临床药代动力学研究及相关问题ppt课件

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。 药效学 药效指标 起 效 植物 化学 中药效应 组分 中药复方 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 中药方剂的纵向深入研究中药方剂的纵向深入研究 分析分析/ /药代药代代谢组学代谢组学- -生物化学生物化学- -药效学药效学 国家自然科学基金重点项目（ 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。 u基本分析思想包括： u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）； u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； u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 成分类别类别个数 有机酸类类30 糖苷类类17 环烯醚萜类环烯醚萜类10 黄酮类酮类10 苯乙醇苷类类7 醌类醌类4 生物碱类类3 甾酮类酮类3 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 代谢物代谢物化学结构代谢途径 M15-Hydroxymethyl-2-furancarboxylic acid Y(5-Hydroxymethyl furaldehyde)+O M23-Methyl-1H-pyrrole-2,4-dicarboxylic acidY11_C2H4_CH2 M3Oospolide? M42-(1-Hydroxypropan-2-yl)-4-oxocyclopentanecarboxylic acidY7_2 H M5Glucuronic acid? M64-Hydroxybenzamidoacetic acidY3_O+Gly M72-Hydroxy-3-(4-methoxyphenyl)propanoic acidY4+2 H+O+CH2 M8 4-(Methoxycarbonyl)-3-(hydroxymethyl)-1H-pyrrole-2-carboxylic acidY11_C2H4+O M92-(1-Formylethyl)-2-hydroxy-4-oxocyclopentanecarboxylic acidY10_2 H M102,4-Bis(hydroxymethyl)-6-methylenecyclohexanecarboxylic acidY13_H2O Y代表相应的原形成分 M1 1 Vanillactic acidY9+H2O M1 2 1,4a,5,6,7,7a-Hexahydro-1-hydroxy-7- (hydroxymethyl)cyclopenta cpyran-4-carboxylic acidY14_O+2 H M1 3 6,11-Dihydroxy-2,8-undecadienoic acid? M1 4 Homononactinic acid? M1 5 4-Hydroxy-3,5-dimethoxycinnamic acidY9+O+CH2 M1 6 1,4a,5,6,7,7a-Hexahydro-1-hydroxy-6-methoxy-7- methylcyclopenta cpyran-4-carboxylic acidY44_Glc+CH2 M1 7 1,4a,5,6,7,7a-Hexahydro-1,4a-dihydroxy-7- (hydroxymethyl)cyclopenta cpyran-4-carboxylic acidY14+2 H M1 8 (2E,4E)-6,8,11-Trihydroxyundeca-2,4-dienoic acid? M1 9 (E)-8,12-Dihydroxydodec-2-enoic acidY16_O+2 H M2 0 (E)-6,10,11-Trihydroxyundec-2-enoic acid? 脉络宁注射液体内外物质组关联分析 M100 Methyl 6-(hexadecahydro-2,3,5,14-tetrahydroxy-10,13-dimethyl-6-oxo- 1H-cyclopentaaphenanthren-17-yl)-2,5,6-trihydroxy-2-methylheptanoateEDS+O+O+CH2 M1013,6,7,8-Tetramethoxy-3-O-glucopyranoside-4,5-heptahydroxyflavone? M1027-O-E-Feruloylloganic acidY44+Y9_H2O M10311-Cinnamoyl-20-Ac-2,3,11,14,20-pentahydroxypregn-6-oneY74_-+2 H+AC+Y4 M10410-(3,4-Dimethoxy-E-cinnamoyl) geniposidic acidY41+Y9+CH2 M1052,22-O-Diacetyl-2,3,14,20,22,25-Hexahydroxycholest-7-en-6-oneEDS+2 AC M1067-FeruloylloganinY44+Y9_H2O+CH2 M1071-O-Acetyl-3,5-Di-O-feruloylquinic acidY75+2 CH2+AC M108Osmanthuside BY82_2 O M109Pregnane-3,5,6,8,11,12,14,20-octolY74+4 H_- M110 5-O-Glucuronopyranoside-3,4,7-trimethoxy-2- (3,4,5-trimethoxyphenyl)-6-methylchroman-5-olY48+2 H+2 CH2+GA M1112-(1-Hydroxyethyl)-3-hydroxy-5,7-dimethoxy-1,4-naphthoquinone +2 GAY67_-+2 GA M1124-Methoxy-5-O-acetyl scolymosideY81+CH2+O+AC M113Oleanolic acid +2 GA ?Y(Oleanolic acid)+2 GA M114Candidoside Y(Oleanolic acid)_O+2 H+2 Glc+Ara+Xyl M115 3-O-Glucopyranosyl-glucopyranosyl-glucopyranosyl- glucopyranoside-12-oleanene-3,28-diol Y(Oleanolic acid)_O+2 H+4 Glc 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 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 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 on 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。 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） 受试 对象 给药 方式 项目R1Rg1RdReRb1 大鼠口服AUC0- (mg/L*h) 6.0214.122.463.0737.66 j0.0720.1690.2700.0370.452 静注AUC0- (mg/L*h) 2.167.7631.721.45106.44 j0.0140.0520.2120.0100.712 人静滴AUC0- (mg/L*h) 3.355.4523.562.66102.77 j0.0240.0400.1710.0190.746 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 药动学参数整合前整合后 R1Rg1RdReRb1 T1/2(h)1.115.0118.151.8120.1518.88 Tmax(h)0.710.750.880.790.830.79 Cmax(g/mL)2.9376.4242.3561.5145.0854.11 AUC(0-)( g/mL*h)6.01814.10422.4583.07437.66225.33 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 大鼠静脉注射10mg/kg的血塞通注射液后整合前后药时曲线图 药动学参数整合前整合后 R1Rg1RdReRb1 T1/2(h)1.674.0319.250.7222.1622.40 CL(L/h/kg)5.221.910.4610.720.120.14 AUC(0-)( g/mL*h)2.1617.76431.7261.449106.43684.83 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脑中风病人群体药代/ /药效研究药效研究 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 药动学参数 整合前 整合后 R1Rg1RdReRb1 T1/2(h)1.972.0625.491.3031.3728.1 CL(L/h/kg)9.5724.641.368.031.690.068 AUC(0-)( g/mL*h)3.355.4523.562.66102.77100.81 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脑中风病人群体药代/ /药效研究药效研究 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 Index 1 PT prolong ratio (PT%) TT prolong ratio (TT%) APTT prolong ratio (APTT%) Fib inhibit ratio (Fib%) Index 2 Dosage (mg/kg) Integrated concentration 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: 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 Best infusion ratio 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 中药制剂 临床疗效评价多组份药代评价 PK-PD结合 整合PK参数 调整给药方案 临床疗效终点评价 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 多成分 多靶点效应 血管保护 扩张冠脉 降低耗氧量 强心作用 综合作用评价 特异药效 作用弱 临床疗效确切 ？ 代谢组变化代谢组变化 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 MCR或积分 多变量数 据分析 SIMCA 样品样品 加加 入入 内内 标标 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：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、可靠性强。右上侧：色谱图中的数个峰经校正、重新排列、解析和拆分后情形，不排列、解析和拆分后情形，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。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