg的菊三七水煎液。实验期间，每隔一天称重一次，观察大鼠的生理状态。
样本采集与处理
在实验结束后，收集大鼠的尿液和血浆样本。尿液样本在奇数天采集，血浆样本在偶数天采集。样本经过离心处理后，立即在-80℃保存。血浆样本在分析前用甲醇沉淀蛋白质，尿液样本处理方式与血浆相同。
代谢组学分析
使用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF/MS）技术对血浆和尿液样本进行代谢组学分析。色谱分离在Acquity UPLC BEH C18柱上进行，流动相为0.1%甲酸水溶液和乙腈。质谱分析采用正负离子模式，使用亮氨酸脑啡肽进行质量锁定。
数据分析
原始质谱数据导入MarkerView软件进行预处理，包括峰识别、峰对齐和峰过滤。预处理后的数据生成三维数据矩阵，包含样本名称、保留时间、m/z对和归一化离子强度。数据进一步导入SIMCA-P软件进行多元统计分析，包括偏最小二乘判别分析（PLS-DA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）。通过MetaboAnalyst 3.0进行代谢通路分析。
生物标志物识别
通过提取离子色谱图和质谱数据，结合在线数据库（如HMDB、Metlin等）识别潜在代谢物。通过MS/MS谱图与数据库信息对比，验证代谢物结构。
肝毒性表现
实验结果显示，随着菊三七剂量的增加，大鼠的肝毒性逐渐加重。高剂量组大鼠在第7天出现精神萎靡、腹部收缩、眼角分泌物增多、毛发污染和尿液变黄等症状，随后开始死亡。中剂量组和低剂量组大鼠分别在9天和10天后出现类似症状。
代谢组学分析
通过UPLC-Q-TOF/MS分析，共识别出18种差异代谢物，其中10种在尿液和血浆中均存在，包括精氨酸、脯氨酸、谷氨酸、肌酸、缬氨酸、亚油酸、花生四烯酸、鞘氨醇、植物鞘氨醇和柠檬酸。这些代谢物主要涉及氨基酸代谢、脂质代谢和能量代谢。
代谢通路分析
通过MetPA数据库构建代谢通路分析，筛选出7条与血浆代谢物相关的潜在目标通路和3条与尿液代谢物相关的潜在目标通路。这些通路主要涉及氨基酸代谢、脂质代谢和能量代谢，表明这些代谢途径在菊三七诱导的肝毒性中起关键作用。
本研究通过代谢组学技术，成功识别了菊三七诱导肝毒性的潜在生物标志物，包括精氨酸、肌酸、缬氨酸、谷氨酸和柠檬酸。这些代谢物主要涉及氨基酸代谢和能量代谢，为菊三七肝毒性的机制研究提供了重要数据支持。此外，本研究还为肝窦阻塞综合征的临床诊断提供了潜在的代谢标志物。
重要发现
本研究首次通过代谢组学技术系统性地识别了菊三七诱导肝毒性的潜在生物标志物，并揭示了其代谢机制。
方法创新
研究采用了UPLC-Q-TOF/MS技术进行代谢组学分析，结合多元统计分析和代谢通路分析，为中药毒理学研究提供了新的方法学参考。
研究对象的特殊性
菊三七作为一种传统中药，其肝毒性机制尚未完全明确，本研究为其毒理机制的研究提供了新的视角和数据支持。
本研究还探讨了菊三七诱导的肝毒性与其他肝损伤的代谢组学差异，为进一步研究中药肝毒性提供了参考。此外，研究结果还为肝窦阻塞综合征的早期诊断和治疗提供了潜在的代谢标志物。