中药血清药理学_血清药物化学研究进展_安莉萍

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综述

中药血清药理学、血清药物化学研究进展

安莉萍1,窦志华2*,候金燕1 (1.南京中医药大学药学院,南京 210046;2.南通大学附属南通第三医院药剂科,江苏 南

通 226006)

关键词:中药血清药物化学;血清药理学;血清指纹图谱

中图分类号:R96, R914 文献标识码:A 文章编号:1672-2981(2013)07-0521-04doi:10.7539/j.issn.1672-2981.2013.07.012

基金项目:江苏省高校自然科学基础研究项目(编号:08KJB360009);江苏省中医药局中医药科学技术研究专项课题(编号:

HZ07071);江苏省药学一施贵宝医院药学科研项目(编号:JS2012-04)。

作者简介:安莉萍,女,在读硕士研究生,主要从事中药药效物质基础,Tel :(0513)85116027,E-mail :anlipinggirl1987@https://www.360docs.net/doc/7c1941274.html, *通讯作者: 窦志华,男,博士,主任中药师,主要从事中药药效物质基础、临床药学与药事管理工作,E-mail :zhihuadou@https://www.360docs.net/doc/7c1941274.html,

中药药效物质基础是中药研究的核心,也是中药现代化的关键,但由于中药化学成分的复杂性以及有效成分对机体作用的协同性,中药药效物质基础研究十分困难,目前还没有一种理想的研究方法,已成为制约中医药现代化发展公认的瓶颈问题[1]。寻找适合中药复杂体系的研究方法,阐明中药药效物质基础,一直是中药研究的关键科学问题,这已列入国家中长期科学和技术发展规划纲要、“重大新药创制”科技重大专项和中医药创新发展规划纲要相关领域和主题的重要内容[2]。

现今国内外中药药效物质基础的主流研究模式是化学分离后逐个进行活性测试或活性导向下的追踪分离[3],所确定的成分是否是药效的代表性成分有待商榷[4]。首先,中药是多成分、多靶点的复杂体系,所体现的治疗效果也往往是多种成分作用于不同靶点的整合结果,这也是中药的特色和优势[5],采用传统方法进行成分分离后,彼此的相互整合作用消失,割裂了中药的整体性[6]。更重要的是,中药传统的口服给药形式决定了只有被吸收进入体内的物质才能产生活性,且吸收进入体内发挥作用的并非一定是原形成分,也可能是其代谢产物[7],如大多数原生苷是前药,其在人体内的生物转化产物或代谢产物发挥生物学作用[8]。有研究发现赤芍所含的芍药苷在体内代谢成芍药苷代谢素-Ⅰ产生活性[9],且芍药苷和芍药内酯苷在体内可以相互转化[10]。1 血清药理学、血清药物化学研究方法的提出

基于“含药血清”的中药效应物质研究策略首先由日本学者田代真一于20世纪80年代提出[11],该策略包括“血清药理学(Serum Pharmacology )”和“血清药物化学(Serum Pharmacochemistry )”研究。所谓“含药血清”是指给动物或人服用药物后一定时间采血、分离的血清,该血清中含有原形药物成分及其代谢产物,窦志华[12]所在的课题组将其统称为“血中药源性成分”;“血清药理学”指将含药血清作用于体外细胞模型进行药效评价;“血清药物化学”指采用现代分析方法对含药血清中的药源性成分进行定性定量分析。国内有关含药血清的报告始见于1994年,国家对此类研究非常重视并给予扶持,国家中医药管理局、国家自然科学基金先后列为重点研究项目[13-14]。

虽然在吸收进入血液的直接物质基础中,并非所有的化学成分都为有效成分,但与中药中的化学成分相比,因经过胃肠道的处理、筛选和过滤,成分的种类和数目已大大减少,缩小了中药药理研究的靶向成分范围,这样大大简化了中药的复杂体系[15]。只对血中药源性成分进行分离鉴定,不仅减少了工作量,且在其指导下对化合物进行活性导向分离,也降低了盲目性[16]。有关专家指出,基于体内过程发现中药效应物质是一个符合客观实际的策略[8]。也有专家认为,中药发挥作用的直接物质存在于体内,并且具有数目相对有限、能被现代分析仪器定性定量测定等特点[17]。因此,血清药物化学是近年来迅速发展起来的研究中药药效物质基础较为科学的一种方法[18]。2 血清药理学研究

针对不同研究对象,首先要解决供体动物的选择、给药方案、采血时间等“含药血清”的制备方法问题,因为不同种属、年龄的动物对药物吸收的差异,不同给药剂量、采血时间造成的血药成分、浓度的差异,加上血清内源性成分的干扰,给血清有效成分的分离、鉴定造成了较大的困难[1],如若忽视这些问题或处理不当,都会影响研究的真实性和可信性,从而使研究的重复性降低[19]。2.1 含药血清供体动物的选择

为了提高实验结果的可靠性,缩小或避免动物血清以及动物血清和人类血清之间的理化、生物等特性上的差异,应选用与人类生物学特性近似的动物制备含药血清,最大限度的模拟体内环境[20-21]。目前多选用大鼠和家兔。谢长等[22]在研究菝葜抗炎活性部位时,发现健康动物无法阐释病理状态下药物入血的活性成分以及活性成分代谢过程。选择健康动物还是模型动物要依据药效实验的结果确定。2.2 给药方案的设计

现代方式是提高给药剂量为原方药剂量的3~20倍,针对目标成分连续给药5~7个半衰期,或以主要成分的“平均稳态浓度”为指导,确定给药时间。也可以依据“给药剂量=临床常用量×动物等效剂量系数×培养基内的稀释度”的方法计算,或临床日用量的5、10、30倍等[23],但是此法对药味多、剂量大的复方不适用。按照新药药理研究的技

术要求设计剂量给药,将含药血清制成冻干粉给实验动物灌服,不仅提高实验动物血中的含药浓度,且有利于血清的储藏保存,使能够在动物血清中达到需要的浓度[24]。

目前文献中有多种给药方案[25],如2次给药法(间隔2 h或4 h,末次给药后1 h采血)、3次给药法(连续灌胃3次,第1、2次间隔2 h,第2、3次间隔4 h,末次给药后2 h采血)、7~10 d给药法(每日灌胃1次,连续灌胃7~10 d)。由于中药及其复方成分复杂,不同成分给药后半衰期很难测定,尽管不同的文献有不同的报道,但最终目的是尽量使取血时间落在血药浓度最高峰期间。

2.3 血液的采集

由于中药成分复杂,不同药物成分达峰时间不同,故对于采血时间很难有一个统一标准。理想的采血时间应落在血药浓度的高峰期,这样能够避免由于有效物质尚未吸收或代谢殆尽而造成的假阴性结果[26]。李仪奎等[27]对大量的中药药物动力学参数进行分析后,提出的一种通行的给药方案:2次?d-1,连续给药3 d,末次给药后1 h采血。一般来说,采血时间多集中在末次给药后0.5~3 h,但中药成分复杂,含药血清有可能随着时间的延续而转化为药物代谢血清,同时也可能会有相当一部分药物成分血药峰浓度已过或是尚未达到。总的来说要依据实验动物消化生理特点和中药吸收转化特点确定取血时间范围。

有学者查阅大量我国发表的有关“血清药理学”的论著,发现绝大部分其实是“血浆药理学”[28];也有学者提出“血浆药理学”优于“血清药理学”[29]。罗琳等[30]采用高效液相方法测定大鼠灌胃复方五仁醇胶囊后含药血清和血浆中的五味子醇甲和五味子乙素,结果发现血浆中的成分含量明显高于血清。但也不全盘否定血清药理学方法,因为中药成分十分复杂,有些用血清与血浆可能无多大差别[29],因此,取血成分也成了中药药理学研究的重要目标。

2.4 血液样品的处理

由于血清样品中内源性杂质多,样品浓度低,样品量受限,所以一般须经过分离、纯化和富集后再测定。目前,常用的处理方法[27]包括有机溶剂萃取法,沉淀蛋白法(有机溶剂、重金属盐、有机酸等沉淀蛋白法),热水浴法,固相萃取法及超滤法等方法,这些方法的目的都是使血中移行成分被高度富集,干扰成分被尽量去除。通过比较不同的处理方法,最终选择最佳的血清处理方法。

2.5 正交试验在含药血清制备中的应用

王宏军等[31]利用响应面法考察了采血时间、给药浓度、给药次数对银翘天甘含药血清中绿原酸、连翘苷含量的影响,优化了银翘天甘含药血清的制备工艺。但目前含药血清的制备研究多数采用药效指标考察,已较少考虑化学指标,且忽视各影响因素的交互作用。窦志华[32]所在的课题组以动物是否造模、给药间隔时间、取血时间、取血成分为考察因素,以含药血清对损伤肝细胞增值及丙氨酸氨基转移酶泄漏的影响及含药血清中五味子乙素的含量为考察指标,采用药理和化学指标相结合加权评分的正交试验,考察了茵陈蒿汤含药血清的制备方法。

3 血清药物化学研究

血清样品分析常用的方法有气相色谱法、气质联用法、高效液相色谱法、液-质联用法、毛细管电色谱法、薄层扫描法、分光光度法、原子吸收光谱法等现代分析方法。通常采用建立中药及其复方的提取物指标性成分的HPLC测定方法,然后在相同条件下,测定对照品、含药血清、空白血清的指纹图谱,分析比较中药、空白血清、含药血清3组的指纹图谱,运用HPLC-DAD、HPLC-DAD-MS/MS等多种成熟的分析技术,对含药血清中出现的移行成分进行归属和结构解析等研究,对部分成分进行鉴定。但由于中药进入体内的化学成分的理化性质各异、吸收部位或吸收速率不同、进入体内的方式也不一致,因而给药后血清药物成分并非固定不变,且随着时间变化可能发生组分变化。因此,对不同时间采血点的血清指纹图谱进行分析,找出整个入血成分谱在体内的经时变化过程,建立血清药物化学动态图谱来反映中药化学成分群在体内的动态变化规律及其与药物原型成分之间的相关性很有必要[33]。且随着分析技术的迅速发展,特别是超高效液相色谱质谱联用技术的应用,现可以实现生物体内微量中药成分的在线分离和鉴定[34-35],在其基础上,运用适当的质谱数据处理方法,进而快速、准确地研究确定血清中药效成分[36]。

适合于从整体上分析复杂化学物质组成稳定性的中药指纹图谱已成为国内外广泛接受的质量评价模式,同样是中药血清药物化学研究的重要手段[37]。以往同类研究仅用1只动物的含药血清来确认入血成分,指纹图谱共有峰的确定可以排除动物个体差异引起的对药物处置过程的差异[26]。窦志华[38]所在的课题组首次参照《中药注射剂指纹图谱研究的技术要求(暂行)》,以复方五仁醇胶囊为研究对象建立了中药复方含药血清指纹图谱,该研究比较了10批含药血清与空白血清的色谱图,发现13个峰是各批含药血清共有的,因此确定这13个峰为共有指纹峰,并将含药血清色谱图与体外制剂及对照品色谱图比对,鉴定了其中3个成分。

4 血清药理学与血清药物化学相结合的研究

含药血清指纹图谱能够表征含药血清中药源性成分物质数、物质量和组成比例差异的整体情况,这些差异都会对效应产生影响,运用数据处理技术将指纹图谱数据和药理学数据进行关联,建立疗效和化学成分的相关性,进而揭示产生效应的物质基础。

窦志华课题组[39]在国内较早提出了“血清药理学”与“血清药物化学”研究相结合,通过含药血清谱-效关系分析探讨中药药效物质基础的新思路,并应用该方法初步阐明了复方五仁醇胶囊保肝作用的药效物质基础。顾英等[40]也通过研究芍药甘草效应组分血清指纹图谱与药效的相关性,发现芍药苷、甘草黄酮效应组分部分色谱峰峰面积与镇痛作用的相关系数较大,血清中代谢产物的色谱峰峰面积与镇痛作用的相关系数较大,提示以上成分与镇痛作用有关。所以中药入血成分研究中将血清药理学和血清药物化学相结合,为药物临床前安全性和有效性评价提供重要的药动学依据。

血清药理学和血清药物化学相结合,有望将传统中药指纹图谱的“色谱化学特征”推进到“色谱药效特征”,有望从细胞分子水平揭示色谱中群体指纹峰与整体疗效的作用机制,进而从根本上揭示中药特定的药理作用机制以及创新药效研究体系[41]。

5 展望

中药血清药物化学是以中药化学、药物分析、生物药剂学、实验动物学、中药药理学等学科为基础的,在某种程度上科学、客观地分析中药及其复方的物质基础和中药复方配

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伍的规律等,为中药质量标准制定、中药新药开发提供一条新的方法。应用血清药物化学方法研究的通塞脉微丸复方[42]、八珍汤[43]、地黄饮子[44]、驱虫斑鸠菊[45],应用血清药理学方法研究的痰瘀同治方[46]、牛黄参[47]、金欣口服液[48]以及2种方法相结合研究的虎杖[49]、板蓝根[50]都是此种方法广泛应用、强大生命力的的体现。同时该方法也存在着一定的局限性:首先,药物活性成分含量与仪器检测精密度的矛盾。对于活性成分含量低的药物,入血成分可能含量更低,若检测仪器的灵敏度不高是无法检测出此活性成分的存在,进而影响对药物活性成分的推测及筛选。其次,人与动物的肠道菌群不同,所以血清提供者最好是人,但足够血液的采集还会有些困难。总的来说,中药血清药理学与中药血清药物化学强大的生命力和应用价值,随着现代研究分析方法的不断完善以及相关学科的发展,最终将为中药物质基础研究提供强有力的工具,推动中药现代化的发展。

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(收稿日期: 2013-02-03; 修回日期: 2013-02-26)

超高效液相色谱-质谱联用技术在中药指纹图谱中的应用

聂平1,2,肖炳燚2,罗晖明2,李文莉2* (1.湖南中医药大学药学院,长沙 410208;2.湖南省食品药品检验研究院,

长沙 410001)

关键词:超高效液相色谱-质谱联用技术;指纹图谱;中药质量控制

中图分类号:O657.63 文献标识码:A 文章编号:1672-2981(2013)07-0525-04doi:10.7539/j.issn.1672-2981.2013.07.013

基金项目:湖南省食品药品检验研究院科技孵化基金(No.2012F008);湖南省中医药管理局科研基金资助项目(No.201263)。

作者简介:聂平,女,硕士,主要从事药物分析研究,E-mail :nieping101@https://www.360docs.net/doc/7c1941274.html, *通讯作者:李文莉,女,硕士,主任药师,主要从事药物分析研究,Tel :139********,E-mail :1838675867@https://www.360docs.net/doc/7c1941274.html,

作为一种新的现代技术分析手段,超高效液相色谱-质谱(ultra performance liquid chromatography-mass spectrome-try ,UPLC-MS )联用技术在分离效能、灵敏度和专属性等方面都有着巨大的优势,展现出强大的定性、定量分析能力,从而在药物分析特别是中药分析得到广泛的运用。中药是世界医药宝库中的瑰宝之一,尽管中药的现代化取得了一定的进展,但与中药走出国门的迫切要求尚有差距。中药指纹图谱技术是目前公认的中药质量控制的有效方式之一,而中药质量控制现代化又是中药现代化、迈出国门的关键之一[1]。本文综述了近几年使用超高效液相色谱-质谱联用技术在中药指纹图谱领域所取得的进展,以期为中药指纹图谱的深入研究提供线索和参考。1 超高效液相色谱-质谱

超高效液相色谱-质谱(UPLC-MS )是一种结合了超高效液相色谱的高性能物理分离能力和质谱特有的质量分析能力,同时具有很高的灵敏度和选择性的一种联用分析技术[2]。超高效液相色谱(UPLC )采用小颗粒填料色谱柱(粒径<2 μm )和超高压系统(压力>105 kPa ),可以显著改善色谱峰的分离度和检测灵敏度,又可以显著地缩短了分析周期[3]。同时,UPLC 也是质谱检测器的最佳液相色谱入口,一方面,UPLC 系统达到最佳线速度时,其流动相流速一般在0.25~0.50 mL ?min -1,这与质谱能承受的流速更加匹配(API 接口一般能承受0.20 mL ?min -1),使离子化效率增加;另一方面,UPLC 的分离度比HPLC 有很大提高,其色谱峰扩展很小,峰浓度很高,这不仅有利于化合物的离子化,也有助于与基质杂质分离,在一定程度上能降低基质效应,从而使灵敏度和重现性得到提高[4-7]。此外,与传统的高效液相色谱和质谱联用(HPLC-MS )相比,UPLC-MS 系统显著提高了定量分析的重复性、可靠性以及定性分析的准确性。UPLC 与MS 联用可使待分析组分基于物质在流动相中分配差异和带电粒子质荷比的两相之间差异而达到二维分离,可以最大限度的充分发挥两者的优势,具有了卓越的分离性能和高通量的检测水平,已成为复杂体系分离分析以及化合物结构鉴定的良好平台。该技术现已运用于药物分析领域,在中药质量控制领域的中药指纹图谱研究也渐渐兴起[8 -10]。2 中药指纹图谱

鉴于中药成分的复杂性,多数中成药及中药材的质量控制尚未得到国际认可,从而阻碍了中药的现代化和国际化。近年来,中药指纹图谱正逐步成为控制中成药和中药材质量的有效手段[11]。美国食品及药品管理局(FDA )于2000年在关于植物药和其相关产品的质量控制部分鉴别项下就在指导草案中就包含了指纹图谱这一概念[12]。其后,欧盟草药药品注册指南、卫生组织(WHO )在其植物药评价技术指南中也提出了运用指纹图谱来检测中药和相关产品的质量[13-14]。

中药指纹图谱(? ngerprints of traditional Chinese medi-

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