中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索

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5/8/20241中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/20242中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/20243中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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

5/8/20244中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索整体研究设想中药方剂的纵向深入研究分析/药代代谢组学-生物化学-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5/8/20245中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/20246中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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。5/8/20247中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/20248中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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。5/8/20249中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索基本分析思想包括：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5/8/202410中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索脉络宁注射液的制剂成分分析分析策略AnalChem,2008;80:8187-94

5/8/202411中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/202412中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索脉络宁注射液的制剂成分分析脉络宁注射液成分分类5/8/202413中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索脉络宁注射液的制剂成分分析成分类别个数有机酸类30糖苷类17环烯醚萜类10黄酮类10苯乙醇苷类7醌类4生物碱类3甾酮类35/8/202414中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/202415中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索脉络宁注射液动态血浆成分分析Ｐ为原形成分，Ｍ为代谢产物，4h后体内可检出成分多为代谢物5/8/202416中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/202417中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/202418中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/202419中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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-furancarboxylicacidY(5-Hydroxymethylfuraldehyde)+OM23-Methyl-1H-pyrrole-2,4-dicarboxylicacidY11_C2H4_CH2M3Oospolide?M42-(1-Hydroxypropan-2-yl)-4-oxocyclopentanecarboxylicacidY7_2HM5Glucuronicacid?M64-HydroxybenzamidoaceticacidY3_O+GlyM72-Hydroxy-3-(4-methoxyphenyl)propanoicacidY4+2H+O+CH2M84-(Methoxycarbonyl)-3-(hydroxymethyl)-1H-pyrrole-2-carboxylicacidY11_C2H4+OM92-(1-Formylethyl)-2-hydroxy-4-oxocyclopentanecarboxylicacidY10_2HM102,4-Bis(hydroxymethyl)-6-methylenecyclohexanecarboxylicacidY13_H2OY代表相应的原形成分5/8/202420中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索M11VanillacticacidY9+H2OM121,4a,5,6,7,7a-Hexahydro-1-hydroxy-7-(hydroxymethyl)cyclopenta[c]pyran-4-carboxylicacidY14_O+2HM136,11-Dihydroxy-2,8-undecadienoicacid?M14Homononactinicacid?M154-Hydroxy-3,5-dimethoxycinnamicacidY9+O+CH2M161,4a,5,6,7,7a-Hexahydro-1-hydroxy-6-methoxy-7-methylcyclopenta[c]pyran-4-carboxylicacidY44_Glc+CH2M171,4a,5,6,7,7a-Hexahydro-1,4a-dihydroxy-7-(hydroxymethyl)cyclopenta[c]pyran-4-carboxylicacidY14+2HM18(2E,4E)-6,8,11-Trihydroxyundeca-2,4-dienoicacid?M19(E)-8,12-Dihydroxydodec-2-enoicacidY16_O+2HM20(E)-6,10,11-Trihydroxyundec-2-enoicacid?脉络宁注射液体内外物质组关联分析5/8/202421中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索M100Methyl6-(hexadecahydro-2,3,5,14-tetrahydroxy-10,13-dimethyl-6-oxo-1H-cyclopenta[a]phenanthren-17-yl)-2,5,6-trihydroxy-2-methylheptanoateEDS+O+O+CH2M1013,6,7,8-Tetramethoxy-3'-O-glucopyranoside-4',5-heptahydroxyflavone?M1027-O-E-FeruloylloganicacidY44+Y9_H2OM10311-Cinnamoyl-20-Ac-2,3,11,14,20-pentahydroxypregn-6-oneY74_---+2H+AC+Y4M10410-(3,4-Dimethoxy-E-cinnamoyl)geniposidicacidY41+Y9+CH2M1052,22-O-Diacetyl-2,3,14,20,22,25-Hexahydroxycholest-7-en-6-oneEDS+2ACM1067-FeruloylloganinY44+Y9_H2O+CH2M1071-O-Acetyl-3,5-Di-O-feruloylquinicacidY75+2CH2+ACM108OsmanthusideBY82_2OM109Pregnane-3,5,6,8,11,12,14,20-octolY74+4H_-----M1105-O-Glucuronopyranoside-3,4,7-trimethoxy-2-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-6-methylchroman-5-olY48+2H+2CH2+GAM1112-(1-Hydroxyethyl)-3-hydroxy-5,7-dimethoxy-1,4-naphthoquinone+2GAY67_-----+2GAM1124'-Methoxy-5-O-acetylscolymosideY81+CH2+O+ACM113Oleanolicacid+2GA???Y(Oleanolicacid)+2GAM114CandidosideY(Oleanolicacid)_O+2H+2Glc+Ara+XylM1153-O-Glucopyranosyl-glucopyranosyl-glucopyranosyl-glucopyranoside-12-oleanene-3,28-diolY(Oleanolicacid)_O+2H+4Glc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5/8/202422中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/202423中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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ＰＫ特征不能用于表征中药的整体ＰＫ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。5/8/202424中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/202425中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索中药多组份整合药代动力学研究TCMIdentifyingMultiplemarkersCombinedanalytical,PKandPDmethodsDevelopingbioanalyticalmethodStandards:abundantcontent,exactPDeffectsandsatisfiedplasmaconcentrationsPKandPDstudiesPKandPDpropertiesforeachmarkerIntegratedModelsHolisticPKpropertiesforTCMClinicalPKstudiesanddosageregimendesign5/8/202426中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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,200-400mg/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5/8/202427中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/202428中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索血塞通主要活性成分的定量分析LiXY,WangGJ,SunJG,etal.Biol.Pharm.Bull.30(5):847-51(2007)5种成分含量占总量的80%以上5/8/202429中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索血塞通及主要成分的体外

抗血小板聚集作用TPNSandginsenosideRd,Rb1showgoodandconcentrationdependentinhibitoryeffectonplateletaggregationinducedbyADP-2Na(n=6)5/8/202430中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索MTTstudyshowTPNSanditsmajorcomponentsexceptRepossessprotectingroleonrBMECsdamagedbyhydrogenperoxidePretreatmentPostdamage血塞通及主要成分的血管内皮细胞保护作用5/8/202431中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索LDHdeterminationreachedsameresultsLiXY,SunJG,WangGJ,etal.Chin.Pharm.Bull.23(8):1030-34,(2007)PretreatmentPostdamage血塞通及主要成分的血管内皮细胞保护作用5/8/202432中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索人参皂苷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5/8/202433中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索LC-MS法同时测定血浆中5种皂苷成分5/8/202434中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索LiXY,SunJG,WangGJ,etal.Chromatogr.21(7):735-46(2007)定量下限:2.77-4.00ng/mLLC-MS法同时测定血浆中5种皂苷成分5/8/202435中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索iv:10mg/kg静注给药后各成分药代动力学5/8/202436中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索ig:300mg/kg灌胃给药后各成分药代动力学5/8/202437中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索各成分PK参数各异5/8/202438中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索基于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5/8/202439中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索权重系数的计算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5/8/202440中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索结果1、基于AUC0-∞自定义的整合权重系数（ωj）

受试对象给药方式项目R1Rg1RdReRb1大鼠口服AUC0-∞(mg/L*h)6.0214.122.463.0737.66ωj0.0720.1690.2700.0370.452静注AUC0-∞(mg/L*h)2.167.7631.721.45106.44ωj0.0140.0520.2120.0100.712人静滴AUC0-∞(mg/L*h)3.355.4523.562.66102.77ωj0.0240.0400.1710.0190.746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(ωj)

5/8/202441中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索结果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R1Rg1RdReRb1T1/2β(h)1.115.0118.151.8120.1518.88Tmax(h)0.710.750.880.790.830.79Cmax(μg/mL)2.9376.4242.3561.5145.0854.11AUC(0-∞)(μg/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

5/8/202442中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索大鼠静脉注射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R1Rg1RdReRb1T1/2β(h)1.674.0319.250.7222.1622.40CL(L/h/kg)5.221.910.4610.720.120.14AUC(0-∞)(μg/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5/8/202443中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索大鼠PK/PD相关性分析GoodPK/PDmatch5/8/202444中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/202445中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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R1Rg1RdReRb1T1/2β(h)1.972.0625.491.3031.3728.1CL(L/h/kg)9.5724.641.368.031.690.068AUC(0-∞)(μg/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5/8/202446中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索

伦理委员会论证，57个脑中风病人，收集流行病学数据800mg/天，连续给药14天，于第7,14天药后1h或3h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,APTTandFib）脑中风病人群体药代/药效研究5/8/202447中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索R1,Rg1,Rd,Re及Rb1血药浓度数据5/8/202448中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索脑中风病人血塞通注射液整合血药浓度数据5/8/202449中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索脑中风病人血塞通注射液群体药代动力学参数5/8/202450中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索血塞通注射液药动/药效相关性分析

Index1

PTprolongratio(PT%)TTprolongratio(TT%)APTTprolongratio(APTT%)Fibinhibitratio(Fib%)

Index2

Dosage(mg/kg)

Integratedconcentration

5/8/202451中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索PT(%),Fib(%),TT(%),APTT(%)Withthervalueswereof0.598,0.551,0.590and0.505(p<0.01).Datatransformationtodeterminetheideal‘therapeuticwindows’15-40µg/mLcanmakegoodresults,25-35µg/mlarethebest整合浓度与药效作用的相关性5/8/202452中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索PT(%),Fib(%),TT(%),APTT(%)Withthervalueswereof0.560,0.438,0.593and0.351).12-17mg/kgcanmakegoodresultsDatatransformationtodeterminetheidealdosage给药剂量与药效作用的相关性5/8/202453中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索基于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:200,400,800and1200mg/天5/8/202454中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索不同给药剂量与滴注速率的拟合曲线BestinfusionratioOptimizedDosage:12-17mg/kg(800-1200mg/day)

OptimizedInfusionratio:10-14mg/min5/8/202455中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索多剂量给药药代动力学模型预测Theactualdeterminedconcentrationscorrelatedwellwiththepredictedconcentrations5/8/202456中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/202457中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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。GeorgeE.PBox:Allmodelsarewrong,butsomeareuseful!小结5/8/202458中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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5/8/202459中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索基于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5/8/202460中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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AnalChem.2005;77(24):8086-94.5/8/202461中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索方法优势：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5/8/202462中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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。5/8/202463中药复杂组份药代动力学与整体药效研究的探索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1