中藥復雜組份藥代動力學與整體藥效研究的探索,王廣基 教授中國藥科大學,體 內 處 置,中藥藥代動力學研究可以闡明中藥多組分體內處置過程、解釋中藥的體內藥效物質基礎等問題。,藥代動力學研究,中藥復雜組份藥代動力學研究,經典藥代動力學,細胞分子生物學的介入,中藥復雜體系藥代動力學,數學模型與動力學參數,代謝酶與轉運體,符合中醫藥理論的整體動力學,中藥藥效物質基礎研究：體內與體外的結合，藥代與藥效研究的結合；中藥藥代動力學研究：多組份藥代動力學的整體表征；中藥藥效研究：整體綜合效應的表征三者應為有機聯系的整體,中藥PK/PD研究的關鍵科學問題,整體研究設想,國家自然科學基金重點項目（ 30630076 ）、面上項目（ 30572228 ）及“十一五”支撐計劃中醫藥專項（ 2006BAI08B04-05 ）資助,報告內容,中藥體內外物質組的初步探索中藥整體藥效作用的代謝組學研究中藥多組份整合藥代動力學研究,基于體內外物質組思想的中藥藥效物質基礎研究,基本假設：中藥藥效作用取決于進入體循環及靶器官的原形成分與代謝產物的組合，即體內物質組；中藥的藥效物質基礎研究應從單純的中藥/制劑成分分離篩選轉向體內成分組的研究，并建立體內外成分組的網絡關系。,脈絡寧注射液體內外物質組的初步探討,脈絡寧注射液的制劑成分組分析動態血漿成分組分析體外成分組與體內成分組的關聯分析,脈絡寧注射液的制劑成分分析,目前，脈絡寧注射液中所含成分已知的僅有綠原酸，咖啡酸等幾種有機酸類成分，難以解釋其臨床療效；對于中藥制劑中所含未知成分的快速分析，目前尚缺乏相應的策略和技術；我們基于高分辨LC-MS-IT-TOF技術，建立了一種具有普適性的中藥制劑/提取物中復雜成分的快速分析鑒定方法。,基本分析思想包括：利用TOF的精確分子量功能，預測成分的化學式，在網絡/光盤成分庫中進行查尋符合的結構式（幾十個幾百個不等）；基于所有碎片離子，應用自編的（基于Matlab平臺）的共有離子搜尋軟件，根據共有離子信息對化合物進行分類與橋接；確定共有離子化學結構，根據亞結構信息，對數據庫中所獲得的候選結構進行再篩選，進而根據碎裂規律推測化合物結構。,脈絡寧注射液的制劑成分分析,脈絡寧注射液的制劑成分分析,分析策略Anal Chem,2008;80:8187-94,脈絡寧注射液的制劑成分分析,LC-MS-IT-TOF技術從脈絡寧中檢出87種成分,脈絡寧注射液的制劑成分分析,脈絡寧注射液成分分類,脈絡寧注射液的制劑成分分析,脈絡寧注射液動態血漿成分分析,從血漿中共鑒定出175種成分，包括60種原形成分及115種代謝產物，其中一半以上成分具有明確的血漿移行消長規律,脈絡寧注射液動態血漿成分分析,為原形成分，為代謝產物，4h后體內可檢出成分多為代謝物,脈絡寧注射液血漿中原形成分的動態移行規律,脈絡寧注射液動態血漿成分分析,脈絡寧注射液動態血漿成分分析,脈絡寧注射液血漿中代謝物的動態移行規律,體內外成分組的關聯分析策略,藥后血漿指紋譜,空白血漿指紋譜,藥源性指紋譜,制劑指紋譜,原形成分組,代謝產物組,制劑成分組,代謝物歸屬與確定代謝途徑,不同時相藥效物質組,現正在編寫相應的化學信息處理軟件，包括差示譜分析軟件及代謝物與原形成分關聯分析軟件,脈絡寧注射液體內外物質組關聯分析,Y代表相應的原形成分,脈絡寧注射液體內外物質組關聯分析,脈絡寧注射液體內外物質組關聯分析,對其中80%以上的代謝物成功地進行了代謝途徑推斷及與原形成分的關聯分析,小 結,建立了一種具有普適性的體內外中藥復雜組份鑒定方法（脈絡寧，生脈等）；初步建立了中藥體內外物質組的信息處理技術，嘗試了體內外物質組的關聯研究；如何進行體內物質組的藥效評價，需要探索新的研究思路,中藥多組份整合藥代動力學研究與臨床合理用藥,關鍵難點：中藥含有多個有效組份，各自有不同的藥代動力學特征，單一成分特征不能用于表征中藥的整體行為；如何定量描述中藥組份的整體藥代動力學特征，是中藥藥代動力學研究的關鍵科學問題之一；我們在2006年國家自然科學基金重點項目（ 30630076 ）中明確提出了“中藥多組份整合藥代動力學”研究的創新思路。,中藥多組份藥時曲線擬合,藥代模型擬合,各成分PK參數,整合PK參數,中藥多組份整合藥代動力學研究,中藥多組份整合藥代動力學研究,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,血塞通注射液的多組份整合藥代動力學研究與臨床給藥方案設計,臨床適應癥: 腦中風, 冠心病藥理活性: 抗凝血，抗氧化，擴張血管，增加腦血流量等；給藥方案: 靜滴, 200-400 mg/天,實際臨床給藥劑量200-1600mg/天不等，醫生多根據臨床經驗判斷,血塞通注射液主要活性成分（Markers）的確定,定性定量分析所含成分 藥效活性篩選評價體內外抗血小板聚集作用 血管內皮細胞保護作用,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種成分含量占總量的80%以上,血塞通及主要成分的體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,PretreatmentPost damage,血塞通及主要成分的血管內皮細胞保護作用,LDH determination reached same results,Li X Y, Sun JG, Wang GJ, et al. Chin. Pharm. Bull. 23(8):1030-34, (2007),PretreatmentPost damage,血塞通及主要成分的血管內皮細胞保護作用,人參皂苷 Rb1,Rg1,Rd, Re 和三七皂苷 R1 為血塞通所含的主要組份，且具有與血塞通注射液相似的藥效活性。人參皂苷 Rb1,Rg1,Rd, Re 和三七皂苷 R1可作為血塞通注射液藥代動力學研究的 Markers。,小 結,LC-MS法同時測定血漿中5種皂苷成分,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法同時測定血漿中5種皂苷成分,iv: 10mg/kg,靜注給藥后各成分藥代動力學,ig: 300mg/kg,灌胃給藥后各成分藥代動力學,各成分PK參數各異,基于AUC0- 自定義權重系數的三七總皂苷多組份整合藥代動力學研究,原理與依據,*評價藥物在吸收機體內吸收的重要指標,AUC0-,*反映了藥物在機體內的曝露程度,*符合中藥藥代動力學研究的“整體觀”思想,*多數情況下與藥效作用呈正相關,權重系數的計算,j 分別代表三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、Rd、Re和Rb1,其中：,整合濃度計算公式為：,基于AUC0- 自定義權重系數的三七總皂苷綜合濃度的計算方法,結果,1、基于AUC0-自定義的整合權重系數（j）,血塞通注射液在大鼠及健康志愿者體內的AUC0-及相應的權重系數(j),結果,2、整合前后的藥動學參數及藥-時曲線,大鼠口服給予300mg/kg的三七總皂苷后整合前后藥時曲線圖,大鼠口服給予300mg/kg三七總皂苷后各成份整合前后藥動學參數,大鼠靜脈注射10mg/kg的血塞通注射液后整合前后藥時曲線圖,大鼠靜脈給予10mg/kg血塞通注射液后各成份整合前后藥動學參數,結果,大鼠PK/PD 相關性分析,Good PK/PD match,血塞通注射液臨床藥代動力學研究及給藥方案設計,健康志愿者整合藥代動力學研究腦中風病人群體藥代/藥效研究,健康志愿者靜脈注射400mg/kg的血塞通注射液整合前后藥時曲線圖,健康志愿者靜脈給予400mg血塞通注射液后三七總皂苷各成份整合前后藥動學參數,結果,倫理委員會論證，57個腦中風病人，收集流行病學數據800 mg/天，連續給藥14天，于第7, 14天藥后1 h或3 h取血5mL，測定血藥濃度，并于藥后第14天取全血測定凝血四項（PT, TT, APTT and Fib）,腦中風病人群體藥代/藥效研究,R1, Rg1, Rd, Re 及 Rb1 血藥濃度數據,腦中風病人血塞通注射液整合血藥濃度數據,腦中風病人血塞通注射液群體藥代動力學參數,血塞通注射液藥動/藥效相關性分析,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,15-40g/mL can make good results, 25-35 g/ml are the best,整合濃度與藥效作用的相關性,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,給藥劑量與藥效作用的相關性,基于SAAM軟件的藥代動力學建模與預測,根據前述結果， 建立靜注二房室模型,所用數據: PPK 參數:k10, k12, k21;靜滴速率; 整合濃度;給藥劑量: 200, 400, 800 and 1200mg/天,不同給藥劑量與滴注速率的擬合曲線,Optimized Dosage: 12-17mg/kg (800-1200mg/day) Optimized Infusion ratio: 10-14mg/min,多劑量給藥藥代動力學模型預測,The actual determined concentrations correlated well with the predicted concentrations,模型擬合,中藥多組份整合藥代動力學與臨床合理用藥,中藥多組份整合藥代動力學能夠定量描述中藥的整體藥代動力學特征，在指導臨床給藥方案設計中具有實際意義； 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 結,基于代謝組學的中藥整體藥效研究,代謝組是生物體整體功能狀態的“生化表型”，因而對于表征中藥“多組份、多靶點弱效應協同、有機整合整體效應”具有突出優勢,國家自然科學基金面上項目（ 30572228 ）及“十一五”支撐計劃中醫藥專項（ 2006BAI08B04-05 ）資助,基于GC/MS測定技術的代謝組學研究方法,衍生化,氣相質譜分析,轉換為數據文件MCR或積分,多變量數據分析SIMCA,樣品,加入內標,三維數據譜圖。 X(左_右):保留時間,Y(前_后):荷質比數, Z(上_下): 峰強度.,提取,模型識別,數學模型,分類、預測、診斷,生物標志物,GC-TOF/MS代謝組學研究方法,GC-TOF/MS代謝組學研究技術,可在15min內鑒定出600個以上的內源性小分子化合物,Anal Chem. 2005;77(24):8086-94.,方法優勢：可對成批譜圖同時進行處理；將人工不能分開的重疊峰解析出來；有效剔除外源性干擾，消除了假陽性結果。數據處理速度快，譜圖解析能力和可靠性強。右上側：色譜圖中的數個峰經校正、重新排列、解析和拆分后情形，不同的顏色表示不同化合物，包含最終化合物鑒定的信息的。,專業數據處理方法,人參總皂苷調節血壓作用的代謝組學研究,自發性高血壓大鼠模型（SHR）：連續給予人參總皂苷8周，研究動態代謝組變化，并與相應的化學降壓藥相比較。,人參總皂苷和西藥的降壓作用以及停藥后續效果,人參總皂苷停藥后具有較明顯的持續降壓和后續降壓效果,10周停藥,給藥10周后停藥,黃芪,人參總皂苷,卡托普利,氨氯地平,正常組,高血壓組,人參組,人參總皂苷治療后對SHR代謝組的影響,W表示正常對照（WKY）；G為人參治療組；S為模型