基于整体观中药质量标志物的发现及研究进展

摘要:中药质量是中医药应用、发展和传承的重要因素,是中药发挥临床疗效的保障。长期以来,具有复杂性和多样性特征的中药,特别是由多种中药组成的复方中药药效物质基础尚不明确,限制了其质量标准的制定,影响了中医药国际化的进程。质量标志物主要依据中药属性、制造过程及配伍理论等特点提出,是中药及中药复方质量评价的指标性成分。近些年来关于质量标志物的解析和应用研究得到了迅猛的发展,为质量标准的制定提供更加科学、明确的方向。从中药方剂整体观研究体系出发,围绕中药复方的药理活性以及相关化学物质基础、整合系统生物学和网络药理学的前沿技术,对质量标志物的发现进行综述,介绍相关经验方法和研究进展,以期为发现与临床疗效相关的药效成分即质量标志物提供丰富有益的方法指导。

中药质量是中药有效性、安全性的关键因素,是中医临床用药的安全保障。针对中药及其复方开展稳定可控的质量评价研究,不仅有助于反映中药材的品质,也有助于中医药在国际上的推广和应用。由于分析技术的迅速发展以及各学科的交叉加速融合,中药质量评价研究方面有了全方位的进步,从单个指标成分的测定到基于指纹图谱的多指标成分测定,从基于对照品的含量测定到一测多评等方法,积极有效地提升了整体中药质量评价水平,有效促进了中医药现代化的发展。

中药质量标志物(qualitymarker,Q-marker)是年由刘昌孝院士为提升中药及其产品质量标准、健全国家药品标准体系、促进中医药产业健康发展而提出的概念[1]。近几年来,以研究质量标志物为核心目标,中药及其复方在基础研究、药理学研究等方面实现了蓬勃发展,极大地推进了中医药的国际化和标准化进程。本文以传统中医理论为依据,借鉴前期中药方剂麝香保心丸整体观研究思路,结合近年来关于中药和复方中药的现代药理学及其药效物质基础的研究进展,并整合系统生物学和网络药理学等前沿技术,深刻地阐述质量标志物的发现过程、发现方法和研究进展,明确了中药及其复方的有效性、物质基础、质量标志物之间的关联性,健全中药及中药复方质量控制研究体系,有效促进中药国际化和标准化的健康发展。

1中药方剂的整体观研究体系

“整体观”源于《易经》的原始系统观念,成于《内经》“天人合一”的自然整体论与元体-阴阳-五行学说的有机自然观[2]。中药质量标准的研究与制定,必须是基于“药效组分”的整体观的基础来进行[3],即具有明确的化学结构和生物活性。为了开发“药效组分”,将现有的中药方剂学研究方法与传统中医药理论和现代科学技术集合,并遵循系统论和还原论相结合、宏观与微观研究相结合、体内研究和体外研究相结合的原则,以高分辨质谱仪、核磁共振仪等仪器为技术平台、多元统计学方法为技术手段、系统生物学和网络生物学等先进技术为支撑,围绕中药复方的药理活性以及相关化学物质基础,提出一种包括化学物质基础研究、现代药理研究、系统生物学以及网络生物学研究的现代中药方剂研究体系[4],该体系既体现了中药的整体观,又强调辨证分析方法,有助于开发“有用的分子”,即中药质量标志物,为中药质量标准的制定提供科学依据。课题组以该研究体系为指导,基于整体观思路,对麝香保心丸(SBP)的药理作用及其药效物质基础开展了系统剖析,基本上阐明了SBP与治疗心肌梗死相关的有效成分和作用机制,发现其质量标志物,使SBP成为一个质量可控、疗效明确的经典中药名方。

化学物质基础的解析是开展中药质量控制的前提。为了了解SBP的化学物质基础,采用HPLC-DAD-MS鉴定了包括人参皂苷类、蟾蜍甾烯类、胆酸类等不同类型共47个化学成分[5],GC-MS分析结果经NIST05数据库的比对,共鉴定了SBP中49个挥发性化学成分[6]。化学物质基础的明确为血清药物化学和药动学研究奠定了基础。经过进一步开展大鼠口服SBP后血清药物化学分析,共发现了35个入血成分,其中有27个原型成分和8个代谢产物[7-8]。在已鉴定的入血移行成分中,有许多成分与心血管系统疾病的预防和治疗息息相关,如肉桂中的肉桂醛能够抑制肿瘤坏死因子-α(TNF-α)诱导的细胞黏附因子的产生,可以减少血小板聚集和血栓形成,有利于对抗动脉粥样硬化[9];蟾蜍中的蟾毒灵能抑制心肌细胞膜上的Na+,K+-ATP酶,从而使心肌细胞内Na+浓度增高,Ca2+则通过Na+-Ca2+交换进入心肌细胞,使心肌收缩力加大,对于心衰有积极的治疗作用[10]。随后考察酯蟾毒配基、蟾毒灵、日蟾毒它灵、沙蟾蜍精及蟾毒它灵在心、肝、脾、肺、肾和小肠的组织分布情况,结果显示,蟾蜍甾二烯类化合物主要分布在血量充足的组织中如肺、肝及肾等,然而在其靶器官心脏中的含量却不高,这可能与该类化合物发挥强心作用的机制相关[11]。另外,开展各活性成分之间透膜吸收的相互作用实验发现,2个挥发性成分冰片和麝香酮对人参皂苷均有促进吸收的作用[12],说明冰片和麝香2味药材在SBP中发挥着“药引”的作用。

安全性和有效性是质量控制的基础,基于药理活性的质量标志物的发现,对于中药或中药复方研究具有重要意义。以SBP中促血管新生的主要活性成分的发现为例,采用原代人脐静脉内皮细胞模型评价入血成分对内皮细胞增殖活性的影响。对SBP及其26个入血成分进行促血管新生活性研究,结果发现SBP、肉桂醛及人参皂苷Rg3、Rh2具有显著的诱导内皮细胞增殖活性[4]。

随着研究的深入,将现代技术进一步运用到SBP研究中,有助于更深刻、系统地了解其作用机制,挖掘其真正发挥作用的有效成分。采用代谢组学技术结合现代药理研究,揭示SBP组分配伍对急性心肌梗死大鼠预保护作用及多成分协同作用机制。其中,SBP组分为前期入血成分筛选的有效活性成分肉桂酸、麝香酮、蟾毒灵、人参皂苷Rb1、人参皂苷Re、胆酸和冰片,结果显示,SBP组分配伍的作用机制主要包括抑制与急性心肌梗死相关的血小板代谢异常、氧化损伤和炎症。而SBP组分配伍7种单体成分对急性心肌梗死大鼠的预保护作用均不如SBP组分配伍的疗效好,进一步说明了SBP是通过来源于多味药材的多个成分通过协同作用而发挥疗效[13]。由此,这7个成分可以作为SBP的质量标志物。随后利用网络药理学技术和现代药理研究,对SBP治疗心血管疾病的作用机制进行了系统研究[14]。通过计算药物对疾病的网络作用得分,说明SBP治疗心血管疾病的有效性。利用药物靶点或疾病基因对网络全基因进行打分,再计算疾病或药物对信号通路的影响得分,通过分析显著作用的信号通路的生物学过程来揭示SBP对心血管疾病的作用。利用基因芯片数据对使用的方法进行了验证。结果显示,入血成分在SBP全方治疗心血管疾病过程中发挥重要作用。药物通过网络的形式对基因进行调控,从而达到治疗疾病的目的。网络药理学研究进一步验证其入血成分为SBP的有效成分。

2基于化学物质基础中药质量标志物的发现

化学物质基础研究是中药质量标志物的发现过程中必不可少的基础和前提,在中药复方整体研究体系中占据重要地位。它是以中医药理论为指导,运用现代分离分析技术,先确定中药化学成分,再结合药效评价和中药血清药物化学研究确定中药的有效成分。近年来,关于中药质量标志物的发现,集中在对血清药物化学和药动学研究方向。

2.1中药血清药物化学研究

中药血清药物化学是王喜军教授在日本学者田代真一的研究基础上提出的研究方法,即通过研究血清中的外源性物质,观测吸收入血的中药活性物质及其代谢规律,以研究中药在体内药效物质基础和作用规律[15]。血清药物化学这一概念自提出以来,便得到了广泛的







































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