环磷酰胺（cyclophosphamide，CTX）作为一种广谱烷基化剂，广泛用于免疫抑制和抗癌治疗。多项研究表明，CTX对多种癌症、系统性红斑狼疮和多发性硬化症有效[1]。肝脏作为各种内源性化合物和药物生物转化的主要器官，易受到进入人体的各种药物和代谢产物的损伤，严重者可发生肝衰竭甚至死亡。肝脏作为CTX代谢激活的部位，是CTX毒性的靶器官，CTX对肝脏的损伤作用极大程度地限制了其临床使用[2]。作为一种无活性前药，CTX通过肝脏P450（CYP 450）混合功能氧化酶系统代谢成两种最为活跃的代谢物，包括磷酰胺氮芥和丙烯醛：磷酰胺氮芥与抗肿瘤作用有关，而丙烯醛是一种有毒代谢物，与CTX的肝脏毒性作用有关。丙烯醛能迅速消耗正常细胞内的还原型谷胱甘肽（GSH），导致活性氧（ROS）的大量累积，随后引起氧化应激损伤和脂质过氧化，进而破坏细胞的正常生理功能。大量研究表明，丙烯醛在肝脏中的积累破坏人体的抗氧化防御系统，导致氧化应激，肝细胞发生生化和病理改变，最终导致损伤[3]。另外，氧化应激参与多种生理过程，尤其是在炎症应答中发挥类似“第二信使”的作用。炎症包括炎症细胞的激活，促炎因子的分泌，以及不同炎症介质的释放，其中IL-1β、IL-6和TNF⁃α作为促炎因子，是研究炎症反应的重要细胞因子。已有研究证明，CTX诱导促炎因子IL-1β、IL-6和TNF⁃α分泌，抑制抗炎因子IL-10水平升高，导致炎症的发生[4]。还有大量研究表明，CTX的作用在肠道菌群修饰方面也具有极大的破坏性，CTX不仅降低了肠道菌群的多样性，还降低了物种的丰富度，进而通过“肠-肝”轴损伤肝脏的结构和功能[5,6]。
因此，减轻CTX使用引起的肝损伤，维持肝脏的稳态是非常重要的。近年来，人们采取各种措施缓解CTX的毒副作用，如应用CTX类似物或低剂量CTX与其他抗癌药物联合使用。然而，这些治疗手段在应用上受到了限制。目前，结合有效和安全的天然抗氧化剂的治疗被认为是缓解CTX毒副作用的理想方法。
牛磺酸是一种含硫的b型氨基酸，是存在于包括人类在内的许多物种体内的一种主要的游离细胞内氨基酸[7]。牛磺酸是调节机体正常生理活动的活性物质，对化学物质引起的肝毒性具有保护作用。有研究表明，在斑点鮰幼鱼中，牛磺酸通过通过NF-κB信号通路对氧化鱼油诱导肝脏氧化应激和肠道损伤具有保护作用，同时，牛磺酸可以促进抗氧化能力，减少脂质沉积，改善肠道健康[8]。研究表明，牛磺酸可以通过NF-κB信号通路对LPS诱导的仔猪肝损伤的预防作用[9]。因此，牛磺酸在炎症介导的肝损伤中发挥保护作用。
EGFR是一种多功能跨膜糖蛋白，是细胞增殖信号转导的受体之一[10,11]。其高表达能促进肿瘤细胞增殖、血管生成、抗凋亡，提高肿瘤细胞的侵袭能力。EGFR被细胞外信号刺激磷酸化，导致其下游信号通路级联扩增[12,13]。有研究表明，EGFR能够激发丝裂原蛋白激酶MAPK的活性，促进其表达[14] 。亦研究表明，EGFR信号通路在炎症治疗 中起作用，EGFR机制可以作为控制其他生长因子、炎症介质和细胞因子的中枢枢纽， 最终影响肝损伤和纤维化[15] 。NF-κB信号通路更加聚集在炎症方面，控制重要调节基因的表达[16]。PTGS2（前列腺素-内过氧化物合酶2），也称为环氧合酶 2（COX-2），是 前列腺素（PG）产生的限速酶,在炎症中，PTGS2作为重要指标在炎症中也起作用[17]。有研究表明，EGF/EGFR 轴可以通过 NF-κB 通路调节其表达[18]。EGFR/NF-κB诱导PTGS2的表达，质膜表皮生长因子受体 （EGFR）激活炎症介质如环氧合酶 2（COX-2）等，核因子NF-κB的转录因子是 COX-2 基因反应 的必要组成部分，EGFR/NF-κB诱导PTGS2的表达[19]。前期实验组通过网络药理学分析及初步动物实验验证发现牛磺酸对肝损伤的保护作用可能富集于EGFR/NF-κB通路。
近年来，随着 16S rRNA 高通量测序技术的发展，肠道菌群对人体健康的影响越来受关注。属于肠道菌群的一些微生物在生态系统中发挥作用，负责维持体内稳态和人类的重要功能[20]。已有研究发现肠道菌群与消化系统、中枢神经系统以及代谢功能等异常导致的疾病相关[21]。菌群生长对环境中的 pH 有一定要求，因此众多的微生物主要集中在下消化道的结肠和回肠末端等部分，其中结肠是人体微生物多样性最为丰富，细菌数量最多，代谢最为活跃的区域[22]。这些肠道微生物参与机体的不同代谢过程，如通过参与胆汁酸代谢和短链脂肪酸等物质的代谢过程而影响“肠肝循环”，肝脏与肠道的关系紧密[23]。由于“肠-肝”轴的存在，在肝脏疾病的发生与治疗中，肠道菌群发挥着重要作用。高通量测序技术使得探索肠道菌群的全貌更加便捷。基于高通量测序，人们对于肠道菌群和肝脏疾病的认识更加完善[24]。因此，本实验计划基于16S rRNA高通量测序，分析TAU对CTX致肝损伤小鼠肠道菌群的影响，从“肠-肝轴”角度更深入的研究TAU的保肝作用。
代谢组学被广泛应用于综合分析复杂生化网络中小分子（Mw<1000 Da）代谢物的变化以及生理病理与代谢物之间的相关性，这些小分子的代谢和变化有助于更准确地反映生物体系的状态，其可分为靶向代谢组学和非靶向代谢组学[25]。非靶向代谢组学可以最大程度反映总的代谢物信息。目前，代谢组学研究中分析工具有气质联用（GC/MS）、核磁共振（NMR）和液联用（LC/MS）等以及数据分析软件如 SIMCA-P 和在线数据库 HMDB、METLIN 和 KEGG，开发的代谢组学工具使研究人员能够更好地探索疾病的进展，阐明其发病机制，广泛应用于疾病诊断、分子病理学、生物标志物的发现、毒性评价以及药理研究等领域[26]。近年来随着代谢组学技术的快速发展，其在肝脏疾病的应用也日趋广泛，它为肝脏疾病的诊断、机制研究等提供了先进的技术和理论支持。李修龙等[27]首次采用液相色谱-高分辨质谱技术（UPLC-Q-Orbitrap-MS）结合多变量数据统计分析方法研究乙酰氨基酚诱导大鼠急性肝损伤机制，乙酰氨基酚致肝损伤可能与鞘脂代谢、甘油磷脂代谢以及初级胆汁酸的生物合成等代谢通路紊乱有关。本实验计划应用代谢组学方法，基于 UPLC-Q-TOF/MS 技术进行TAU干预治疗环磷酰胺致肝损伤小鼠肝脏代谢组学研究，从生物小分子水平找出差异内源性代谢产物以及相关代谢通路。
综上所述，本次实验采用腹腔注射CTX建立小鼠肝损伤模型，TAU灌胃给药，首先观察TAU处理对CTX所致小鼠肝损伤的保护作用，探究其抗炎、抗氧化的具体分子机制；继而采用16S rRNA技术联合肝脏非靶代谢组学分析小鼠肠道菌群及肝脏代谢产物的变化，为环磷酰胺在用药过程中产生的毒副作用提供更有效的解决方案，为联合用药提供新的思路。
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