• 巨擘引领科研路 药代动力解密码狗万客户端

      2011年1月,由我国药代动力学学科带头人、中国工程院院士刘昌孝领衔,国家自然科学基金重点项目“确有疗效的中药痹祺胶囊的药代动力学研究”通过国家验收。该项目是由天津药物研究院、天津药代动力学与药效动力学国家重点实验室、中国科学院大连化学物理研究所、湖北大学联合承担的生命科学研究项目。该研究引起了国内外广泛关注,取得了科研成果数十项,发表在国外专业期刊论文30余篇,并获得了国家科技部的高度评价,成为中药药代动力学领域国家级科研的标志性成果,树立了中药现代化研究的新航标。本报记者 周哲

      中国工程院院士刘昌孝潜心研究药物动力学30余年,是我国药物代谢动力学的开拓者和带头人。他创立了我国第一个药物动力学实验室,撰写了我国第一部《药物代谢动力学》专著,在我国药物界被誉为药物动力学的巨擘,对我国的药物动力学研究做出了突出的贡献。他是我国第一个将药物动力学研究成果用于新药鉴定的药学专家。

      如此学术巨擘,对中药药代动力学的研究有着更加睿智与深刻的思考:中药多为复方制剂,每味药中又有多种成分,同时中药精妙的君臣佐使配伍,使几味中药相互作用后有协同、制约或改性的变化,其作用机理远较西药复杂得多。由于中药化学成分的复杂性,目前无法像西药那样阐明在体内发挥疗效的物质基础,这就成为了中药现代化前进步伐的主要瓶颈。而中药药代动力学是借助于药物动力学原理,研究中药活性成分在体内的动态变化规律,并用数学函数加以定量描述的一门新兴学科,是目前国内外研究的热点。由于中药复方制剂的复杂性,其研究难度可想而知。所以,一直以来,有关中药药代动力学的研究仅限于少数有效成分和单味药,对于组方复杂的复方中药鲜有涉及。

      2006年,国家自然科学基金决定将对复方中药的药代动力学研究作为重点资助项目,旨在阐明复方中药在人体内的作用机理,打破束缚中药现代化发展的瓶颈,开辟一条具有中国特色的中药药动学的研究之路。刘昌孝院士众望所归,担任了国家自然科学基金会复方中药药代动力学研究重点资助项目的课题组负责人,他迅速组建了由天津药物研究院、中国科学院大连化学物理研究所和湖北大学一批药物学精英组成的科研团队,着手准备科研攻关。

      项目组成立后,第一件事就是选择有代表性的中药方药作为科研模型中药。这个中药模型一定是一个完全符合中医“君、臣、佐、使”的配伍关系、有代表性的经典处方,同时要有确切而独特的疗效,临床应用广泛,副作用少,有一定的作用机理研究基础,而且要确保产品质量的长期稳定。

      一向以严谨、严格著称的刘昌孝院士,对于研究目标的选择甚为谨慎。他深深知道,作为模型中药,不仅决定了科研能否顺利展开,还在“开发适宜于复方中药药代动力学的方法和系统,提高中药药代研究水平”的实践上,具有举足轻重的作用。中药名方浩如烟海,经过层层筛选,最终痹祺胶囊脱颖而出,引起刘昌孝院士的特别关注。痹祺胶囊处方由10味药组成,配伍经典,非常具有代表性。它独具特色的是以马钱子为君药,同时以四君子汤做基础,对它进行药代动力学研究证明中药复方配伍的科学性,非常有说服力。同时两大院士倾注的科研心血—王永炎院士以循证医学思路主持的大样本临床试验、张伯礼院士软骨保护等多靶点的现代药理实验都从不同侧面证实了痹祺胶囊的确切疗效。

      经典配伍加上两大院士奠定的高水平科研结果,使痹祺胶囊最终被确定为项目研究模型中药,该课题命名为“确有疗效的中药痹祺胶囊的药代动力学研究”。狗万客户端

      2007年,由刘昌孝院士领衔的国家自然科学基金重点项目“确有疗效的中药痹祺胶囊的药代动力学研究”,在几大研究院所同时展开。试验伊始,根据刘昌孝院士“从中药整体观念认识中药的复杂性”的研究思路,研究人员将痹祺胶囊按君、臣、佐、使的配伍关系进行拆方组合试验。狗万客户端10味药拆方,按照君药、君药+臣药、君药+佐药、君药+使药等重新组合后被分为14组,分别重复进行药效学试验。仅镇痛作用一项,就需要重复280次试验,14组就要进行近四千次试验。

      第一阶段的研究结果是令人振奋的,课题组科研人员通过数千次试验证明了痹祺胶囊全方配伍组相较于任何一个拆方组,无论在抗炎、镇痛、消肿,还是在免疫调节方面均表现出更强的药效作用。特别是发现了马钱子在不同组合里的药代动力学试验中所发挥的功效是不同的,而让科研人员更加意外的是,将痹祺胶囊中除君药外的其他9味药分别和君药配伍,结果发现没有任何一个单味药成分能够带来这样神奇的变化。如此看来,这种变化的奥妙还是痹祺胶囊复方整体配伍的结果。在试验中科研人员发现,痹祺胶囊的主要活性成分马钱子碱是一种毒性成分,能够发生代谢激反应,催化其代谢激活的药物代谢酶为CYP3A4。狗万客户端,尽管如此,痹祺胶囊里其他的一些活性成分,如甘草次酸、原人参二醇、原人参三醇等能够抵制CYP3A4介导的生物激活途径,从而减弱马钱子碱的代谢激活。此外,马钱子碱也能够经历其他脱毒代谢通路的代谢竞争,如葡萄糖醛酸化,使经历代谢激活的部分大大减少,也起到了减毒的作用。

      经过反复试验,科研人员给出如下结论:“按照中药复方配伍的君、臣、佐、使原则,对痹祺胶囊进行拆方配伍的药代动力学研究,首次发现士的宁、马钱子碱在单体组和君药组的药动力学参数没有显著差别,而痹祺胶囊全药组能够显著延长士的宁和马钱子碱的血药浓度达峰时间,降低峰浓度,并显著延长有效浓度在体内的滞留时间,但不影响其吸收总程度。这表明痹祺胶囊复方中除君药外的其他配伍组分影响了士的宁和马钱子碱在大鼠体内的药动力学行为,差异主要体现在吸收过程。继续将臣、佐药拆方的单味药组与君药配伍,未见明显的药代动力学差异。该研究首次提示了臣、佐、使药相互作用对君药药动学的影响,体现了痹祺胶囊复方配伍中增效减毒机制的科学性。”

      首战告捷,这一突破进一步证实了院士的独具慧眼,在成千上万的中药复方中选择痹祺胶囊作为模型中药的前瞻性和正确性。

      接下来科学家们将大量系统生物学、化学生物学的理论与方法,整合于中药复杂体系的疗效基础研究与疗效机制研究中,对痹祺胶囊主要化学成分的体内吸收、分布、代谢、排泄动力学进行更加深入地研究,这不仅是药代动力学最主要的研究内容,同时这项研究结论将会为痹祺胶囊更科学地临床应用提供理论依据。

      中药复方制剂复杂异常,每一味药都含有多个成分,且不稳定。如何才能准确地测量出药物有效成分、活性成分的疗效量值,使其形成稳定的质量标准,这是中药研究的普遍难题,给科研带来不小的挑战。

      为此,刘昌孝院士带领科研团队集思广益,创新建立起了标准化提取十种单味药化学指纹的分析方法。采用高效液相色谱法和液相色谱-串联质谱法建立了制马钱子中的两种生物碱士的宁和马钱子碱、丹参中的七种本分酸类物质和甘草的化学指纹分析方法。该方法基本稳定,为下一步应用代谢组学方法进行代谢指纹研究,比较化学指纹和代谢指纹的差异,确定药物体内转化的特点和规律奠定了基础。

      通过构建完善的体内外ADME/T评价体系,考察痹祺胶囊主要成分药物代谢稳定性、转运蛋白影响等性质,明确其在人体内的代谢酶谱、代谢产物谱以及代谢生物激活程度。同时深入开展各主要成分间药代动力学相互作用研究,给出组方配伍的依据,在此基础上,构建合适的计算模型,预测中药复杂成分体内药代动力学行为,为解释其对机体产生的药效或毒性的深层次机理提供帮助。

      同时,为了进行痹祺胶囊配伍关系的药代动力学研究,课题组以君臣佐使的组方配伍原则为基础,以君药主要效应成分为目标,采用准确度好、灵敏度高的液质联用技术(LC-MS)分析方法,对痹祺胶囊开展了药代动力学研究。通过研究,揭示和分析了痹祺胶囊全方口服、君药马钱子给药后士的宁和马钱子碱在大鼠体内的药代动力学特点,分析了君药马钱子及全方与化学单体的药动学参数差异。阐明了痹祺胶囊复方配方的相互作用,并从药物吸收和分布的角度,探讨复方配伍对士的宁和马钱子碱体内ADME过程影响的关键环节,为揭示痹祺胶囊复方配伍的增效减毒机制,阐明复方科学性,促进临床合理应用提供了可靠的科学依据,也为研究中药及其复方的药代动力学探索了思路。

      功夫不负有心人,历时四载, 此项国家重点资助项目于2011年1月份通过国家验收。“确有疗效的中药痹祺胶囊的药代动力学研究”项目通过整合体内外药代方法、生物信息学方法与系统生物学方法,以整体的观点出发,建立中药药代动力学的实验和预测系统,提出了具有创新理念的三维研究模式、技术路线和中药药代动力学的实验和预测系统。这个具有明显创新性的研究项目,得到了国家科技部等相关部门的高度评价。

      研究中,科学家们及时地将大量系统生物学、化学生物学的理论、方法,整合于中药复杂体系的疗效基础研究与疗效机制研究中,为传统中药插上了现代科技的翅膀,让传统的中医药融入现代科学技术体系,让中华五千年文明孕育下的国粹焕发出了新的光彩。科研人员经过四年的艰辛努力,终于深入科学地解读了痹祺胶囊的配伍机制:痹祺胶囊复方中除君药外的其他配伍组分影响了士的宁和马钱子碱在体内的药动学行为,并且差异主要体现在吸收过程。臣药组和佐药组均能显著延长士的宁和马钱子碱的达峰时间,延缓吸收,提高了临床用药的安全性,揭示了臣、佐、使药相互作用对君药药动学的影响,体现了痹祺胶囊复方配伍的科学性。

      该项目还首次从药代动力学角度提出了用于表征机体服用中药后其对中药多成分的系统暴露的新概念,为中药这复杂体系的药代动力学研究提供了全新的策略,具有重要的借鉴意义。项目研究中所提出的药代标示物概念,成为《药物代谢与处置》杂志的封面。

      该项目通过痹祺胶囊方解的药效学研究、配伍中主要成分的动物体内代谢动力学研究、配伍活性研究、代谢性质及毒性机理研究等系列研究,实现了三大科研目标:一是应用现代药代方法研究了复方中药的配伍对主要活性成分和主要毒性成分的药物相互作用的关系;二是根据中医组方理论,建立以 “君药” 为主线的药代研究模式,即通过痹祺胶囊研究,阐明了“君药”的药代规律和“臣、佐、使”药味的相互影响;三是建立了集成研究体系,即整合体外、体内及计算分析研究结果,以整体的观点出发建立中药药代动力学的实验和预测系统。

      它的意义和价值在于:一是首次从药代动力学角度为复方中药的药代动力学研究提供了全新的策略;二是在君臣佐使配伍理论的指导下,以痹祺胶囊君药主要有效成分建立了在生物样品中的定量分析方法,并通过对痹祺胶囊君臣佐使药味研究,证明了痹祺胶囊复方配伍减毒增效的科学性;三是所建立的药物代谢研究技术平台具有良好的适用性,为复方中药组分代谢研究提供借鉴。

      “确有疗效的中药痹祺胶囊的药代动力学研究”项目研究了复方中药在体内的动态变化,从整体观思路研究了复方中药的科学性,揭示了中药配伍规律、物质基础、组分间的相互作用,为复方中药药代动力学研究提供了全新策略,引领了中药现代化的前沿研究。它不仅提高了复方中药药代动力学研究水平,也为我国复方中药的研发树立了标杆,成为现代中药研究样本、“金标准”。