中藥復雜組份藥代動力學與整體藥效研究探索-王廣基

體內(nèi)處置中藥藥代動力學研究可以闡明中藥多組分體內(nèi)處置過程、解釋中藥的體內(nèi)藥效物質(zhì)基礎(chǔ)等問題。藥效學藥效指標起效植物化學中藥效應(yīng)組分中藥復方藥代動力學研究第一頁，共70頁。中藥復雜組份藥代動力學研究經(jīng)典藥代動力學細胞分子生物學的介入中藥復雜體系藥代動力學數(shù)學模型與動力學參數(shù)代謝酶與轉(zhuǎn)運體符合中醫(yī)藥理論的整體動力學第二頁，共70頁。中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究：體內(nèi)與體外的結(jié)合，藥代與藥效研究的結(jié)合；中藥藥代動力學研究：多組份藥代動力學的整體表征；中藥藥效研究：整體綜合效應(yīng)的表征三者應(yīng)為有機聯(lián)系的整體中藥PK/PD研究的關(guān)鍵科學問題

第三頁，共70頁。整體研究設(shè)想中藥方劑的縱向深入研究分析/藥代代謝組學-生物化學-藥效學國家自然科學基金重點項目（30630076）、面上項目（30572228）及“十一五”支撐計劃中醫(yī)藥專項（2006BAI08B04-05）資助第四頁，共70頁。報告內(nèi)容中藥體內(nèi)外物質(zhì)組的初步探索中藥整體藥效作用的代謝組學研究中藥多組份整合藥代動力學研究第五頁，共70頁?；隗w內(nèi)外物質(zhì)組思想的

中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究基本假設(shè)：中藥藥效作用取決于進入體循環(huán)及靶器官的原形成分與代謝產(chǎn)物的組合，即體內(nèi)物質(zhì)組；中藥的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究應(yīng)從單純的中藥/制劑成分分離篩選轉(zhuǎn)向體內(nèi)成分組的研究，并建立體內(nèi)外成分組的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。第六頁，共70頁。脈絡(luò)寧注射液體內(nèi)外

物質(zhì)組的初步探討脈絡(luò)寧注射液的制劑成分組分析動態(tài)血漿成分組分析體外成分組與體內(nèi)成分組的關(guān)聯(lián)分析第七頁，共70頁。脈絡(luò)寧注射液的制劑成分分析目前，脈絡(luò)寧注射液中所含成分已知的僅有綠原酸，咖啡酸等幾種有機酸類成分，難以解釋其臨床療效；對于中藥制劑中所含未知成分的快速分析，目前尚缺乏相應(yīng)的策略和技術(shù)；我們基于高分辨LC-MS-IT-TOF技術(shù)，建立了一種具有普適性的中藥制劑/提取物中復雜成分的快速分析鑒定方法。第八頁，共70頁?；痉治鏊枷氚ǎ豪肨OF的精確分子量功能，預測成分的化學式，在網(wǎng)絡(luò)/光盤成分庫中進行查尋符合的結(jié)構(gòu)式（幾十個~幾百個不等）；基于所有碎片離子，應(yīng)用自編的（基于Matlab平臺）的共有離子搜尋軟件，根據(jù)共有離子信息對化合物進行分類與橋接；確定共有離子化學結(jié)構(gòu)，根據(jù)亞結(jié)構(gòu)信息，對數(shù)據(jù)庫中所獲得的候選結(jié)構(gòu)進行再篩選，進而根據(jù)碎裂規(guī)律推測化合物結(jié)構(gòu)。脈絡(luò)寧注射液的制劑成分分析第九頁，共70頁。脈絡(luò)寧注射液的制劑成分分析分析策略AnalChem,2008;80:8187-94

第十頁，共70頁。脈絡(luò)寧注射液的制劑成分分析LC-MS-IT-TOF技術(shù)從脈絡(luò)寧中檢出87種成分第十一頁，共70頁。脈絡(luò)寧注射液的制劑成分分析脈絡(luò)寧注射液成分分類第十二頁，共70頁。脈絡(luò)寧注射液的制劑成分分析成分類別個數(shù)有機酸類30糖苷類17環(huán)烯醚萜類10黃酮類10苯乙醇苷類7醌類4生物堿類3甾酮類3第十三頁，共70頁。脈絡(luò)寧注射液動態(tài)血漿成分分析從血漿中共鑒定出175種成分，包括60種原形成分及115種代謝產(chǎn)物，其中一半以上成分具有明確的血漿移行消長規(guī)律第十四頁，共70頁。脈絡(luò)寧注射液動態(tài)血漿成分分析Ｐ為原形成分，Ｍ為代謝產(chǎn)物，4h后體內(nèi)可檢出成分多為代謝物第十五頁，共70頁。脈絡(luò)寧注射液血漿中原形成分的動態(tài)移行規(guī)律脈絡(luò)寧注射液動態(tài)血漿成分分析第十六頁，共70頁。脈絡(luò)寧注射液動態(tài)血漿成分分析脈絡(luò)寧注射液血漿中代謝物的動態(tài)移行規(guī)律第十七頁，共70頁。體內(nèi)外成分組的關(guān)聯(lián)分析策略藥后血漿指紋譜空白血漿指紋譜藥源性指紋譜制劑指紋譜原形成分組代謝產(chǎn)物組制劑成分組代謝物歸屬與確定代謝途徑不同時相藥效物質(zhì)組現(xiàn)正在編寫相應(yīng)的化學信息處理軟件，包括差示譜分析軟件及代謝物與原形成分關(guān)聯(lián)分析軟件第十八頁，共70頁。脈絡(luò)寧注射液體內(nèi)外物質(zhì)組關(guān)聯(lián)分析代謝物代謝物化學結(jié)構(gòu)代謝途徑M15-Hydroxymethyl-2-furancarboxylicacidY(5-Hydroxymethylfuraldehyde)+OM23-Methyl-1H-pyrrole-2,4-dicarboxylicacidY11_C2H4_CH2M3Oospolide?M42-(1-Hydroxypropan-2-yl)-4-oxocyclopentanecarboxylicacidY7_2HM5Glucuronicacid?M64-HydroxybenzamidoaceticacidY3_O+GlyM72-Hydroxy-3-(4-methoxyphenyl)propanoicacidY4+2H+O+CH2M84-(Methoxycarbonyl)-3-(hydroxymethyl)-1H-pyrrole-2-carboxylicacidY11_C2H4+OM92-(1-Formylethyl)-2-hydroxy-4-oxocyclopentanecarboxylicacidY10_2HM102,4-Bis(hydroxymethyl)-6-methylenecyclohexanecarboxylicacidY13_H2OY代表相應(yīng)的原形成分第十九頁，共70頁。M11VanillacticacidY9+H2OM121,4a,5,6,7,7a-Hexahydro-1-hydroxy-7-(hydroxymethyl)cyclopenta[c]pyran-4-carboxylicacidY14_O+2HM136,11-Dihydroxy-2,8-undecadienoicacid?M14Homononactinicacid?M154-Hydroxy-3,5-dimethoxycinnamicacidY9+O+CH2M161,4a,5,6,7,7a-Hexahydro-1-hydroxy-6-methoxy-7-methylcyclopenta[c]pyran-4-carboxylicacidY44_Glc+CH2M171,4a,5,6,7,7a-Hexahydro-1,4a-dihydroxy-7-(hydroxymethyl)cyclopenta[c]pyran-4-carboxylicacidY14+2HM18(2E,4E)-6,8,11-Trihydroxyundeca-2,4-dienoicacid?M19(E)-8,12-Dihydroxydodec-2-enoicacidY16_O+2HM20(E)-6,10,11-Trihydroxyundec-2-enoicacid?脈絡(luò)寧注射液體內(nèi)外物質(zhì)組關(guān)聯(lián)分析第二十頁，共70頁。M100Methyl6-(hexadecahydro-2,3,5,14-tetrahydroxy-10,13-dimethyl-6-oxo-1H-cyclopenta[a]phenanthren-17-yl)-2,5,6-trihydroxy-2-methylheptanoateEDS+O+O+CH2M1013,6,7,8-Tetramethoxy-3'-O-glucopyranoside-4',5-heptahydroxyflavone?M1027-O-E-FeruloylloganicacidY44+Y9_H2OM10311-Cinnamoyl-20-Ac-2,3,11,14,20-pentahydroxypregn-6-oneY74_---+2H+AC+Y4M10410-(3,4-Dimethoxy-E-cinnamoyl)geniposidicacidY41+Y9+CH2M1052,22-O-Diacetyl-2,3,14,20,22,25-Hexahydroxycholest-7-en-6-oneEDS+2ACM1067-FeruloylloganinY44+Y9_H2O+CH2M1071-O-Acetyl-3,5-Di-O-feruloylquinicacidY75+2CH2+ACM108OsmanthusideBY82_2OM109Pregnane-3,5,6,8,11,12,14,20-octolY74+4H_-----M1105-O-Glucuronopyranoside-3,4,7-trimethoxy-2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-6-methylchroman-5-olY48+2H+2CH2+GAM1112-(1-Hydroxyethyl)-3-hydroxy-5,7-dimethoxy-1,4-naphthoquinone+2GAY67_-----+2GAM1124'-Methoxy-5-O-acetylscolymosideY81+CH2+O+ACM113Oleanolicacid+2GA???Y(Oleanolicacid)+2GAM114CandidosideY(Oleanolicacid)_O+2H+2Glc+Ara+XylM1153-O-Glucopyranosyl-glucopyranosyl-glucopyranosyl-glucopyranoside-12-oleanene-3,28-diolY(Oleanolicacid)_O+2H+4Glc脈絡(luò)寧注射液體內(nèi)外物質(zhì)組關(guān)聯(lián)分析對其中80%以上的代謝物成功地進行了代謝途徑推斷及與原形成分的關(guān)聯(lián)分析第二十一頁，共70頁。小結(jié)建立了一種具有普適性的體內(nèi)外中藥復雜組份鑒定方法（脈絡(luò)寧，生脈等）；初步建立了中藥體內(nèi)外物質(zhì)組的信息處理技術(shù)，嘗試了體內(nèi)外物質(zhì)組的關(guān)聯(lián)研究；如何進行體內(nèi)物質(zhì)組的藥效評價，需要探索新的研究思路第二十二頁，共70頁。中藥多組份整合藥代動力學研究

與臨床合理用藥關(guān)鍵難點：中藥含有多個有效組份，各自有不同的藥代動力學特征，單一成分ＰＫ特征不能用于表征中藥的整體ＰＫ行為；如何定量描述中藥組份的整體藥代動力學特征，是中藥藥代動力學研究的關(guān)鍵科學問題之一；我們在2006年國家自然科學基金重點項目（30630076）中明確提出了“中藥多組份整合藥代動力學”研究的創(chuàng)新思路。第二十三頁，共70頁。中藥多組份藥時曲線擬合

藥代模型擬合各成分PK參數(shù)整合PK參數(shù)中藥多組份整合藥代動力學研究第二十四頁，共70頁。中藥多組份整合藥代動力學研究TCMIdentifyingMultiplemarkersCombinedanalytical,PKandPDmethodsDevelopingbioanalyticalmethodStandards:abundantcontent,exactPDeffectsandsatisfiedplasmaconcentrationsPKandPDstudiesPKandPDpropertiesforeachmarkerIntegratedModelsHolisticPKpropertiesforTCMClinicalPKstudiesanddosageregimendesign第二十五頁，共70頁。血塞通注射液的多組份整合

藥代動力學研究與臨床給藥方案設(shè)計臨床適應(yīng)癥:腦中風,

冠心病藥理活性:抗凝血，抗氧化，擴張血管，增加腦血流量等；給藥方案:靜滴,200-400mg/天實際臨床給藥劑量200-1600mg/天不等，醫(yī)生多根據(jù)臨床經(jīng)驗判斷第二十六頁，共70頁。血塞通注射液主要活性成分（Markers）的確定定性定量分析所含成分藥效活性篩選評價體內(nèi)外抗血小板聚集作用血管內(nèi)皮細胞保護作用第二十七頁，共70頁。血塞通主要活性成分的定量分析LiXY,WangGJ,SunJG,etal.Biol.Pharm.Bull.30(5):847-51(2007)5種成分含量占總量的80%以上第二十八頁，共70頁。血塞通及主要成分的體外

抗血小板聚集作用TPNSandginsenosideRd,Rb1showgoodandconcentrationdependentinhibitoryeffectonplateletaggregationinducedbyADP-2Na(n=6)第二十九頁，共70頁。MTTstudyshowTPNSanditsmajorcomponentsexceptRepossessprotectingroleonrBMECsdamagedbyhydrogenperoxidePretreatmentPostdamage血塞通及主要成分的血管內(nèi)皮細胞保護作用第三十頁，共70頁。LDHdeterminationreachedsameresultsLiXY,SunJG,WangGJ,etal.Chin.Pharm.Bull.23(8):1030-34,(2007)PretreatmentPostdamage血塞通及主要成分的血管內(nèi)皮細胞保護作用第三十一頁，共70頁。人參皂苷Rb1,Rg1,Rd,Re和三七皂苷R1為血塞通所含的主要組份，且具有與血塞通注射液相似的藥效活性。人參皂苷Rb1,Rg1,Rd,Re和三七皂苷R1可作為血塞通注射液藥代動力學研究的Markers。小結(jié)第三十二頁，共70頁。LC-MS法同時測定血漿中5種皂苷成分第三十三頁，共70頁。LiXY,SunJG,WangGJ,etal.Chromatogr.21(7):735-46(2007)定量下限:2.77-4.00ng/mLLC-MS法同時測定血漿中5種皂苷成分第三十四頁，共70頁。iv:10mg/kg靜注給藥后各成分藥代動力學第三十五頁，共70頁。ig:300mg/kg灌胃給藥后各成分藥代動力學第三十六頁，共70頁。各成分PK參數(shù)各異第三十七頁，共70頁?；贏UC0-∞自定義權(quán)重系數(shù)的三七總皂苷多組份整合藥代動力學研究原理與依據(jù)*評價藥物在吸收機體內(nèi)吸收的重要指標AUC0-∞*反映了藥物在機體內(nèi)的曝露程度*符合中藥藥代動力學研究的“整體觀”思想*多數(shù)情況下與藥效作用呈正相關(guān)第三十八頁，共70頁。權(quán)重系數(shù)的計算j分別代表三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、Rd、Re和Rb1其中：整合濃度計算公式為：基于AUC0-∞自定義權(quán)重系數(shù)的三七總皂苷綜合濃度的計算方法第三十九頁，共70頁。結(jié)果1、基于AUC0-∞自定義的整合權(quán)重系數(shù)（ωj）

受試對象給藥方式項目R1Rg1RdReRb1大鼠口服AUC0-∞(mg/L*h)6.0214.122.463.0737.66ωj0.0720.1690.2700.0370.452靜注AUC0-∞(mg/L*h)2.167.7631.721.45106.44ωj0.0140.0520.2120.0100.712人靜滴AUC0-∞(mg/L*h)3.355.4523.562.66102.77ωj0.0240.0400.1710.0190.746血塞通注射液在大鼠及健康志愿者體內(nèi)的AUC0-∞及相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)(ωj)

第四十頁，共70頁。結(jié)果2、整合前后的藥動學參數(shù)及藥-時曲線大鼠口服給予300mg/kg的三七總皂苷后整合前后藥時曲線圖藥動學參數(shù)整合前整合后R1Rg1RdReRb1T1/2β(h)1.115.0118.151.8120.1518.88Tmax(h)0.710.750.880.790.830.79Cmax(μg/mL)2.9376.4242.3561.5145.0854.11AUC(0-∞)(μg/mL*h)6.01814.10422.4583.07437.66225.33大鼠口服給予300mg/kg三七總皂苷后各成份整合前后藥動學參數(shù)

第四十一頁，共70頁。大鼠靜脈注射10mg/kg的血塞通注射液后整合前后藥時曲線圖藥動學參數(shù)整合前整合后R1Rg1RdReRb1T1/2β(h)1.674.0319.250.7222.1622.40CL(L/h/kg)5.221.910.4610.720.120.14AUC(0-∞)(μg/mL*h)2.1617.76431.7261.449106.43684.83大鼠靜脈給予10mg/kg血塞通注射液后各成份整合前后藥動學參數(shù)

結(jié)果第四十二頁，共70頁。大鼠PK/PD相關(guān)性分析GoodPK/PDmatch第四十三頁，共70頁。血塞通注射液臨床藥代動力學研究及給藥方案設(shè)計健康志愿者整合藥代動力學研究腦中風病人群體藥代/藥效研究第四十四頁，共70頁。健康志愿者靜脈注射400mg/kg的血塞通注射液整合前后藥時曲線圖藥動學參數(shù)整合前整合后R1Rg1RdReRb1T1/2β(h)1.972.0625.491.3031.3728.1CL(L/h/kg)9.5724.641.368.031.690.068AUC(0-∞)(μg/mL*h)3.355.4523.562.66102.77100.81健康志愿者靜脈給予400mg血塞通注射液后三七總皂苷各成份整合前后藥動學參數(shù)

結(jié)果第四十五頁，共70頁。倫理委員會論證，57個腦中風病人，收集流行病學數(shù)據(jù)800mg/天，連續(xù)給藥14天，于第7,14天藥后1h或3h取血5mL，測定血藥濃度，并于藥后第14天取全血測定凝血四項（PT,TT,APTTandFib）腦中風病人群體藥代/藥效研究第四十六頁，共70頁。R1,Rg1,Rd,Re及Rb1血藥濃度數(shù)據(jù)第四十七頁，共70頁。腦中風病人血塞通注射液整合血藥濃度數(shù)據(jù)第四十八頁，共70頁。腦中風病人血塞通注射液群體藥代動力學參數(shù)第四十九頁，共70頁。血塞通注射液藥動/藥效相關(guān)性分析

Index1

PTprolongratio(PT%)TTprolongratio(TT%)APTTprolongratio(APTT%)Fibinhibitratio(Fib%)

Index2

Dosage(mg/kg)

Integratedconcentration

第五十頁，共70頁。PT(%),Fib(%),TT(%),APTT(%)Withthervalueswereof0.598,0.551,0.590and0.505(p<0.01).Datatransformationtodeterminetheideal‘therapeuticwindows’15-40μg/mLcanmakegoodresults,25-35μg/mlarethebest整合濃度與藥效作用的相關(guān)性第五十一頁，共70頁。PT(%),Fib(%),TT(%),APTT(%)Withthervalueswereof0.560,0.438,0.593and0.351).12-17mg/kgcanmakegoodresultsDatatransformationtodeterminetheidealdosage給藥劑量與藥效作用的相關(guān)性第五十二頁，共70頁?；赟AAM軟件的藥代動力學

建模與預測根據(jù)前述結(jié)果，建立靜注二房室模型所用數(shù)據(jù):PPK參數(shù):k10,k12,k21;靜滴速率;整合濃度;給藥劑量:200,400,800and1200mg/天第五十三頁，共70頁。不同給藥劑量與滴注速率的擬合曲線BestinfusionratioOptimizedDosage:12-17mg/kg(800-1200mg/day)

OptimizedInfusionratio:10-14mg/min第五十四頁，共70頁。多劑量給藥藥代動力學模型預測Theactualdeterminedconcentrationscorrelatedwellwiththepredictedconcentrations第五十五頁，共70頁。中藥制劑臨床療效評價多組份藥代評價PK-PD結(jié)合整合PK參數(shù)調(diào)整給藥方案臨床療效終點評價模型擬合中藥多組份整合藥代動力學與

臨床合理用藥第五十六頁，共70頁。中藥多組份整合藥代動力學能夠定量描述中藥的整體藥代動力學特征，在指導臨床給藥方案設(shè)計中具有實際意義；需要探索更多的整合建模方法。GeorgeE.PBox:Allmodelsarewrong,butsomeareuseful!小結(jié)第五十七頁，共70頁。基于代謝組學的中藥整體藥效研究代謝組是生物體整體功能狀態(tài)的“生化表型”，因而對于表征中藥“多組份、多靶點弱效應(yīng)協(xié)同、有機整合整體效應(yīng)”具有突出優(yōu)勢多成分多靶點效應(yīng)血管保護擴張冠脈降低耗氧量強心作用………綜合作用評價特異藥效作用弱臨床療效確切？代謝組變化國家自然科學基金面上項目（30572228）及“十一五”支撐計劃中醫(yī)藥專項（2006BAI08B04-05）資助第五十八頁，共70頁。基于GC/MS測定技術(shù)的代謝組學研究方法衍生化氣相質(zhì)譜分析轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)文件MCR或積分多變量數(shù)據(jù)分析SIMCA樣品加入內(nèi)標三維數(shù)據(jù)譜圖。X(左_右):保留時間,Y(前_后):荷質(zhì)比數(shù),Z(上_下):峰強度.提取模型識別數(shù)學模型分類、預測、診斷生物標志物第五十九頁，共70頁。GC-TOF/MS代謝組學研究方法GC-TOF/MS代謝組學研究技術(shù),可在15min內(nèi)鑒定出600個以上的內(nèi)源性小分子化合物AnalChem.2005;77(24):8086-94.第六十頁，共70頁。方法優(yōu)勢：可對成批譜圖同時進行處理；將人工不能分開的重疊峰解析出來；有效剔除外源性干擾，消除了假陽性結(jié)果。數(shù)據(jù)處理速度快，譜圖解析能力和可靠性強。右上側(cè)：色譜圖中的數(shù)個峰經(jīng)校正、重新排列、解析和拆分后情形，不同的顏色表示不同化合物，包含最終化合物鑒定的信息的。專業(yè)數(shù)據(jù)處理方法第六十一頁，共70頁。人參總皂苷調(diào)節(jié)血壓作用的

代謝組學研究自發(fā)性高血壓大鼠模型（SHR）：連續(xù)給予人參總皂苷8周，研究動態(tài)代謝組變化，并與相應(yīng)的化學降壓藥相比較。第六十二頁，共70頁。人參總皂苷和西藥的降壓作用

以及停藥后續(xù)效果人參總皂苷停藥后具有較明顯的持續(xù)降壓和后續(xù)降