目的:探究虚寒证、虚热证发生的生物学机制,并使用右归丸、左归丸“以方测证”,论证IL-1及其信号通路的降低是虚寒、虚热证产生的共同分子基础,Lipin-1表达的高低变化决定虚寒、虚热证寒热倾向的科学假说,阐释虚寒证、虚热证的生物学机制。通过对虚寒、虚热证大鼠一般状态、相关宏观指标及血清学(细胞因子网络及激素)相关指标检测结果进行综合分析,创新性使用RNA-seq转录组测序技术结合差异蛋白质组学技术筛选虚寒证、虚热证中显著性变化的差异基因、蛋白,根据其表达变化及GO功能改变,通过KEGG富集通路研究其相互作用关系,围绕IL-1与Lipin-1,多层面的论证虚寒、虚热证的分子机制。q RT-PCR及Western Blot法定量0预测靶标蛋白变化并验证基因组及蛋白组学结果可靠性,论证假说,拓展前期研究成果。根据右归丸、左归丸对虚寒证、虚热证的改善作用及其机制,佐证虚寒证、虚热证的生物学机制,从而为临床治疗及病机理论研究提供支持,并为虚寒证、虚热证生物学机制的进一步研究提供理论依据。方法:1应用经典虚寒及虚热证模型复制方法,采用大剂量的苦寒中药“生石膏、龙胆草、黄柏、知母”组方,按照2:1.2:1:1.5的比例进行虚寒证动物模型构建;应用大剂量的具有辛温大热药性的中药“熟附子、肉桂、干姜”,按照“1:1:1”灌胃给药14天,建立虚热证动物模型。运用PLS回归方程通过对大鼠体重、自主活动、寒热趋向、舌象、爪象、温度变化、肛温、趾温、基础代谢及一般状态观测结果进行评分,评价模型大鼠虚寒(0-0.5)、虚热(0.5-1)状态判断模型复制成功,筛选成功复制的模型大鼠进行后续研究。2观察大鼠组织形态学上的改变、并选用酶联免疫吸附法(采集下腔静脉血)检测IL-1β、IL-4、IL-6、TNF-α、C3、C4、Ig A、Ig G、Ig M、TAOC、IL-2、IFN-γ等细胞因子相关指标及T3、T4、TSH、TRH、GH、Lipin-1、乳酸、丙酮酸、琥珀酸脱氢酶、乳酸脱氢酶、肝糖原及ATP酶活力等内分泌激素代谢相关指标于虚寒、虚热证大鼠血清中含量变化,及给予右归丸、左归丸进行干预后的变化情况,讨论其差异及发生机制。3使用转录组测序结合差异蛋白组学技术进一步对病证微观分子层面的变化进行筛测:对显著性差异基因及蛋白进行GO功能注释及KEGG富集通路分析,推导虚寒证、虚热证发生机制中关键差异蛋白(基因),及其(磷酸化、氧化、乙酰化等)翻译后修饰其功能变化与机制间关系,以探究虚寒证、虚热证发生的生物学机制,及右归丸、左归丸的作用机制及潜在靶点。4 RT-PCR(实时荧光定量PCR法)检测大鼠肝组织总RNA中IL-1β、IL-1R、IL-1Ra、NF-κB、Lipin-1、AP-1、TGF-β1、PPARγ、FABP4、FFA、Hspb1、Ecm1、Ifit1、Acpp、Insig1等主要相关基因表达,对转录组测序基因结果可靠性进行分析;Western Blot(免疫印迹实验法)检测肝组织总蛋白中IL-1β、IL-1R、IL-1Ra、NF-κB、Lipin-1、AP-1、TGF-β1、PPARγ、FABP4、FFA等主要相关蛋白表达,验证差异蛋白质组学结果。结果:1虚寒证、虚热证模型大鼠表征及转录组蛋白组学研究1.1一般状况观察发现,虚寒模型大鼠出现嗜睡蜷卧、饮食、饮水减少、体重减轻、大便溏薄、唇及趾掌颜色偏青白、毛发杂乱、枯槁、小便清长等表现;虚热证模型大鼠出现体型瘦削,体重减轻、饮水增加,毛发杂乱、光泽度差,烦躁不安,睡眠减少、尿黄、便干等特征性症状表现。1.2虚寒证模型大鼠喜温恶寒、自主活动减少、基础代谢、整体温度及肛温、趾温均出现显著性下调,胸腺指数及脾脏指数降低,免疫机能降低(P<0.05);虚热证模型大鼠喜寒恶热、自主活动、基础代谢显著性升高(P<0.05);整体温度、肛温、趾温明显增加,胸腺指数及脾脏指数降低,免疫紊乱性降低,能量代谢病理性升高(P<0.05)。1.3虚寒证、虚热证模型大鼠血清IL-1β、IL-4、C3、C4、Ig A、Ig G、Ig M、TAOC、IL-2、IFN-γ较空白对照组显著降低(P<0.01)IL-6、TNF-α明显升高;T3、T4、TSH、TRH、GH明显降低(P<0.05)。Lipin-1、乳酸、丙酮酸、琥珀酸脱氢酶、乳酸脱氢酶、肝糖原及ATP酶活力等指标于虚寒证中明显降低(P<0.05),虚热证证显著性升高(P<0.05)。1.4转录组学结合蛋白质组学生物信息学分析表明,虚寒模型组筛选出显著性差异基因323条,虚热模型组检测出显著性差异基因共166条。蛋白质组学虚寒证筛选出显著性差异蛋白58个(上调26个,下调32个),虚热证76个(其中显著性上调蛋白52个,显著性下调蛋白24个)。其显著性差异功能主要集中富集在刺激应答、防御反应、氧化还原为主的免疫反应及以脂代谢、类固醇荷尔蒙生成及类固醇的生成分解、脂肪的生成及分解等生物过程等功能。KEGG通路分析显示,虚寒证模型组显著性变化通路集中在视黄醇代谢、线粒体代谢、类固醇荷尔蒙生成、胆汁分泌、初级胆汁酸合成、Jak-STAT、AMPK、PPAR信号通路、P450药物代谢、亚油酸、胆固醇代谢信号通路等以脂代谢为代表的代谢相关信号通路及ABC转运、NF-κB、炎症介导的TRP信号通路等免疫调控信号通路。1.5 qRT-PCR法(实时荧光定量PCR法)定量(肝组织)免疫及代谢关键基因m RNA表达,虚寒、虚热证大鼠IL-1β及IL-1R及NF-κB(P<0.05)表达均明显下调;虚寒证TGF-β1、FABP4、Lipin-1、AP-1有下调趋势。虚热证Lipin-1、PPARγ、FABP4、FFA有明显升高(P<0.05)与基因组学检测结果具有一致性,验证转录组测序结果可靠。1.6 Western Blot(免疫印迹法)对模型组大鼠肝组织代谢、免疫相关蛋白表达进行检测,虚寒、虚热证模型大鼠的JUN、Lipin-1、IL-1β、IL-1R2、IL-1Ra、14-3-3tau蛋白表达出现显著下降(P<0.05*);Smad2蛋白表达显著性升高(P<0.01**)。虚热证模型大鼠的JUN、NF-κB蛋白表达下调(P<0.05*);IL-1Ra升高(P<0.05*),与蛋白质组学结果相一致,证实其检测结果真实可靠。2右归丸、左归丸干预后,对虚寒证、虚热证模型大鼠的一般状态及代谢、自主活动、温度等有明显调整作用,转录组测序结果显示,右归丸治疗后,(GO)分类标准进行功能注释,内分泌及精氨酸、丝氨酸、花生四烯酸、脂代谢、脂肪的生物合成及分解,糖代谢、类固醇及氨基酸代谢等物质及能量代谢方面缓解虚寒证出现的代谢抑制情况,IL-1、NF-κB、PPAR信号通路激活,调控机体的代谢及免疫改变。实时荧光PCR验证检测基因表达量与测序结果相一致,验证了转录组测序结果的可靠性。蛋白组学检测,进一步缩小范围得出,其变化主要涉及细胞组织与生物发生、生物过程的调控、对刺激的反应、代谢过程、戊糖与葡萄糖醛酸盐的相互转化、赖氨酸退化;精氨酸和脯氨酸代谢、组氨酸代谢、糖酵解和糖质新生、脂肪酸降解、色氨酸代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解、褪黑素代谢、线粒体代谢、LPS/IL-1、丙酮酸代谢、Glycerolipid新陈代谢、抗坏血酸和醛酸代谢等代谢功能及通过调控TNF、PI3K-Akt、MAPK、p38、及免疫应答IL-1、IL-6及TNF分泌等功能及通路,改善虚寒、虚热证紊乱的免疫机能。WB验证蛋白质组学结果,其数据表达具有一致性,蛋白质组学检测结果真实可靠。IL-1与Lipin-1是机体组织细胞功能代谢调节、免疫应答、应激等重要调节细胞因子,是机体细胞信号网络的关键节点。本实验以IL-1信号通路相关基因的表达变化主要切入点,宏观数据及微观组学结果表明,虚寒模型组出现以IL-1、JAK-STAT、磷脂酰肌醇为代表的信号通路显著性降低,其中CPT1、Lipin-1、FABP4、leptin-1、LEPR、Lbp(LPS)、Vnn1、Il33等代谢、免疫主管蛋白表达降低。虚热证以CPT1、FABP4、Lipin-1、LEPR、Ache、Leprot为代表的基因表达病理性升高,共同激活AMPK(rno04152)、NF-ΚB、JAK-STAT、磷脂酰肌醇为代表的信号通路。其中,褪黑素信号通路显著性升高及降低可能是造成虚热证烦躁不安、虚寒证嗜睡蜷卧、易疲劳症状出现的关键病机。结论:论证了IL-1及其信号通路的降低是虚寒证、虚热证产生的共同分子基础,Lipin-1在虚热证模型组中表达明显升高,于虚寒证模型组中表达降低,证实其高低变化是产生虚寒证、虚热证差异的关键这一科学假说。并拓展了Leptin、LEPR及NF-ΚB、JAK-STAT、磷脂酰肌醇等信号通路作为虚寒证、虚热证发生的关键通路,Leptin及LEPR是虚寒证、虚热证的潜在靶标。为后续对虚寒证、虚热证生物学机制的研究提供依据。