基于代谢组学的麝香保心丸中人参皂苷类成分PK-PD研究

发布时间：2020-05-14 17:47

【摘要】：中药复方是在中医药理论指导下,由两味或两味以上药材按照君臣佐使的原则配伍组成,是中医临床应用的主要形式。中药复方具有多成分、多靶点和多通路的作用特点。中药复方作用于人体是一个“干预系统(中药复方)-应答系统(生物机体)”相互作用整合的生物学过程。干预系统受到生物机体的作用而发生吸收、代谢、分布和排泄(ADME),而生物体受到干预系统的影响而产生药效或毒性。药代动力学研究是明晰“干预系统”的组成及作用规律的重要手段。“应答系统”(生物机体系统)受“干预系统”中药复方作用后将会在内源性代谢物组上产生应答,而这种应答可以用代谢组学来准确表征。以代谢组学的生物标志物作为药效指标的PK-PD研究着眼于药物的体内过程、药物整体效应及二者之间的关系,可以将两个系统关联起来,从而科学地解析两个系统相互整合的生物学过程,并解答中药复方体内药效物质的多靶点、多途径协同整合作用机制等科学问题。麝香保心丸(Shexiang Baoxin Pill,SBP)由麝香、人参提取物、肉桂、苏合香、牛黄、蟾酥和冰片组成,临床用于冠心病的防治已有近40年历史。本课题采用基于代谢组学PK-PD研究方法,分析了SBP中5种人参皂苷类成分(Rg1、Re、Rb3、Rc及Rb1)在心肌梗死(MI)模型大鼠的PK-PD特征。首先研究各目标分析物及其在人参提取物(GE)组和SBP全方组中的药代动力学特性;接着采用代谢组学方法整体评价了5种单一化合物组、GE组和SBP组在不同时间点的疗效,并比较了各给药组治疗MI的机制差异。最后建立了全面评价MI治疗作用的疗效指数,并分析了各成分与生物标志物的关联性,以探讨SBP组中人参皂苷类的PK-PD的关联特性,具体包括以下研究内容:首先,采用液相-三重四级杆质谱(LC-QqQ/MS)测定了MI模型大鼠分别灌胃5种人参皂苷类的单体化合物、GE和SBP后各目标分析物的平均血药浓度,并计算PK参数。结果表明SBP组中各人参皂苷的相应给药剂量最小,但其AUC和AUCINF在各组中最大,且其相应的Tmax最小,说明SBP中存在促进人参皂苷类成分吸收的物质,体现了复方配伍的科学性。其次,采用代谢组学方法共鉴定了34个MI生物标志物,主要涉及能量代谢紊乱、氧化应激反应、心肌肥大以及炎症反应等过程。分析34个已鉴定的生物标志物出现时间先后,发现早期生物标志物甘油磷酸乙醇胺和5个长期生物标志物(3-Methylxanthine、L-Tyrosine、Sphinganine、L-Phenylalanine和L-Valine)均与能量代谢异常相关,说明在MI后能量代谢紊乱是导致机体代谢异常的主要原因。5种人参皂苷类单体化合物组主要通过改善能量代谢紊乱治疗MI,GE组对心梗引起的梗死面积增大、能量代谢紊乱、炎症反应、及氧化损伤有治疗作用,而SBP组对心梗引起的梗死面积增大、能量代谢紊乱、炎症反应、心肌肥大及氧化损伤均有治疗作用。但SBP组对于改善心梗后氧化损伤、纠正能量代谢紊乱和抑制梗死面积增大的作用均优于GE组。采用PLS-DA整体评价5种人参皂苷类单体化合物组、GE组及SBP组对于MI模型大鼠在不同时间点的疗效,发现麝香保心丸组对心梗大鼠的整体调控效果优于Rg1组、Rb3组、Rc组、Re组、Rb1组和人参提取物组,说明SBP较GE和5种人参皂苷单体化合物更适于治疗具有多发病机制特点的心肌梗死。最后,整合药代动力学及代谢组学数据分析了麝香保心丸中5种人参皂苷类化合物的PK-PD特征。为分析各目标分析物的PK-PD关联,我们建立了可以整体评价MI治疗效果的疗效指数,基于中效原理建立数学模型计算了5种人参皂苷类化合物在人参提取物及方中的合用指数,并对SBP和GE中5种人参皂苷类化合物进行关联性分析。结果表明Re、Rc、Rb1与SBP治疗MI作用更加密切相关。由各组AUCC-T曲线与AUCE-T曲线,发现5种人参皂苷类化合物的AUCC与AUCE存在良好的量效关系。比较GE组和SBP组5种人参皂苷类化合物的合用指数CI,并分析了各时间点5种人参皂苷类化合物在SBP和GE中的关联性,结果发现SBP中5种人参皂苷类化合物在主要通过改善能量代谢紊乱发挥治疗MI作用,且SBP组中人参皂苷类协同作用强于GE组。
【图文】：

现代中药,复方研究,体系

遵循中药基于系统性整体性作用的特点，形成了一套完整的中药复方研究体系（图1-1）[39]，并在该体系下对麝香保心丸化学物质基础、药理作用、代谢组学进行了较为全面系统的研究。图 1-1 现代中药复方研究体系

研究思路

麝香保心丸化学物质基础、药理作用、代谢组学已得到较充分的研究，但其作为干预系统与机体应答系统的内在关联尚未完全被揭示，麝香保心丸 PK-PD研究可以为进一步阐明麝香保心丸的作用基础及科学内涵提供理论指导，同时也为中药复方研究提供参考与借鉴，有利于更好地传承和发展中医药理论。（二）研究思路本课题在前期药代动力学和代谢组学的研究基础上，，选择了方中药效物质组人参皂苷类成分 (Rg1、Rb1、Rb3、Re 及 Rc) 作为研究对象，研究了各指标成分在心梗模型大鼠中的 PK 参数、PD 特性并分析了各目标成分的 PK-PD 关联。首先建立了心梗大鼠模型，并采用心肌酶、梗死面积测定和病理组织切片等药理学方法确证动物造模成功，然后以 LC-QqQ/MS 技术研究了 5 种人参皂苷类成分在 MI 大鼠分别灌胃 SBP、人参提取物及 5 种人参皂苷类单体化合物后的血浆中各目标成分药代动力学参数的差异；再基于 LC-Q-TOF/MS 方法的代谢组技术评价了各给药组对于 MI 大鼠的疗效差异；最后分析了目标成分的 PK-PD 关联。研究方案如下图所示（图 1-2）。
【学位授予单位】：第二军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R286.0;R285.5

【参考文献】