文献解读 | 基于多组学研究，传统苗药芪胶升白胶囊对白细胞减少症的影响

　　芪胶生白胶囊（Qijiao Shengbai Capsule,QSC）是一种传统中药复方，这种胶囊主要用于治疗化疗、自身免疫疾病、感染等导致的白细胞减少症。

　　白细胞是人体免疫系统的重要组成部分，负责抵抗感染和疾病，因此白细胞减少会削弱身体的防御能力。比如说白细胞减少症是化疗常见的副作用，它削弱了身体的防御能力，增加了感染风险，严重影响了癌症患者的康复过程。传统中药在调节免疫和促进造血方面拥有悠久的历史，但其深层作用机制尚待科学阐释。

　　本研究旨在探索QSC治疗白细胞减少症的分子机制，揭示其生物活性成分，并评估其疗效。

　　01研究方法

　　研究者采用了一系列组学技术来探究QSC治疗白细胞减少症的效果和机制，包括血清药物化学分析来鉴定QSC在体内的吸收成分，利用环磷酰胺（CTX）诱导白细胞减少症小鼠模型以评估QSC的治疗潜力，结合转录组学、蛋白质组学和代谢组学数据全面分析QSC对小鼠模型的影响；

　　利用网络药理学方法整合多组学数据，构建QSC的活性成分、潜在靶点和生物途径的网络，分子对接模拟预测QSC中的活性化合物与潜在靶蛋白的相互作用，以及采用多种验证实验，包括Western blot、免疫组化、血液常规检查和组织学分析等实验方法，验证网络药理学分析的结果，确认QSC的作用机制和靶点。

　　02研究结果

　　研究结果显示QSC在小鼠体内有121种吸收化合物，是疗效活性成分，在小鼠模型中提高了外周血中的白细胞计数，表明其对治疗白细胞减少症具有潜在的疗效。

　　转录组学、蛋白质组学和代谢组学分析，发现了QSC调节的差异表达基因、蛋白质和代谢物，揭示了QSC对白细胞减少症治疗中涉及的关键生物途径，特别是白三烯途径和MAPK信号途径。

　　通过整合多组学数据，研究人员预测了QSC的潜在活性成分和作用靶点，包含6个关键靶点（ALOX5,LTB4R,CYSLTR1,FOS,JUN,IL-1β）和13种原型化合物。

　　分子对接模拟显示，如calycosin、daidzein和medicarpin等化合物可能通过与ALOX5等潜在靶点的结合来发挥作用。验证实验确认ALOX5活性的抑制剂能够显著增加白细胞减少症小鼠的白细胞计数。

　　03研究结论

　　研究确认QSC对CTX诱导的白细胞减少症小鼠模型具有显著的治疗效果，表明QSC能够增强免疫功能，这可能通过促进骨髓细胞的造血功能，揭示白三烯途径在白细胞减少症的发展中起着关键作用，ALOX5被确认为QSC在治疗白细胞减少症中的潜在关键靶点，充分表明QSC在治疗白细胞减少症中的临床应用潜力。

　　04研究结果展开

图1.详细展示了课题研究的综合策略

　　展示了从药物成分分析到药效学研究，再到多组学数据整合和网络药理学分析的全过程。

　　主要内容包含：血清药物化学(Serum pharmacochemistry)部分，涉及使用超高效液相色谱-串联质谱(LC-MS)技术对QSC的原型化合物及其在体内的代谢物进行定性分析；动物模型和药效学研究(Animal model and pharmacodynamic study)，描述了如何建立动物模型来评估QSC的药效，包括给药方案，实验时间点，生物样本类型等；多组学和网络药理学分析(Multi-omics and network pharmacology analysis)，概述了转录组学、蛋白质组学和代谢组学分析的整合使用；验证实验（Verification experiment）则具体验证了相关发现，并对其作用机制进一步探索。

 

　　图2.展示QSC对CTX诱导的白细胞减少症小鼠模型的影响

　　包括白细胞计数的变化趋势、不同剂量QSC给药后白细胞数量的统计、淋巴细胞计数、胸腺指数、骨髓细胞集落计数，以及不同实验组股骨组织H&E染色的代表性图像。

　　A．第9天至第21天CTX诱导的白细胞减少症小鼠WBCs的变化趋势。B．使用QSC 15天后的WBCs数量。C．QSC最终药效学研究的给药时间表。D第15天不同组的淋巴细胞数量，(E)胸腺指数，以及(F)骨髓细胞（BMCs）集落计数。G正常组（Con）、模型组（Mod）、QSC组（1 g/kg/d）和Leucogen组（阳性对照）股骨的H&E染色代表性切片。蓝箭头：脂肪细胞，红箭头：骨髓腔。

 

　　图3.通过转录组实验分析BMCs中的DEGs（差异表达基因）和失调途径

　　A基于主成分分析（PCA）得分图的Con组（对照组）、Mod组（模型组）和QSC组（QSC治疗组）的分类结果。B（模型组与对照组比较）与C（给药组与模型组比较）分析显示DEGs的火山图。D Mod组与Con组以及QSC组与Mod组之间共有的差异表达基因。E两组的DEGs分布以及逆转的DEGs。描述了不同组别间基因表达的差异以及QSC处理后表达差异逆转的基因。F逆转差异表达的基因（reversed DEGs）的热图。G Mod与Con组以及QSC与Mod组中DEGs富集的通路。

 

　　图4.展示通过蛋白质组学实验分析BMCs中的DEPs（差异表达蛋白）和异常通路A Con组（对照组）、Mod组（模型组）和QSC组（QSC治疗组）的3D PLS-DA（偏最小二乘-判别分析）得分图。B和C展示不同组别之间蛋白质表达差异的DEPs火山图。D展示Mod组与Con组以及QSC组与Mod组之间共有的差异表达蛋白。E描述了不同组别间蛋白表达的差异以及QSC处理后表达差异逆转的蛋白。F逆转差异表达的蛋白（reversed DEPs）的热图。G Mod与Con组以及QSC与Mod组中DEPs富集的通路。

 

　　图5.血清内源性差异代谢物（DMs）及其通路富集分析

　　A血清在正离子模式和负离子模式下的PLS-DA（偏最小二乘-判别分析）得分图。这些图表用于展示血清样本在不同模式下的代谢物分布差异。B差异代谢物反向调控的火山图。C维恩图展示了不同组之间差异代谢物的共有和特有情况。D上调和下调的差异代谢物统计。E逆转差异代谢物的热图。F差异代谢物的类别和数量。G QSC与Mod组间差异代谢物富集的KEGG代谢通路。

 

　　图6.尿液内源性差异代谢物（DMs）及其通路富集分析

　　A差异代谢物在正离子模式和负离子模式下的PLS-DA（偏最小二乘-判别分析）得分图。B差异代谢物反向调控的火山图。C维恩图展示了不同组之间差异代谢物的共有和特有情况。D上调和下调的差异代谢物统计。E逆转差异代谢物的热图。F差异代谢物的类别和数量。G QSC与Mod组间差异代谢物富集的KEGG代谢通路。

 

　　图7.展示了网络药理学对多组学数据的综合分析A QSC处理下的DEGs（差异表达基因）和DEPs（差异表达蛋白）的基因调控网络。B造血簇的通路。C和D QSC靶点，QSC处理后尿液，血清中DMs（差异代谢物）富集的代谢通路。F花生四烯酸途径中DMs的表达水平。G白三烯途径中DMs（青色框）与DEGs（紫色圆圈）、DEPs（绿色圆圈）在QSC处理下的代谢物-基因相互作用。H Mod与Con组以及QSC与Mod组中DEGs富集的途径。I QSC关键靶点的草药-化合物-靶点-途径网络。

 

　　图8.QSC对血清中细胞因子及白三烯途径中靶点的影响

　　A第15天时血清中不同细胞因子的浓度。B六个靶点的DEGs（差异表达基因）的倍数变化。C ALOX5的DEPs（差异表达蛋白）的倍数变化。D ALOX5抑制剂干预15天后不同组的白细胞计数。E-F小鼠骨髓细胞（BMCs）中ALOX5和CYSLTR1的免疫印迹及相对定量分析。

 

　　图9.通过概念图的形式概括了芪胶升白胶囊（QSC）治疗白细胞减少症的分子机制

　　挖掘QSC可能通过调节一些促炎因子如IL-34、IL-6、LIF、M-CSF，造血因子如TGF-β1、EPO、CXCL12这两类过程发挥作用，描述了ALOX5作为QSC的潜在分子靶点，强调了QSC可能通过调节炎症因子和造血因子，影响炎症反应和造血过程，以对抗白细胞减少症。

　　05总结与启发

　　该篇文献发表于PHYTOMEDICINE（IF>7），从这篇关于芪胶升白胶囊（QSC）治疗白细胞减少症的文献中，可以学习到如何将血清药物化学、多组学分析、网络药理学和实验验证等不同方法整合在一起，形成系统的研究策略，理解这种整合方法可以帮助揭示传统药物的复杂作用机制，可以学习到将复杂的多组学数据以清晰、逻辑性强的方式呈现在论文中。

　　对于数据的处理，研究人员展现了多样的数据可视化技巧，比如PCA得分图、火山图和热图等，同时应用了网络药理学的概念，通过整合多组学数据，预测药物的活性成分和作用靶点，并分析这些网络中的关键节点和途径，使用分子对接技术（如AutoDock Vina）预测药物成分与靶蛋白的相互作用。

　　这些方面的内容技巧，都可以帮助研究人员获得宝贵的课题经验，为类似的研究工作打下坚实的基础。

　　参考文献Ma,C.,Zhao,J.,Zheng,G.,Wu,S.,Wu,R.,Yu,D.,Liao,J.,Zhang,H.,Liu,L.,Jiang,L.,Qian,F.,Zeng,H.,Wu,G.,Lu,Z.,Ye,J.,&Zhang,W.(2024).Qijiao Shengbai Capsule alleviated leukopenia by interfering leukotriene pathway:Integrated network study of multi-omics.Phytomedicine,128,155424.https://doi.org/10.1016/j.phymed.2024.155424