选题依据:衰老是机体不可避免的多种器官组织功能的退行性变化。随着全球老龄化进程的加快,衰老及衰老相关疾病带来的健康问题日益突出,如何阻止或者延缓衰老的发生发展成为医学领域的研究热点,目前抗衰老药物主要包括中药和现代药物,然而现代药物对衰老机体的副作用频繁发生,具有抗衰老活性的包括中药和植物药在内的天然药物的应用日益广泛。黄芩作为山西大宗药材,具有抗炎,抗菌抗病毒,抗氧化,清除自由基和抗肿瘤等多种活性。近年来研究发现黄芩对线虫和啮齿类动物均表现出抗衰老活性,但其抗衰老研究却十分有限。代谢组学作为系统生物学的重要组成部分,具有整体观和系统观等特点,因此本文将代谢组学应用于衰老和抗衰老药物研究,为衰老的机制和药物发挥疗效机制研究提供了新的思路和方法。目的:系统分析D-半乳糖致衰老大鼠的代谢特点,在此基础上探讨黄芩抗衰老的作用机制。方法:1皮下注射D-半乳糖(100mg/kg)10周,建立衰老模型,造模的同时灌胃给予黄芩醇提物(100mg/kg,200mg/kg),通过行为学考察,生化指标及组织病理学等多种方法评价黄芩的抗衰老活性;2采用核磁共振技术结合多元统计分析研究D-半乳糖致衰老大鼠尿液的代谢轮廓随时间的动态变化,分析造模10周时大鼠的尿液代谢轮廓,寻找衰老引起的差异代谢物,探讨黄芩对尿液中差异代谢物的调节作用:3应用核磁代谢组学技术分析10周大鼠血清的代谢特点,寻找血清中与衰老相关的潜在生物标志物,探索黄芩对机体衰老过程中血清代谢紊乱的调节作用;4将肝脏作为代表器官,利用代谢组学技术分析研究10周大鼠肝脏的代谢特点,鉴定肝脏中衰老相关的代谢物,探索黄芩对衰老过程中肝脏代谢紊乱的保护作用。结果:1行为学考察、生化指标及组织病理学检查结果均表明衰老模型复制成功。黄芩低高剂量可以提高衰老大鼠的学习记忆能力,高剂量可以改善衰老大鼠体内的氧化损伤和海马组织的病理损伤。2首先运用代谢组学技术分析了 D-半乳糖造模2、4、6、8、10周的代谢轮廓,结果表明造模6周以后,模型组与空白组有分开的趋势,10周时能明显分开;空白组在10周内的代谢轮廓未发生改变,从代谢组学的角度为D-半乳糖(100 mg/kg)致衰老模型的建立提供了一定的科学依据。其次研究了造模10周大鼠尿液的代谢表型,共指认出24个化合物,发现其中乳酸,丙酮酸,柠檬酸,泛酸盐,三甲胺,3-羟丁酸,α-酮戊二酸,β-羟基异戊酸等8个代谢物为与衰老相关的生物标志物,黄芩给予模型动物后,低剂量组(100 mg/kg)对丙酮酸,柠檬酸,乳酸和泛酸等3个标志物有回调作用;高剂量组(200mg/kg)对乳酸,丙酮酸,柠檬酸,泛酸盐,三甲胺,3-羟丁酸等6个标志物有显著的回调作用,调节的生物标志物主要涉及能量代谢,脂质代谢和肠道菌群代谢。3在对血清的代谢组学研究中,共指认出37个化合物,其中乳酸,丙酮酸,丙氨酸,异亮氨酸,蛋氨酸,甜菜碱,醋酸,胆碱和丙酮等9个差异代谢物为显著差异代谢物,黄芩给予模型动物后,低剂量组对乳酸,丙酮酸和蛋氨酸等3个标志物有回调作用,高剂量组对丙酮酸,丙氨酸,异亮氨酸,蛋氨酸,胆碱和乳酸等6个标志物有显著的回调作用,涉及的代谢途径有能量代谢,氨基酸代谢和脂质代谢。4肝脏核磁图谱中共指认出39个化合物,包括两个未知化合物。多元统计分析结果显示甘氨酸,氧化型谷胱甘肽(GSSG),胆碱,柠檬酸,乳酸,缬氨酸,亮氨酸,异亮氨酸,谷氨酸和肌苷等10个代谢物在模型组和空白组差异显著,黄芩给药后,低剂量组显著回调胆碱,黄芩高剂量组对甘氨酸,肌苷,GSSG,胆碱,异亮氨酸,亮氨酸,缬氨酸,谷氨酸和乳酸等9个差异代谢物有回调作用,涉及氨基酸代谢和能量代谢。结论:皮下注射D-半乳糖100mg/kg连续10周,模型复制成功。黄芩可以改善衰老过程中的记忆损伤和氧化损伤,其作用机理与改善机体能量代谢、脂质代谢、氨基酸代谢等过程密切相关。