正文 基於體內外相結合的中藥大品種二次開發物質基礎研究思路(2 / 3)

2.1.4大鼠在體腸灌流模型在體腸灌流模型不切斷血管及神經,保證了腸道神經以及內分泌輸入的完好無損,同時也保證了血液及淋巴液的供應,提高了生物活性,並且避免了胃內容物及消化道固有運動的生理影響,能較真實地反映藥物的小腸吸收情況。在體腸灌流模型是一種簡便易行的研究方法,對於闡明藥物在體吸收機製和藥物動力學都有著積極的作用。

Zhang等[26]利用在體腸灌流模型研究附子-甘草藥對對附子中3種雙酯型生物堿吸收代謝的影響,結果表明,3種雙酯型生物堿傳輸機製可能適合的主動轉運機製,在附子-甘草藥對中3種雙酯型生物堿吸收良好,給藥後的吸收與滯後時間適合2室模型。安叡等[27]采用大鼠在體單向腸灌流模型研究葛根芩連湯不同配伍組中主要指標成分在大鼠腸道的在體吸收情況。結果表明,甘草可促進君藥葛根中葛根素和大豆苷的吸收,同時葛根也可促進甘草苷的吸收。葛根和甘草可促進黃芩苷的吸收,且葛根的作用強於甘草;葛根同樣可促進漢黃芩苷的吸收,但甘草對其則為抑製作用。葛根與甘草均可促進黃連有效成分藥根堿、小檗堿和巴馬汀的吸收。

2.1.5體內原型藥物、代謝產物鑒別中藥複方成分數目龐大,種類繁多,因此其體內成分分析一直是揭示複方物質基礎的瓶頸之一。隨著現代分析技術的飛速發展,特別是LC-Q-TOF-MS等高精度分析設備在中藥分析中的應用,使得中藥複方吸收入體成分及代謝物分析成為可能。

Wen等[28]利用RRLC-Q-TOF-MS分析大鼠口服補陽還五湯尿液中原型藥物及代謝產物,鑒定了50個化合物,包括12種原型藥物及38種代謝產物,結果表明葡萄糖醛酸化和硫酸化是異黃酮類成分主要代謝途徑;而穀胱甘肽結合、葡萄糖醛酸化和硫酸化是苯酞成分的主要代謝途徑。Li等[29]利用LC-TOF-MS研究大鼠口服當歸補血湯後血漿與膽汁中的成分,總共分析得到142個化合物,大鼠膽汁中含有相對較多的穀胱甘肽結合物,血漿樣本分析顯示葡萄糖醛酸結合物異黃酮、乙酰半胱氨酸結合物、苯酞類原型藥物以及皂苷的苷元是主要吸收進入體循環的成分類別。

通過上述多種模型與分析方法的結合可以了解中藥複方以下3個方麵信息:中藥複方中化學成分類別及相對數量,中藥複方中能夠吸收進入生物體的成分,中藥複方中經過生物體酶代謝的影響產生的新成分。這些信息是了解中藥複方物質基礎的第1步。

2.2中藥大品種物質基礎的篩選

在識別中藥複方成分的基礎上,除了網絡藥理學等中藥複方物質基礎及作用靶點機製的研究方法外,可采用體外細胞膜固相色譜、酶、受體研究結合體內組織分布揭示中藥複方中與靶部位結合的化學成分群。

2.2.1細胞膜固相色譜模型細胞膜固相色譜法是直接以活性細胞為分離載體,以中藥提取物為研究對象,依據提取物中的成分與細胞是否具有特異親和能力而進行分離。采用色譜技術比較中藥提取物與細胞結合前後中藥提取物色譜圖的變化,分析細胞破碎液中與活性細胞相結合的成分,應用LC-MS等技術進行鑒定,從複雜的中藥體係中篩選出與活性細胞相互作用的成分。主要流程包括細胞與藥物親和孵育;未親和成分洗脫;親和成分提取;色譜分離、分析、比較。該方法最大特點是應用活性細胞為固定相,選擇性地結合中藥提取物中的活性成分,細胞膜的完整性、膜受體的立體結構、周圍環境和靶點得以保持;操作簡便易行[30]。

朱建梁等[31]采用腎小球係膜細胞膜固相色譜法分析丹皮中的效應成分,結果表明丹皮酚是丹皮與腎係膜細胞結合的成分。Su等[32]采用細胞膜固相色譜法,以臍靜脈內皮細胞為靶細胞,應用該技術對少腹逐瘀湯的活性組分SF-11進行了研究,結果顯示SF-11中芍藥苷和香蒲新苷與內皮細胞具有特異性的相互作用。經藥理實驗證明這2個成分能明顯抑製內皮素(ET)釋放和NO分泌,並促進前列環素(PGI2)釋放。

2.2.2酶及受體體外篩選模型酶和受體模型作為現代化高通量篩選藥物的新技術,被廣泛運用於藥物單個成分的篩選。較之上述的動物模型,本模型具有快速、經濟、高精密度和專屬性強等特點。由於分離介質多是生物源材料(如脂質體、細胞膜、受體、目標蛋白等),該模式實質上是一種融合化學分離和體外活性篩選於一體的仿生式中藥有效組分分離模式,具有較好的應用前景。Tao等[33]建立了將多個目標(麥芽糖酶、蔗糖酶、脂肪酶)固定於磁珠上與中藥複方進行共孵育,富集和識別複方中不同的配體,利用LC-MS加以分析的基於多目標親和的磁珠-色譜係統,並將其應用於中藥複方糖脂清的篩選中,篩選了複方中5個活性成分並加以驗證。

Dong等[34]建立了基於UPLC-Q-TOF-MS結合核因子-κB(NF-κB)和β2-腎上腺素能受體雙活性熒光素酶報告基因檢測係統,對川貝枇杷滴丸進行活性成分篩選,得到β2-腎上腺素受體激動劑麻黃素和2類NF-κB抑製劑桔梗皂苷和熊果酸。

2.2.3組織分布研究研究中藥大品種在體內的組織分布可以了解複方中化學成分的作用部位,靶向作用機製,為中藥複方物質基礎研究提供更為直觀的依據。Shia等[35]研究大鼠灌服大黃湯後大黃中主要活性物質在大鼠體內的組織分布,結果大鼠器官組織中主要是遊離形式蒽醌,如腎、肝、肺組織中的蘆薈大黃素,肝、肺組織中大黃酸、大黃素,腎、肝組織中痕量大黃酚。腦組織中則既沒有遊離形式的也沒有葡萄糖醛酸、硫酸化的蒽醌。Hou等[36]研究黃芩中黃酮類成分在大鼠體內組織分布,結果顯示,黃芩素和漢黃芩素及其葡萄糖醛酸/硫酸結合物出現在肝、腎、肺中,黃芩素肺中主要以原型形式存在,而在肝、腎中主要以葡萄糖醛酸化/硫酸化代謝物形式存在,漢黃芩素主要以原型形式存在於肝、腎、肺中,同時肝、腎中檢測到痕量的漢黃芩素葡萄糖醛酸化/硫酸化代謝物。腦中既沒有黃芩素和漢黃芩素,也檢測不到葡萄糖醛酸/硫酸化代謝物。

經過體內外相結合的篩選模型對中藥複方成分的研究,可以發掘一部分具有明確成分組成、作用靶點與機製的化學成分群,進一步揭示了中藥複方物質基礎中的效應物質。

2.3化學成分群與靶點關聯性數據挖掘

經過體內外吸收代謝試驗與成分篩選試驗獲得大量的中藥大品種成分集群和作用靶點結果。這些結果是數目巨大的、隨機的、模糊的、有噪音的數據,如何從中發掘到關鍵的化學成分群和作用靶點之間的關係是中藥大品種二次開發物質基礎研究的重點,也是難點之一。

數據挖掘是一種新興的信息處理技術,它彙聚了人工智能、模式識別、模糊數學、數據庫、數理統計等多種技術方法,專門用於海量數據的處理[37]。借助數據挖掘技術揭示化學成分群和作用靶點之間的關係得以實現。利用數據挖掘技術對化學成分集群與靶點集群進行主成分分析、聚類分析及關聯分析等,並對化學成分與靶點進行分類,以及對相互關係進行揭示。

通過數據挖掘所得到的與靶點具有密切相關性的化合物可利用定向提取與富集技術進行富集,最終得到組合物能夠代替原複方的物質基礎還需要進一步進行體內外藥效試驗加以驗證。

2.4物質基礎的驗證

任何一種研究中藥複方物質基礎的研究方法最終都必須接受藥效驗證以確證該方法篩選的複方物質基礎的正確性。對於前期篩選出的化學群進行定向富集、製備,與原方一起進行相互的驗證是本思路最後也是最終證明思路正確與否的關鍵。在物質基礎驗藥效驗證中仍采取體外細胞模型驗證與在體模型動物藥效驗證2個方麵。

2.4.1體外細胞模型細胞模型作為一種新型的技術用於中藥活性物質篩選,已廣泛應用於抗腫瘤活性、抗艾滋病病毒、多重耐藥性、抗病毒藥物等一係列藥效評選中。

張寧等[38]建立逍遙散經口給藥後大鼠血清色譜指紋圖,確定大鼠血中移行成分的生藥來源,初步確定逍遙散治療黃褐斑的藥效物質基礎及其作用機製,結果鼠血中發現了14個入血成分,其中4個為血中原型成分,10個為原型入血或代謝產物,分別來自於柴胡、當歸、白芍、甘草、茯苓,且血中移行成分能夠抑製B16細胞酪氨酸酶活性和黑素合成,是逍遙散治療黃褐斑的藥效物質基礎。

2.4.2藥理效應模型整體動物模型是基於經典的藥理實驗進行藥物活性篩選,該模式能全麵反映藥物的有效性和毒副作用,在藥物評價方麵起著重要的作用。

李越峰等[39]研究四逆散改善睡眠作用的藥效物質基礎,結果顯示:①四逆散凍幹粉連續給藥7 d後血清樣品中有14種移行成分,經來源認定研究認為,其中2號成分為昔奈福林,4號成分為芍藥苷,12號成分為柴胡皂苷C,14號成分為甘草次酸;②四逆散凍幹粉、芍藥苷、甘草次酸、昔奈福林和柴胡皂苷C均可以使腦脊液中內源性物質峰麵積增加,其中四逆散凍幹粉組是正常腦脊液峰麵積的12.5倍,血清移行成分配伍組腦脊液中內源性物質峰麵積高於四逆散凍幹粉組,是四逆散凍幹粉組的3.2倍;③昔奈福林、芍藥苷、柴胡皂苷C和甘草次酸單用對戊巴比妥鈉所致小鼠睡眠時間無明顯影響,四逆散凍幹粉和血清移行成分配伍均延長小鼠睡眠時間,且血清移行成分配伍組優於四逆散凍幹粉組。結果表明,芍藥苷、甘草次酸、昔奈福林和柴胡皂苷C是四逆散凍幹粉給藥後血清主要移行成分,可能是四逆散改善睡眠作用的物質基礎。

經過一係列的篩選鑒定的可以與吸收進入體內並與靶部位想結合的成分群是否是全方的物質基礎隻有經過藥理試驗的對比才能夠真正揭示。因此藥理效應驗證環節是整個研究思路的最後也是最重要的一步。

3結語

中藥複方物質基礎的揭示是中藥大品種二次開發、中藥複方現代化的迫切需求,為此數十年來中醫藥工作者一直孜孜以求。多年來中醫藥工作者在中藥物質基礎研究領域取得了不少成就也創建了不少的理論,但對於中藥這個龐大的局係統仍隻是冰山一角。麵對中藥這個複雜體係,必須以多學科聯合為出發點,以現代科技進步為支撐,密切配合、通力合作才能達到揭示其內涵的目的。本文在前人工作的基礎上綜合多個學科的方法試圖從體內外成分相互關聯為出發點提出一個解決思路,以希望給中藥複方物質基礎研究提供一點參考。當然,任何一個創新方法與思路都需要不斷經過實踐來不斷地補充和完善,本文的思路也需進一步以科學實踐來證明。

[參考文獻]

[1] 袁勝浩,卞金輝,謝珍,等. 大半邊蓮中酚酸類成分與抑菌活性研究[J]. 中成藥, 2013, 35(1): 170.

[2] 王麗靜,賈曉斌,陳彥,等. 中藥複方拆方研究的思路與方法[J]. 中成藥, 2008, 30(9): l343.

[3] 李越峰,黃玉新,李廷利,等. 四逆散拆方過程中成分變化的分析研究[J]. 中成藥, 2009, 31(8): 1308.

[4] 潘岩,冉冉,翁珂,等. 左金丸及拆方對胃潰瘍大鼠胃黏膜愈合和表皮生長因子受體表達的影響[J]. 中國中西醫結合消化雜誌, 2008, 16(6): 368.

[5] 王威,江海濤,史紅,等. 疏肝導濁方藥含藥血清對HepG2細胞PPARα、HL及載脂蛋白表達的影響[J]. 天津中醫藥大學學報, 2009, 28(4): 182.

[6] 張金豔,李貽奎,馬堃,等. 冠心蘇合丸係列組方藥物血清對心肌細胞缺氧複氧損傷的影響[J]. 中國新藥雜誌, 2007, 16(18): 1481.

[7] 楊仙淩. 中藥血清藥理學研究方法應用現狀及展望[J]. 浙江中醫藥大學學報, 2007, 3l(5): 662.

[8] 房方,李祥,陳建偉. 中藥血清藥物化學的研究進展[J]. 亞太傳統醫藥, 2009, 5(1): 143.

[9] 吳芳芳,王喜軍,韓瑩魏,等. 基於UPLC-HDMS技術的生脈散血清藥物化學初步研究[J].世界科學技術——中醫藥現代化, 2010, 12(4): 657.

[10] 陶金華,狄留慶,文紅梅,等. 中藥指紋圖譜譜效相關性研究思路探討[J]. 中國中藥雜誌, 2009, 34(18): 2410.

[11] 李鵬,李祥,陳建偉,等. 桃紅四物湯幹預痛經模型小鼠有效部位的譜效關係研究[J]. 中國實驗方劑學雜誌, 2010, 16(9): 144.

[12] 周紅光,陳海彬,王瑞平,等. 代謝組學在中藥複方研究中的應用[J]. 中國藥理學通報, 2013, 29(2): 161.

[13] 於曉紅,周亞濱,孫靜,等. 養心湯對不穩定型心絞痛患者血漿代謝組學的影響[J]. 中國中西醫結合雜誌, 2013, 33(2): 191.

[14] 鄒忠傑,龔夢鵑,王淑美,等. 雙黃連口服液抗炎作用的代謝組學研究[J]. 中成藥, 2013, 35(1): 15.

[15] 周惠芬,楊雯,張宇燕,等. 養陰通腦顆粒主要有效部位的轉運研究[J]. 中國中藥雜誌, 2012, 37(20): 3137.

[16] 吳青青,陳彥,蔡垠,等. 羊藿三七提取物中主成分淫羊藿苷的腸吸收研究[J]. 中成藥, 2012, 34(11): 2103.

[17] 韓天嬌,宋鳳瑞,劉忠英,等. 附子配伍過程中二萜類生物堿在Caco-2小腸吸收細胞模型中吸收轉運的UPLC/MS研究[J]. 化學學報, 2011, 69(15): 1795.

[18] Zhang L, Du L, Lv W W, et al. Four new koumine metabolites in rat liver microsomes[J]. J Asian Nat Prod Res, 2013, 15(1): 46.

[19] Tian Ji-Xin, Peng Can, Xu Lei, et al. In vitro metabolism study of Strychnos alkaloids using high-performance liquid chromatography combined with hybrid ion trap/time-of-flight mass spectrometry[J]. Biomed Chromatogr, 2013, 27(6): 775.