1、中药复杂组份药代动力学与 整体药效研究的探索,王广基 教授中国药科大学,体 内 处 置,中药药代动力学研究可以阐明中药多组分体内处置过程、解释中药的体内药效物质基础等问题。,药代动力学研究,中药复杂组份药代动力学研究,经典药代动力学,细胞分子 生物学的介入,中药复杂体系 药代动力学,数学模型与 动力学参数,代谢酶与 转运体,符合中医药理论 的整体动力学,中药药效物质基础研究：体内与体外的结合，药代与药效研究的结合； 中药药代动力学研究：多组份药代动力学的整体表征； 中药药效研究：整体综合效应的表征 三者应为有机联系的整体,中药PK/PD研究的关键科学问题,整体研究设想,国家自然科学基金重点项目
2、（ 30630076 ）、面上项目（ 30572228 ）及“十一五”支撑计划中医药专项（ 2006BAI08B04-05 ）资助,报告内容,中药体内外物质组的初步探索 中药整体药效作用的代谢组学研究 中药多组份整合药代动力学研究,基于体内外物质组思想的 中药药效物质基础研究,基本假设：中药药效作用取决于进入体循环及靶器官的原形成分与代谢产物的组合，即体内物质组； 中药的药效物质基础研究应从单纯的中药/制剂成分分离筛选转向体内成分组的研究，并建立体内外成分组的网络关系。,脉络宁注射液体内外 物质组的初步探讨,脉络宁注射液的制剂成分组分析 动态血浆成分组分析 体外成分组与体内成分组的关联分析,脉
3、络宁注射液的制剂成分分析,目前，脉络宁注射液中所含成分已知的仅有绿原酸，咖啡酸等几种有机酸类成分，难以解释其临床疗效； 对于中药制剂中所含未知成分的快速分析，目前尚缺乏相应的策略和技术； 我们基于高分辨LC-MS-IT-TOF技术，建立了一种具有普适性的中药制剂/提取物中复杂成分的快速分析鉴定方法。,基本分析思想包括： 利用TOF的精确分子量功能，预测成分的化学式，在网络/光盘成分库中进行查寻符合的结构式（几十个几百个不等）； 基于所有碎片离子，应用自编的（基于Matlab平台）的共有离子搜寻软件，根据共有离子信息对化合物进行分类与桥接； 确定共有离子化学结构，根据亚结构信息，对数据库中所获得
4、的候选结构进行再筛选，进而根据碎裂规律推测化合物结构。,脉络宁注射液的制剂成分分析,脉络宁注射液的制剂成分分析,分析策略 Anal Chem,2008;80:8187-94,脉络宁注射液的制剂成分分析,LC-MS-IT-TOF技术从脉络宁中检出87种成分,脉络宁注射液的制剂成分分析,脉络宁注射液成分分类,脉络宁注射液的制剂成分分析,脉络宁注射液动态血浆成分分析,从血浆中共鉴定出175种成分，包括60种原形成分及115种代谢产物，其中一半以上成分具有明确的血浆移行消长规律,脉络宁注射液动态血浆成分分析,为原形成分，为代谢产物，4h后体内可检出成分多为代谢物,脉络宁注射液血浆中原形成分的动态移行规
5、律,脉络宁注射液动态血浆成分分析,脉络宁注射液动态血浆成分分析,脉络宁注射液血浆中代谢物的动态移行规律,体内外成分组的关联分析策略,药后血浆 指纹谱,空白血浆 指纹谱,药源性 指纹谱,制剂 指纹谱,原形 成分组,代谢 产物组,制剂 成分组,代谢物归属与 确定代谢途径,不同时相 药效物质组,现正在编写相应的化学信息处理软件，包括差示谱分析 软件及代谢物与原形成分关联分析软件,脉络宁注射液体内外物质组关联分析,Y代表相应的原形成分,脉络宁注射液体内外物质组关联分析,脉络宁注射液体内外物质组关联分析,对其中80%以上的代谢物成功地进行了代谢途径推断及与原形成分的关联分析,小 结,建立了一种具有普适性
6、的体内外中药复杂组份鉴定方法（脉络宁，生脉等）； 初步建立了中药体内外物质组的信息处理技术，尝试了体内外物质组的关联研究； 如何进行体内物质组的药效评价，需要探索新的研究思路,中药多组份整合药代动力学研究 与临床合理用药,关键难点：中药含有多个有效组份，各自有不同的药代动力学特征，单一成分特征不能用于表征中药的整体行为； 如何定量描述中药组份的整体药代动力学特征，是中药药代动力学研究的关键科学问题之一； 我们在2006年国家自然科学基金重点项目（ 30630076 ）中明确提出了“中药多组份整合药代动力学”研究的创新思路。,中药多组份药时曲线拟合,药代模型拟合,各成分PK参数,整合PK参数,中
7、药多组份整合药代动力学研究,中药多组份整合药代动力学研究,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
8、properties for TCM,Clinical PK studies and dosage regimen design,血塞通注射液的多组份整合 药代动力学研究与临床给药方案设计,临床适应症: 脑中风, 冠心病 药理活性: 抗凝血，抗氧化，扩张血管，增加脑血流量等； 给药方案: 静滴, 200-400 mg/天,实际临床给药剂量200-1600mg/天不等，医生多根据临床经验判断,血塞通注射液主要活性成分 （Markers）的确定,定性定量分析所含成分药效活性筛选评价 体内外抗血小板聚集作用 血管内皮细胞保护作用,血塞通主要活性成分的定量分析,Li X Y, Wang GJ, Sun
9、 JG,et al. Biol. Pharm. Bull. 30(5):847-51(2007),5种成分含量占总量的80%以上,血塞通及主要成分的体外 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 o
10、n rBMECs damaged by hydrogen peroxide,Pretreatment Post damage,血塞通及主要成分的血管内皮细胞保护作用,LDH determination reached same results,Li X Y, Sun JG, Wang GJ, et al. Chin. Pharm. Bull. 23(8):1030-34, (2007),Pretreatment Post damage,血塞通及主要成分的血管内皮细胞保护作用,人参皂苷 Rb1,Rg1,Rd, Re 和三七皂苷 R1 为血塞通所含的主要组份，且具有与血塞通注射液相似的药效活性。
11、人参皂苷 Rb1,Rg1,Rd, Re 和三七皂苷 R1可作为血塞通注射液药代动力学研究的 Markers。,小 结,LC-MS法同时测定血浆中5种皂苷成分,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法同时测定血浆中5种皂苷成分,iv: 10mg/kg,静注给药后各成分药代动力学,ig: 300mg/kg,灌胃给药后各成分药代动力学,各成分PK参数各异,基于AUC0- 自定义权重系数的 三七总皂苷多组份整合药代动力学研究,原理与依据,*评价药物在吸收机体内吸
12、收的重要指标,AUC0-,*反映了药物在机体内的曝露程度,*符合中药药代动力学研究的“整体观”思想,*多数情况下与药效作用呈正相关,权重系数的计算,j 分别代表三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、Rd、Re和Rb1,其中：,整合浓度计算公式为：,基于AUC0- 自定义权重系数的 三七总皂苷综合浓度的计算方法,结果,1、基于AUC0-自定义的整合权重系数（j）,血塞通注射液在大鼠及健康志愿者体内的AUC0-及相应的权重系数(j),结果,2、整合前后的药动学参数及药-时曲线,大鼠口服给予300mg/kg的三七总皂苷后整合前后药时曲线图,大鼠口服给予300mg/kg三七总皂苷后各成份整合前后药动学参数,大
13、鼠静脉注射10mg/kg的血塞通注射液后整合前后药时曲线图,大鼠静脉给予10mg/kg血塞通注射液后各成份整合前后药动学参数,结果,大鼠PK/PD 相关性分析,Good PK/PD match,血塞通注射液临床药代动力学研究及给药方案设计,健康志愿者整合药代动力学研究 脑中风病人群体药代/药效研究,健康志愿者静脉注射400mg/kg的血塞通注射液整合前后药时曲线图,健康志愿者静脉给予400mg血塞通注射液后三七总皂苷各成份整合前后药动学参数,结果,伦理委员会论证，57个脑中风病人，收集流行病学数据 800 mg/天，连续给药14天，于第7, 14天药后1 h或3 h取血5mL，测定血药浓度，并
14、于药后第14天取全血测定凝血四项（PT, TT, APTT and Fib）,脑中风病人群体药代/药效研究,R1, Rg1, Rd, Re 及 Rb1 血药浓度数据,脑中风病人血塞通注射液整合血药浓度数据,脑中风病人血塞通注射液群体药代动力学参数,血塞通注射液药动/药效相关性分析,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,1
15、5-40g/mL can make good results, 25-35 g/ml are the best,整合浓度与药效作用的相关性,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,给药剂量与药效作用的相关性,基于SAAM软件的药代动力学 建模与预测,根据前述结果， 建立静注二房室模型,所用数据:
16、PPK 参数:k10, k12, k21;静滴速率; 整合浓度;给药剂量: 200, 400, 800 and 1200mg/天,不同给药剂量与滴注速率的拟合曲线,Optimized Dosage: 12-17mg/kg (800-1200mg/day) Optimized Infusion ratio: 10-14mg/min,多剂量给药药代动力学模型预测,The actual determined concentrations correlated well with the predicted concentrations,模型拟合,中药多组份整合药代动力学与 临床合理用药,中药多组份整
17、合药代动力学能够定量描述中药的整体药代动力学特征，在指导临床给药方案设计中具有实际意义；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 结,基于代谢组学的中药整体药效研究,代谢组是生物体整体功能状态的“生化表型”，因而对于表征中药“多组份、多靶点弱效应协同、有机整合整体效应”具有突出优势,国家自然科学基金面上项目（ 30572228 ）及 “十一五”支撑计划中医药专项（ 2006BAI08B04-05 ）资助,基于GC/MS测定技术的代谢组学研究方法,衍生化,气相质谱分析,转换为数据文件
18、MCR或积分,多变量数据分析SIMCA,样品,加入内标,三维数据谱图。 X(左_右):保留时间, Y(前_后):荷质比数, Z(上_下): 峰强度.,提取,模型识别,数学模型,分类、预测、诊断,生物标志物,GC-TOF/MS代谢组学研究方法,GC-TOF/MS代谢组学研究技术,可在15min内鉴定出600个以上的内源性小分子化合物,Anal Chem. 2005;77(24):8086-94.,方法优势：可对成批谱图同时进行处理；将人工不能分开的重叠峰解析出来；有效剔除外源性干扰，消除了假阳性结果。数据处理速度快，谱图解析能力和可靠性强。右上侧：色谱图中的数个峰经校正、重新排列、解析和拆分后情
19、形，不同的颜色表示不同化合物，包含最终化合物鉴定的信息的。,专业数据处理方法,人参总皂苷调节血压作用的 代谢组学研究,自发性高血压大鼠模型（SHR）：连续给予人参总皂苷8周，研究动态代谢组变化，并与相应的化学降压药相比较。,人参总皂苷和西药的降压作用 以及停药后续效果,人参总皂苷停药后具有较明显的持续降压和后续降压效果,10周停药,给药10周后停药,黄芪,人参总皂苷,卡托普利,氨氯地平,正常组,高血压组,人参组,人参总皂苷治疗后对SHR代谢组的影响,W表示正常对照（WKY）；G为人参治疗组；S为模型组（SHR大鼠）人参总皂苷治疗第2、4、6、8周,中西药对代谢组影响的比较 （给药后8周数据）,
20、正常对照组,人参组,高血压组,西药组,黄芪组,用药后对体内Biomarkers的调节,从总共166个响应变量中， 剔除与研究无关的因素后，筛选出SHR与WKY有显著性差异的化合物36个； 统计分析，发现人参总皂苷能调节36个化合物中的20个接近正常，28个靠近 提示人参总皂苷可能调节代谢组向正常状态恢复，起到“纠偏”的作用，且这一作用明显优于只具有单纯降压作用的化药。,小 结,高血压多属“肝阳上亢”证，中医临床并不推荐对高血压病人使用人参类补益药治疗，但我们的研究结果表明人参制品能够调节高血压失衡的代谢组，提示可能有益于高血压病人的治疗； 对临床高血压病人采用中西药联合治疗，利用西药快速降压（治标）及中药调节机体功能状态（治本）的作用特点，“标本并治”，有效降低高血压诱发的各种心脑血管事件的发生率，是一种值得探索和深入研究的临床治疗模式。,展 望,中药方剂的纵向深入研究,致 谢,国家自然科学基金重点项目“中药复杂药效物质 基础确证及整体药代动力学研究新思路与方法 （ 30630076 ）； 面上项目“代谢组学与人参双向调节血压作用新 机制探索”（ 30572228 ）； “十一五”支撑计划中医药专项“生脉方”作 用机理和配伍评价方法研究（ 2006BAI08B04-05 ）,Thank you very much for you attention,
