芪精升白颗粒改善白细胞减少症作用机制的多组学研究

摘要

白细胞减少症以周围血白细胞总数持续低于4.0×109/L为主要诊断依据，会导致患者免疫功能降低，病人继发感染，严重影响患者愈后进程。但是，目前针对放化疗引起的白细胞减少症，缺乏有效的方法和手段，近年来，中药复方被广泛用于治疗白细胞减少症，许多中药被证实一方面可促进造血干细胞恢复，改善造血微环境;另一方面可调节放化疗导致的机体免疫功能紊乱，对于提高放化疗后肿瘤患者治疗的成功率及改善其生存质量、延长生命等方面都有显著疗效。芪精升白颗粒（Qi-Jing-Sheng-Bai granule，QJSB）是常用于升高白细胞，治疗放化疗之后引起白细胞减少症的中药复方，该方由黄芪、鹿角胶、西洋参、淫羊藿、当归、黄精、墨旱莲、枸杞子、补骨脂、鸡血藤十味药材按照6∶1∶2∶3∶2∶2∶3∶2∶2∶6的比例配伍而成，临床效果显著。　　本课题以芪精升白颗粒为研究对象，综合运用转录组学、网络药理学、代谢组学等手段，采用多组学的方法来揭示芪精升白颗粒改善白细胞减少症的可能作用机制。首先我们构建了环磷酰胺诱导的小鼠的白细胞减少症模型，评价芪精升白颗粒的作用效果;然后，采用RNA-seq的方法在基因转录水平上研究芪精升白颗粒可能的分子机制;根据RNA-seq的结果，我们进一步借助随机漫步重启算法(Random Walk with Restart，RWR)，衡量药物在蛋白相互作用网络上对疾病的影响;随后，我们借助代谢组学对芪精升白颗粒进行血液代谢组学研究，在代谢层面上，探究其可能的作用机理;最后，我们通过整合转录组学和代谢组学数据，对QJSB的作用机制进行全面系统分析，更全面地揭示QJSB的作用机制。研究结果表明，QJSB可以显著提高小鼠外周血白细胞，血小板和有核骨髓细胞的数量，增强细胞活力，促进骨髓单个核细胞的集落形成。同时，它还逆转了血清细胞因子IL-6和G-CSF紊乱。之后，通过联合分析转录组学数据和代谢组学数据，我们发现QJSB调控了一系列生物过程，如造血细胞谱系，维持细胞数量的稳态，淋巴细胞分化，代谢过程（包括脂质，氨基酸和核苷酸代谢），B细胞受体信号通路，T细胞激活和NOD样受体信号通路等。因此，QJSB可能通过促进细胞增殖和分化，参与代谢反应和调节免疫功能，对小鼠白细胞减少症发挥保护作用。　　综上所述，本课题对芪精升白颗粒进行转录组学、网络药理学、代谢组学分析，从而为阐述芪精升白颗粒的治疗白细胞减少症的作用机制提供科学的数据支持。另外，本课题建立的研究分析方法为其它中药复方研究作用机制提供了借鉴意义。

目录

声明

摘要

缩略词表

第一章前言

一、课题背景介绍

(一)白细胞减少症的病因

(二)中药复方治疗白细胞减少症研究现状

(三)芪精升白颗粒治疗白细胞减少症的研究进展

二、课题研究内容和意义

(一)本课题的研究内容

(二)本课题的研究意义

(三)创新点

第二章芪精升白颗粒对小鼠环磷酰胺致白细胞减少的药效学研究

一、实验材料

(一)实验动物

(二)药品和试剂

(三)实验仪器

(一)溶液配制

(二)白细胞减少症模型的建立

(三)动物分组、药物处理及取材

(四)骨髓有核细胞计数

(六)集落形成实验

(七)ELISA测定细胞因子含量

(八)统计方法

三、实验结果

(一)QJSB对白细胞减少症小鼠外周血象的影响

(二)QJSB对白细胞减少症小鼠骨髓象的影响

(三)QJSB对白细胞减少症小鼠血清中细胞因子含量的影响

四、小结与讨论

第三章芪精升白颗粒基于转录组学的网络药理学研究

一、实验材料

(一)实验动物

(二)药品与试剂

(三)仪器

二、实验方法

(一)动物分组及药物处理

(四)cDNA文库制备与RNA-seq测序

(五)RNA-seq数据分析

(六)功能分析和通路分析

(七)网络评分对药物影响的评估

(八)统计方法

三、实验结果

(一)RNA质量检测

(二)RNA-seq测序质量评估

(三)测序结果与参考基因组比对统计

(四)差异表达基因识别

(五)差异表达基因通路和功能分析

(六)基于RWR算法的药物作用效果评价

四、小结与讨论

第四章基于UPLC-QTOF／MS技术的芪精升白颗粒代谢组学研究

一、实验材料

(二)药品与试剂

(三)动物实验

(四)血清样本的制备

二、实验方法

(一)血浆样本的前处理

(二)UPLC-QTOF-MS检测

(三)数据处理和分析

(一)三组血液样本代谢产物的主成分分析及判别分析

(二)差异代谢物的识别

(三)代谢通路富集分析

四、小结与讨论

第五章芪精升白颗粒多组学整合研究

一、数据处理方法

二、差异基因与差异代谢物的整合分析

三、小结与讨论

第六章全文总结

参考文献

附录

综述

学位期间已发表的论文

致谢