中藥復(fù)雜組份藥代動(dòng)力學(xué)與整體藥效研究的探索王廣基

中藥復(fù)雜組份藥代動(dòng)力學(xué)與整體藥效研究的探索,王廣基 教授中國藥科大學(xué),體 內(nèi) 處 置,中藥藥代動(dòng)力學(xué)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。,藥代動(dòng)力學(xué)研究,中藥復(fù)雜組份藥代動(dòng)力學(xué)研究,經(jīng)典藥代動(dòng)力學(xué),細(xì)胞分子生物學(xué)的介入,中藥復(fù)雜體系藥代動(dòng)力學(xué),數(shù)學(xué)模型與動(dòng)力學(xué)參數(shù),代謝酶與轉(zhuǎn)運(yùn)體,符合中醫(yī)藥理論的整體動(dòng)力學(xué),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(dòng)力學(xué)研究：多組份藥代動(dòng)力學(xué)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(jī)聯(lián)系的整體,中藥PK/PD研究的關(guān)鍵科學(xué)問題,整體研究設(shè)想,國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（ 30630076 ）、面上項(xiàng)目（ 30572228 ）及“十一五”支撐計(jì)劃中醫(yī)藥專項(xiàng)（ 2006BAI08B04-05 ）資助,報(bào)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(xué)研究中藥多組份整合藥代動(dòng)力學(xué)研究,基于體內(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(jìn)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。,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(dòng)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,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(jī)酸類成分，難以解釋其臨床療效；對(duì)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(fù)雜成分的快速分析鑒定方法。,基本分析思想包括：利用TOF的精確分子量功能，預(yù)測(cè)成分的化學(xué)式，在網(wǎng)絡(luò)/光盤成分庫中進(jìn)行查尋符合的結(jié)構(gòu)式（幾十個(gè)幾百個(gè)不等）；基于所有碎片離子，應(yīng)用自編的（基于Matlab平臺(tái)）的共有離子搜尋軟件，根據(jù)共有離子信息對(duì)化合物進(jìn)行分類與橋接；確定共有離子化學(xué)結(jié)構(gòu)，根據(jù)亞結(jié)構(gòu)信息，對(duì)數(shù)據(jù)庫中所獲得的候選結(jié)構(gòu)進(jìn)行再篩選，進(jìn)而根據(jù)碎裂規(guī)律推測(cè)化合物結(jié)構(gòu)。,脈絡(luò)寧注射液的制劑成分分析,脈絡(luò)寧注射液的制劑成分分析,分析策略Anal Chem,2008;80:8187-94,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,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,脈絡(luò)寧注射液的制劑成分分析,脈絡(luò)寧注射液動(dòng)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,脈絡(luò)寧注射液動(dòng)態(tài)血漿成分分析,為原形成分，為代謝產(chǎn)物，4h后體內(nèi)可檢出成分多為代謝物,脈絡(luò)寧注射液血漿中原形成分的動(dòng)態(tài)移行規(guī)律,脈絡(luò)寧注射液動(dòng)態(tài)血漿成分分析,脈絡(luò)寧注射液動(dòng)態(tài)血漿成分分析,脈絡(luò)寧注射液血漿中代謝物的動(dòng)態(tài)移行規(guī)律,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(shí)相藥效物質(zhì)組,現(xiàn)正在編寫相應(yīng)的化學(xué)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,脈絡(luò)寧注射液體內(nèi)外物質(zhì)組關(guān)聯(lián)分析,Y代表相應(yīng)的原形成分,脈絡(luò)寧注射液體內(nèi)外物質(zhì)組關(guān)聯(lián)分析,脈絡(luò)寧注射液體內(nèi)外物質(zhì)組關(guān)聯(lián)分析,對(duì)其中80%以上的代謝物成功地進(jìn)行了代謝途徑推斷及與原形成分的關(guān)聯(lián)分析,小 結(jié),建立了一種具有普適性的體內(nèi)外中藥復(fù)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(jìn)行體內(nèi)物質(zhì)組的藥效評(píng)價(jià)，需要探索新的研究思路,中藥多組份整合藥代動(dòng)力學(xué)研究與臨床合理用藥,關(guān)鍵難點(diǎn)：中藥含有多個(gè)有效組份，各自有不同的藥代動(dòng)力學(xué)特征，單一成分特征不能用于表征中藥的整體行為；如何定量描述中藥組份的整體藥代動(dòng)力學(xué)特征，是中藥藥代動(dòng)力學(xué)研究的關(guān)鍵科學(xué)問題之一；我們?cè)?006年國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（ 30630076 ）中明確提出了“中藥多組份整合藥代動(dòng)力學(xué)”研究的創(chuàng)新思路。,中藥多組份藥時(shí)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(dòng)力學(xué)研究,中藥多組份整合藥代動(dòng)力學(xué)研究,TCM,Identifying Multiple markers,Combined analytical, PK and PD methods,Developing bioanalytical method,Standards: abundant content, exact PD effects and satisfied plasma concentrations,PK and PD studies,PK and PD properties for each marker,Integrated Models,Holistic PK properties for TCM,Clinical PK studies and dosage regimen design,血塞通注射液的多組份整合藥代動(dòng)力學(xué)研究與臨床給藥方案設(shè)計(jì),臨床適應(yīng)癥: 腦中風(fēng), 冠心病藥理活性: 抗凝血，抗氧化，擴(kuò)張血管，增加腦血流量等；給藥方案: 靜滴, 200-400 mg/天,實(shí)際臨床給藥劑量200-1600mg/天不等，醫(yī)生多根據(jù)臨床經(jīng)驗(yàn)判斷,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(píng)價(jià)體內(nèi)外抗血小板聚集作用 血管內(nèi)皮細(xì)胞保護(hù)作用,血塞通主要活性成分的定量分析,Li X Y, Wang GJ, Sun JG,et al. Biol. Pharm. Bull. 30(5):847-51(2007),5種成分含量占總量的80%以上,血塞通及主要成分的體外抗血小板聚集作用,TPNS and ginsenoside Rd, Rb1 show good and concentration dependent inhibitory effect on platelet aggregation induced by ADP-2Na (n=6),MTT study show TPNS and its major components except Re possess protecting role on rBMECs damaged by hydrogen peroxide,PretreatmentPost damage,血塞通及主要成分的血管內(nèi)皮細(xì)胞保護(hù)作用,LDH determination reached same results,Li X Y, Sun JG, Wang GJ, et al. Chin. Pharm. Bull. 23(8):1030-34, (2007),PretreatmentPost damage,血塞通及主要成分的血管內(nèi)皮細(xì)胞保護(hù)作用,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(dòng)力學(xué)研究的 Markers。,小 結(jié),LC-MS法同時(shí)測(cè)定血漿中5種皂苷成分,Li X Y, Sun JG, Wang GJ, et al. Chromatogr. 21(7):735-46(2007),定量下限: 2.77-4.00 ng/mL,LC-MS法同時(shí)測(cè)定血漿中5種皂苷成分,iv: 10mg/kg,靜注給藥后各成分藥代動(dòng)力學(xué),ig: 300mg/kg,灌胃給藥后各成分藥代動(dòng)力學(xué),各成分PK參數(shù)各異,基于AUC0- 自定義權(quán)重系數(shù)的三七總皂苷多組份整合藥代動(dòng)力學(xué)研究,原理與依據(jù),*評(píng)價(jià)藥物在吸收機(jī)體內(nèi)吸收的重要指標(biāo),AUC0-,*反映了藥物在機(jī)體內(nèi)的曝露程度,*符合中藥藥代動(dòng)力學(xué)研究的“整體觀”思想,*多數(shù)情況下與藥效作用呈正相關(guān),權(quán)重系數(shù)的計(jì)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(jì)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(jì)算方法,結(jié)果,1、基于AUC0-自定義的整合權(quán)重系數(shù)（j）,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)(j),結(jié)果,2、整合前后的藥動(dòng)學(xué)參數(shù)及藥-時(shí)曲線,大鼠口服給予300mg/kg的三七總皂苷后整合前后藥時(shí)曲線圖,大鼠口服給予300mg/kg三七總皂苷后各成份整合前后藥動(dòng)學(xué)參數(shù),大鼠靜脈注射10mg/kg的血塞通注射液后整合前后藥時(shí)曲線圖,大鼠靜脈給予10mg/kg血塞通注射液后各成份整合前后藥動(dòng)學(xué)參數(shù),結(jié)果,大鼠PK/PD 相關(guān)性分析,Good PK/PD match,血塞通注射液臨床藥代動(dòng)力學(xué)研究及給藥方案設(shè)計(jì),健康志愿者整合藥代動(dòng)力學(xué)研究腦中風(fēng)病人群體藥代/藥效研究,健康志愿者靜脈注射400mg/kg的血塞通注射液整合前后藥時(shí)曲線圖,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(dòng)學(xué)參數(shù),結(jié)果,倫理委員會(huì)論證，57個(gè)腦中風(fēng)病人，收集流行病學(xué)數(shù)據(jù)800 mg/天，連續(xù)給藥14天，于第7, 14天藥后1 h或3 h取血5mL，測(cè)定血藥濃度，并于藥后第14天取全血測(cè)定凝血四項(xiàng)（PT, TT, APTT and Fib）,腦中風(fēng)病人群體藥代/藥效研究,R1, Rg1, Rd, Re 及 Rb1 血藥濃度數(shù)據(jù),腦中風(fēng)病人血塞通注射液整合血藥濃度數(shù)據(jù),腦中風(fēng)病人血塞通注射液群體藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù),血塞通注射液藥動(dòng)/藥效相關(guān)性分析,PT(%), Fib(%), TT(%), APTT(%) With the r values were of 0.598, 0.551, 0.590 and 0.505 (p0.01).,Data transformation to determine the ideal therapeutic windows,15-40g/mL can make good results, 25-35 g/ml are the best,整合濃度與藥效作用的相關(guān)性,PT(%), Fib(%), TT(%), APTT(%) With the r values were of 0.560, 0.438, 0.593 and 0.351).,12-17mg/kg can make good results,Data transformation to determine the ideal dosage,給藥劑量與藥效作用的相關(guān)性,基于SAAM軟件的藥代動(dòng)力學(xué)建模與預(yù)測(cè),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, 800 and 1200mg/天,不同給藥劑量與滴注速率的擬合曲線,Optimized Dosage: 12-17mg/kg (800-1200mg/day) Optimized Infusion ratio: 10-14mg/min,多劑量給藥藥代動(dòng)力學(xué)模型預(yù)測(cè),The actual determined concentrations correlated well with the predicted concentrations,模型擬合,中藥多組份整合藥代動(dòng)力學(xué)與臨床合理用藥,中藥多組份整合藥代動(dòng)力學(xué)能夠定量描述中藥的整體藥代動(dòng)力學(xué)特征，在指導(dǎo)臨床給藥方案設(shè)計(jì)中具有實(shí)際意義； 需要探索更多的整合建模方法。,George E. P Box: All models are wrong, but some are useful!,小 結(jié),基于代謝組學(xué)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(duì)于表征中藥“多組份、多靶點(diǎn)弱效應(yīng)協(xié)同、有機(jī)整合整體效應(yīng)”具有突出優(yōu)勢(shì),國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（ 30572228 ）及“十一五”支撐計(jì)劃中醫(yī)藥專項(xiàng)（ 2006BAI08B04-05 ）資助,基于GC/MS測(cè)定技術(shù)的代謝組學(xué)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(biāo),三維數(shù)據(jù)譜圖。 X(左_右):保留時(shí)間,Y(前_后):荷質(zhì)比數(shù), Z(上_下): 峰強(qiáng)度.,提取,模型識(shí)別,數(shù)學(xué)模型,分類、預(yù)測(cè)、診斷,生物標(biāo)志物,GC-TOF/MS代謝組學(xué)研究方法,GC-TOF/MS代謝組學(xué)研究技術(shù),可在15min內(nèi)鑒定出600個(gè)以上的內(nèi)源性小分子化合物,Anal Chem. 2005;77(24):8086-94.,方法優(yōu)勢(shì)：可對(duì)成批譜圖同時(shí)進(jìn)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(qiáng)。右上側(cè)：色譜圖中的數(shù)個(gè)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,人參總皂苷調(diào)節(jié)血壓作用的代謝組學(xué)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(dòng)態(tài)代謝組變化，并與相應(yīng)的化學(xué)降壓藥相比較。,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)降壓效果,10周停藥,給藥10周后停藥,黃芪,人參總皂苷,卡托普利,氨氯地平,正常組,高血壓組,人參組,人參總皂苷治療后對(duì)SHR代謝組的影響,W表示正常對(duì)照（WKY）；G為人參治療組；S為模型