何首乌(Polygonum multiflorum Thunb.)来自蓼科植物何首乌(Polygonum multiflorum)的干燥块根,是中国传统的补益类中药。生首乌(Radix Polygoni Multiflori, RPM)、制首乌(Radix Polygoni Multiflori Praeparata, RPMP)以及首乌片和首乌丸等含有何首乌的各种制剂,广泛应用于世界各地。但是自从上个世纪90年代开始,有关何首乌肝毒性的报道逐渐增加,甚至出现中毒致死的案例。何首乌肝毒性的问题引起了国内外的高度关注,但到目前为止,何首乌的肝毒性机制及其毒性物质基础还不完全清楚,严重制约了何首乌的临床应用并威胁患者的用药安全。为了能更好的了解何首乌的肝毒性,本研究首次采用了磁悬浮3D培养技术建立的3D HepG2细胞模型,并以典型的肝毒性药物对乙酰氨基酚(Acetaminophen, APAP)为阳性对照药,对生首乌与制首乌的肝细胞毒性进行了初步研究。与普通2D HepG2细胞相比,3D HepG2细胞重新获得了肝细胞储存糖原的能力,并高表达绝大多数药物代谢酶、药物转运体、核受体及肝细胞特异标志性分子。3D HepG2细胞在较低浓度下就能对药物做出适应性反应；随着给药剂量的增加,3D HepG2细胞对对乙酰氨基酚的细胞毒性表现出更高的敏感性(这在7d重复剂量给药时表现更为明显),而对生首乌与制首乌毒性的敏感性弱于2D细胞,提示何首乌的肝毒性可能与人体自身的代谢能力相关。近些年的研究表明,药物的肝毒性与线粒体功能损伤、氧化还原稳态失衡、谷胱甘肽(Glutathione, GSH)耗竭及应激反应通路(凋亡、氧化应激、内质网应激等)激活等毒性参数与毒性通路密切相关。在研究生首乌与制首乌的肝毒性机制时,本课题主要采用高内涵筛选技术(High-content screen, HCS)针对上述肝毒性相关毒性参数与通路进行了比较全面的筛查。初步研究结果表明：生首乌与制首乌都具有一定的肝毒性,且生首乌的毒性强于制首乌；生首乌与制首乌都能引起一定的氧化应激和内质网应激反应,并能通过降低线粒体膜电位对线粒体功能造成损伤；生首乌的毒性早期主要由氧化应激引起,后期还包括内质网应激；制首乌的毒性早期主要由内质网应激引起,后期伴有一定的氧化应激。应用UPLC/TOF-MS技术研究生首乌与制首乌的物质基础时,发现生首乌经炮制后,二苯乙烯苷(2,3,5,4’-tetrahydroxystilbene-2-O-(3-D-glucoside, TSG)和大黄素-8-O-p-D-葡萄吡喃糖苷(emodin-8-O-(3-D-glucoside, emodin-G)分别下降了37%与78%,而大黄素的含量上升了约337%,提示生首乌与制首乌的毒性大小和毒性机制的差异可能与炮制前后的物质成分变化相关。本研究采用磁悬浮3D HepG2细胞药物肝毒性评价模型,首次探索性的研究了生首乌与制首乌在2D与3D不同细胞模型下的细胞毒性。此外,还应用UPLC/TOF-MS技术对比研究了生首乌与制首乌的物质基础差异,并首次采用高内涵筛选技术对生、制何首乌的肝毒性机制进行了较为全面的初步筛查工作,为揭示何首乌的肝毒性机制和指导何首乌的临床安全用药提供实验依据。