乳腺癌严重威胁着女性的健康，是女性中最常见的癌症之一，居于女性肿瘤死亡率的第2位，发病率在发展中国家呈逐年上升趋势。前期本实验室通过以活性为导向的分段筛选平台对6味常用于治疗乳腺癌的中药（蒲公英、木香、柴胡、瓜蒌、甘草、黄药子）进行筛选，最终从木香中筛选出潜在的抗乳腺癌 MCF-7细胞的活性成分：木香烃内酯（Cos）、去氢木香内酯(Dehy)，并发现联合用药(Cos-Dehy)抑制 MCF-7细胞增殖的效果优于单一活性成分，表明单一活性成分及联合用药都具有一定的临床应用研究价值。　　细胞凋亡在抗癌药物的研发中具有不可替代的作用，MCF-7细胞是雌激素受体阳性（Estrogen receptor-positive，ER+）细胞系，是ER+乳腺癌临床前研究的经典细胞系。目前虽然有文献报道Cos具有诱导癌细胞凋亡的作用，但是缺乏对木香中活性成分单一用药及联合用药在诱导MCF-7细胞凋亡方面的系统研究与对比分析。　　代谢组学主要以气相色谱-质谱联用（GC-MS）、液相色谱-质谱联用（LC-MS）等检测灵敏度高的分析仪器作为分析手段来测定代谢小分子在内（基因等）、外（温度、营养、药物等）刺激作用下其种类及数量变化规律的一种研究方法，因此它可以用来测定木香的活性成分作用于MCF-7细胞后所引起代谢物的变化趋势。目前，将细胞代谢组学的方法用于考察木香中活性成分（Cos、Dehy、Cos-Dehy）对MCF-7细胞内代谢物影响的研究仍未见报道。　　同时，代谢组学结合传统生物学方法研究Cos、Dehy及Cos-Dehy诱导乳腺癌细胞凋亡作用机制的报道亦较少。本课题以不同浓度Cos、Dehy及Cos-Dehy作用于MCF-7细胞，考察细胞内活性氧(ROS，Ractive Oxygen Species)含量以及线粒体跨膜电位（MTP，Mitochondrial Transmembrane Potential）的变化，并结合GC-TOF/MS分析技术探究药物作用前后细胞内小分子代谢物的变化，对木香中活性成分及联合用药诱导 MCF-7细胞凋亡作用的机制进行深入探究及对比分析，为药物作用机制研究提供了新的分析思路。　　本论文首先研究了不同浓度梯度(0、2、4、8μg/mL)的Cos、Dehy及Cos-Dehy干预下MCF-7细胞的凋亡现象。实验结果表明，Cos、Dehy及Cos-Dehy都能够诱导MCF-7细胞凋亡，并且Cos-Dehy诱导细胞凋亡的效果优于单一活性成分的作用。并进一步对不同浓度梯度(0、2、4、8μg/mL) Cos、Dehy及Cos-Dehy干预作用下MCF-7细胞内ROS含量及MTP的变化进行详细研究。发现，ROS含量升高、MTP降低是Cos、Dehy及Cos-Dehy诱导MCF-7细胞凋亡的因素之一。　　第二，采用基于GC-TOF/MS的细胞代谢组学研究方法探索了Cos、Dehy及Cos-Dehy作用于MCF-7细胞24 h后细胞内代谢物的变化。本部分首先对对照组及细胞前处理方法进行了考察，以期得到尽可能多而且准确的代谢差异物。细胞加药孵育24 h后，经过一系列的前处理步骤，样品进行GC-TOF/MS分析，然后采用多维统计中无监督的主成分分析（PCA）及有监督的偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）分析，最终寻找出药物作用组与对照组之间的代谢差异物。PCA分析显示，Cos、Dehy及Cos-Dehy与对照组都能够呈现很好的分离趋势，并且Cos-Dehy组与对照组的距离相对于Cos组与Dehy组较远，在一定程度上说明了Cos-Dehy组引起MCF-7细胞内代谢物的紊乱程度要高于Cos组与 Dehy组的作用。有监督的OPLS-DA分析结果显示，Cos、Dehy及 Cos-Dehy分别与对照组有15、16、16种代谢差异物，对这些代谢差异物进行分类汇总，共得到24种代谢物，两种活性成分与联合用药对细胞内这24种代谢物的调控方向基本一致。进一步进行KEGG库检索，得出其主要与TCA循环(Tricarboxylic acid cycle)、糖酵解（Glycolysis）过程、脂肪酸代谢（Fatty acid metabolism）、氨基酸代谢（Amino acid metabolism）相关。　　综合分析细胞代谢组学与凋亡的研究结果，推测 Cos、Dehy及Cos-Dehy作用于MCF-7细胞后，通过ROS含量的升高、MTP的降低破坏了线粒体结构，线粒体在细胞中既是能量代谢中心，因此其结构破坏后可引起各种代谢的紊乱；同时线粒体也是多种凋亡信号通路的交汇点，其结构受到破坏以后，位于膜间隙的与凋亡相关的蛋白可能从膜间隙释放。最终，在药物作用下，线粒体能量代谢的紊乱及凋亡相关信号的释放诱导了MCF-7细胞的凋亡。　　另外，以GC-MS为平台，建立了游离脂肪酸靶向代谢组学的分析方法。首先对游离脂肪酸的衍生化方法进行了探索及对比研究，最终选用在样品中加入25μL1％五氟苄溴与25μL1%N,N-二异丙基乙胺并在30℃反应30 min这一条件进行衍生化，此衍生化方法方便快捷，不需要高温加热，对不饱和脂肪酸的分析非常有利；后通过对GC-MS分析系统中温度等各项参数的优化，实现了10种脂肪酸的分离，为后续对 MCF-7细胞内脂肪酸这一大类物质的分析奠定了很好的方法基础。