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中药大品种核心价值挖掘与品牌构建(附典型案例)

来源: 时间:2018-6-21 阅读:

中药大品种二次开发研究是中药创新研究的重要内容,也是中药现代化的重要任务之一,自“十一五”以来,国家科技部、国家发改委、国家中管局等对中药大品种的二次开发给予高度重视,并列入国家重要科技规划和专项之中,在2014年科技奖励大会上,“中药二次开发核心技术体系创研及产业化”项目获国家科技进步一等奖。中药大品种二次开发研究将是当前以致今后一个时期中药创新研究的重要任务。

中药大品种普遍存在基础研究薄弱,药效物质基础与作用机理不清楚,临床作用特点不突出,质量控制体系尚不完善,生产工艺落后,产品剂型单一、落后等问题。促进中药制药技术升级、培育中成药大品种的最有效途径是实施中成药二次开发战略。通过二次开发研究,一方面明确临床定位,加强药效物质基础及其作用机制研究,科学地阐释中成药的有效性和安全性;另一方面通过提升中药制药工艺品质及制药过程质量控制技术水平,大幅度提高中成药质量标准,建立科学、严格和完整的中成药质量保障体系,确保中成药质量均一可控。通过中成药二次开发,可实现“优胜劣汰”,扩大优质品种的市场占有率,促使中药大品种成批涌现,推动中药产业健康发展。

疏风解毒胶囊为治疗急性上呼吸道感染属风热证的中药大品种,由虎杖、连翘、板蓝根、柴胡、败酱草、马鞭草、芦根、甘草八味中药组成,具有疏风清热,解毒利咽的功效。元胡止痛滴丸为治疗头痛、痛经及胁痛的中药大品种,由延胡索和白芷二味药组成,具有理气、活血、止痛的作用,用于气滞血瘀的胃痛、胁痛、头痛及月经痛等。本文以疏风解毒胶囊和元胡止痛滴丸为例,论述中药大品种核心价值发掘与品牌构建的思路、方法与研究实践。

一、中药大品种核心价值构成

见图1.

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图1  中药大品种核心价值构成分析

1科学价值

(1)阐释中医针对疾病的治法原理

中药大品种是中医理论的载体,是中医临床治疗疾病的主要施用手段和形式。因此,大品种二次开发首先阐释中医针对疾病的治法原理,是对中医理论及中药的临床运用原理进一步丰富和完善的过程。

(2)阐释中医理论的配伍原理

中药大品种多为中药复方制剂,而中药复方的配伍原理是中医理论的精髓,以中药大品种为研究的模型药物,通过配伍规律研究,是阐释中医药配伍理论的可行路径。

(3)阐明药效物质基础和作用机理研究

中药大品种是经过多年临床实践,并通过大量临床样本检验证实的有效药物,但其药效物质基础和作用机理尚不完全清楚,通过二次开发研究,以现代科学方法、客观指标和实验证据阐明其药效物质基础和作用机理,在此基础上建立科学的质量控制方法,并指导临床实践。

2技术价值

中药大品种核心技术价值主要反映一下4个方面:

(1)基于中医理论和多组分药物评价技术。中药是一个复杂体系,按中医理论指导进行临床运用,因此,其有效性、作用特点及适用人群的评价需具有针对性,尤其是反映中医方-证对应、病-证兼顾、功能和主治均具的药效学模型尤为重要;同时,中药的作用机理研究仍处于探索阶段,系统生物学、网络药理学、生物信息学等方法在阐释中药大品种作用机理方面发挥重要作用,通过中药大品种二次开发研究为中药复杂体系疗效特点、作用机理及配伍和理性研究探索可行研究路径、方法和技术手段。

(2)制药工艺技术。中药大品种二次开发研究的重要内容之一就是对制药过程的改造、优化和技术升级,通过二次开发,建立质量溯源的工艺体系,实现工艺参数优化、在线监测等技术升级。

(3)中药现代制剂和释药技术。制剂处方、工艺优化和剂型改进也是中药大品种二次开发的重要内容,其中,引进和应用适宜的释药技术和新型制剂技术,并应用与中药复方的复杂体系,对于推动中药现代制剂和释药技术的发展具有重要的意义。

(4)质量控制技术。质量标准提升研究是中药大品种二次开发研究的重要内容,通过质量标准提升研究,建立可溯源的、与疗效高度关联的全程质量控制系统和质量标准,为中药质量控制提供可参照的模式和研究范例。

3临床价值

主要体现在4个方面:

(1)通过二次开打研究,进一步评价、发现其临床特点,聚焦和明确临床定位。

(2)基于中医理论,应用现代研究首段,阐明药物干预原理,为临床应用提供明确的理论和实验依据。

(3)进一步明确患者获益。

(4)指导临床实践、实现更加精准用药,提高临床疗效。

4经济价值

中药大品种二次开发研究,可促进形成产品品牌,带动全产业链的发展,从而创造出重大的经济效益和社会效益。

二、中药大品种受众群体分析及二次开发研究目的

1.中药大品种受众群体分析

见图2.

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图2  中药大品种受众群体分析图

2.中药大品种二次开发目的及对策

(1)为市场营销、临床医生用药以及患者消费提供理论依据和实验证据

①以大品种为载体系统阐释中药的疾病干预原理、作用的特点、临床优势以及组方配伍的科学内涵。

②明确其药效物质基础和作用机理。

③发掘该品种的临床价值,进一步聚焦临床定位,指导临床应用,提高临床疗效。

④发现和提炼与同类产品的比较优势,增强其与同类品种的竞争力。提供市场拓展的理论与实验题材,提高市场占有率。

(2)建立大品种技术群系,全面提升该产品的科技含量

①建立符合中药特点的评价方法。

②建立有效的质量控制方法,全面提升质量标准。

③形成具有自主知识产权的技术群系,建立高端技术壁垒。

④促进企业技术升级。

(3)为开发换代产品提供研究证据

换代产品的研发也是中药大品种二次开发研究的重要内容,通过二次开发研究对中药大品种的药效物质基础、作用机理、临床特点和比较优势以及配伍规律等进行的系统的研究,在此基础上,在通过处方优化、工艺改进和剂型改进,开发形成换代升级产品。

三、中药大品种价值品牌构建

通过二次开发研究,构建中药的品种核心价值品牌。见图3。

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图3 中药大品种价值品牌构建分析

四、中药大品种二次开发研究主要内容、方法和研究实例

中药大品种二次开发研究主要包括五个方面的内容:

(1)药效物质基础研究;

(2)作用机理研究;

(3)作用特点、配伍合理性及比较优势研究;

(4)质量标准提升研究;

(5)组方优化、工艺精简及剂型改进研究。见图4。

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图4 中药大品种二次开发研究主要内容示意图

1.药效物质基础研究

中药的临床功效的表达方式是中药研究的核心内容,而中药的药效物质基础及作用机理研究是揭示中药的作用原理和临床功效的表达方式的重要路径。中药的药效物质基础及作用机理研究不但需要借助现代分析及化学生物学的研究方法,更重要的是必须依据中医理论以及中医药对生命运动规律以及药物干预途径的基本认识,既“源于中医药理论”又要“回归中医药理论”。

(1)疏风解毒胶囊化学物质组的表征和辨识

目前,疏风解毒胶囊未见化学成分研究报道,本课题组对疏风解毒胶囊的化学物质基础进行研究,通过HPLC-Q-TOF-MS/MS共识别了96个离子流色谱峰,分析确定了其中94个化合物:氨基酸7个,糖类1个,环烯醚萜类7个,苯乙醇苷类11个,二苯乙烯类1个,黄酮类24个,木脂素类6个,蒽醌类6个,三萜类18个,香豆素类1个,生物碱类5个,其他小分子化合物2个。对所有化合物分别进行了药材来源归属,结果分别来源于处方中的虎杖(12个)、连翘(18个)、板蓝根(14个)、柴胡(8个)、败酱草(14个)、马鞭草(11个)、芦根(5个)、甘草(21个)。

(2)入血成分及其代谢产物的辨识

采用血清药物化学的方法,运用UPLC-Q/TOF-MS结合代谢组学的方法,快速地分析和鉴定了口服给予元胡止痛方后大鼠血浆和脑组织中的吸收原型成分及其代谢产物。见图5。

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图5 偏最小二乘判别分析模型:(A)得分图;(B)载荷图;(C)离子变量线图

从口服给予元胡止痛滴丸后大鼠血浆中鉴定出40个与元胡止痛滴丸相关的外源性化学成分,包括26个原型成分和14个代谢产物。其中15个原型成分同样在给药组大鼠脑组织中被检测到,表明它们能够穿过血脑屏障渗透进入脑组织。在血浆尤其是脑组织中检测到的吸收原型成分和代谢产物,可能是真正的活性成分并与元胡止痛方的药理活性直接相关。这些将为元胡止痛方的药理学和分子水平作用机制的进一步研究提供有用信息。

通过上述研究基本阐明了元胡止痛滴丸的化学物质组、入血成分及其代谢产物。

(3)药效物质基础的筛选和确认

①基于核心药效学指标的药效物质基础的确认-抗炎药效物质基础的筛选

采用UPLC/Q-TOF-MS整合NF-κB双荧光素酶报告基因系统的筛选体系,快速准确地筛选鉴定疏风解毒胶囊中潜在的抗炎活性成分,明确其抗炎药效物质基础。通过活性筛选实验,确定了10个活性单体,按照结构类型分类,主要有苯乙醇苷类(连翘酯苷E、连翘酯苷A、异连翘酯苷A、毛蕊花糖苷)、环烯醚萜苷类(戟叶马鞭草苷、马鞭草苷)、木脂素类(连翘苷)、黄酮类(3-羟基光甘草酚、牡荆苷)和蒽醌类(大黄素)化合物。见图6。

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(A: 254nm下紫外谱图;B: 正模式质谱图;C: 负模式质谱图;D: NF-κB抑制率图)

图6 疏风解毒胶囊UPLC/Q-TOF及生物活性分析

以原代小鼠腹腔巨噬细胞为研究对象,对筛选结果进行验证试验。建立了LPS诱导的炎症模型,在体外细胞水平上评价马鞭草苷、连翘酯苷A、连翘苷、牡荆苷、大黄素五个单体化合物的抗炎效果。结果表明,五个化合物的干预能显著地抑制原代小鼠腹腔巨噬细胞中LPS诱导的TNF-α、IL-6的表达水平,并且呈现一定的剂量依赖关系,验证了五个单体化合物的抗炎效果。

②基于“性-效-物”三元论的药效物质基础的表征和确认

a.基于味觉、嗅觉受体分子对接的“性(味)”物质基础虚拟筛选和确定

基于药物分子-味觉(嗅觉)受体结合理论,运用计算机虚拟筛选方法进行“性(味)”物质基础筛选。以延胡索和白芷代表性化合物为小分子配体库,进行hTAS2R10苦味受体对接筛选,其结果与阳性配体奎宁的对接结果比较发现,原小檗碱型的代表性化合物延胡索乙素与构建的苦味受体hTAS2R10的亲和力较强,而原托品碱类成分对接结果较差,故推测原小檗碱型化合物可能为延胡索药材中的苦味成分。对接结果见图7。

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图7 hTAS2R10与延胡索乙素(A)和原阿片碱(B)结合模式图

以延胡索和白芷代表性化合物为小分子配体库,进行OR7D4辛味受体对接筛选,其结果与阳性配体辣椒素对接打分比较发现,延胡索乙素、原阿片碱、欧前胡素与OR7D4的对接得分均高于辣椒素,初步推测其可能为辛味物质基础。对接结果见图8。

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图8 or7D4与欧前胡素(A)、延胡索乙素(B)和原阿片碱(C)结合模式图

b.基于G蛋白偶联受体“功效五味”的物质基础筛选和确定

中药的“五味”具有功效的内涵,如辛“能散、能行”,甘“能补、能缓、能和”,酸“能收、能涩”,苦“能泄、能燥、能坚”,咸“能下、能软”。并与四气、升降浮沉、归经等药性理论存在复杂的内在联系。

G蛋白偶联受体是一大类膜蛋白受体的统称。这类受体参与了很多细胞信号转导过程。在这些过程中,G蛋白偶联受体能结合细胞周围环境中的化学物质并激活细胞内的一系列信号通路,最终引起细胞状态的改变。与G蛋白偶联受体相关的疾病为数众多,并且大约40%的现代药物都以G蛋白偶联受体作为靶点。应用胞内钙离子浓度变化荧光技术,对延胡索、白芷药材及其主要成分进行G蛋白偶联受体结合实验,结果见图9。

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图9 延胡索、原阿片碱、巴马汀及延胡索乙素对6个GPCRs受体的激动和拮抗作用

结果表明:延胡索、白芷药材均可作用于多个相关功能受体,且二者配伍后效果优于单一给药;原小檗碱类延胡索乙素和原阿片碱类原阿片碱可作用于与辛、苦味相关的功能受体,故可能为辛、苦味物质基础;香豆素类欧前胡素可拮抗血栓素受体,体现了辛味活血化瘀的功效,其可能为辛味成分。延胡索和白芷配伍后可以通过激活5-HT1A、OPRM1、ADRB2受体,抑制D2、M2和TP受体来调节一系列的下游生物信号转导效应,从而发挥多种生物活性,产生增效作用。延胡索乙素和欧前胡素配伍后可以通过激活ADRB2受体,抑制D2和TP受体来调节下游生物信号通路,从而发挥多种生物活性,产生增效作用。

2.作用机理研究

(1)整体动物模型—疏风解毒胶囊解热作用研究

采用酵母致大鼠发热模型,研究疏风解毒胶囊解热作用,结果显示,造模后5h、6h,模型组与对照组比较,体温显著性升高,说明造模成功。结果显示,造模后5h,模型组与对照比较,大鼠肛温有非常显著性的升高,说明造模成功。与模型组比较,疏风解毒胶囊高、低剂量组大鼠肛温有显著性的降低,表明疏风解毒胶囊有显著的解热作用。

采用酵母致大鼠发热模型,研究疏风解毒胶囊给药后对体温调节相关因子IL -1α、IL-1β、TNF-α、IFN-γ、PGE2、cAMP、cGMP、Na-K-ATPase、IL-6、AVP的影响。结果:疏风解毒胶囊能显著降低炎症因子PGE2及细胞因子TNF-α、IL-6、IL -1α、IL-1β水平,显著降低致热介质cAMP及cAMP/cGMP水平,显著降低Na-K-ATPase,减少产热,显著升高内源性解热介质AVP的含量。疏风解毒胶囊抑制PGE2、TNF-α作用弱于阿司匹林,增加AVP、cAMP/cGMP作用强于阿司匹林。结果表明疏风解毒胶囊能显著抑制炎症因子PGE2产生,从而显著抑制致热性细胞因子TNF-α、IL -1α、IL-1β、IL-6的生成,进而减少产热因子cAMP、Na-K-ATPase等含量,降低cAMP/cGMP,减少产热,并使内源性解热介质AVP含量增加,从而发挥其解热作用。

(2)基于抗炎网络药理学的作用机理研究

对筛选鉴定出的10个抗炎活性单体(连翘酯苷E、连翘酯苷A、异连翘酯苷A、毛蕊花糖苷、戟叶马鞭草苷、马鞭草苷、连翘苷、3-羟基光甘草酚、牡荆苷、大黄素)利用PharmMapper和KEGG等进行靶点及作用通路分析,结果表明,这10个成分可能通过HRAS、PDPK1等31个靶点作用于炎症反应的MAPK、VEGF等19条通路,这些信号通路与炎症、胶原形成和肌肉收缩相关。利用Cytoscape 2.6软件绘制疏风解毒胶囊的抗炎网络药理图(图10)。

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结果显示,环烯醚萜苷类化合物马鞭草苷和戟叶马鞭草苷以及苯乙醇苷类化合物连翘酯苷A和毛蕊花糖苷通过与相应的靶蛋白结合主要作用于和炎症、免疫、胶原蛋白形成、肌肉收缩相关的信号通路,从而起到抗炎、免疫调节、和镇咳的作用;木脂素类化合物连翘苷、黄酮类化合物牡荆苷、蒽醌类化合物大黄素主要作用于和炎症以及免疫相关的通路而起到抗炎和免疫调节的作用;连翘酯苷E和3-羟基光甘草酚则主要通过作用于炎症通路起到基础抗炎的作用。由此推测,马鞭草苷、戟叶马鞭草苷、连翘酯苷A和毛蕊花糖苷是最重要的药效物质。

(3)对小鼠急性肺炎模型基因组学研究

通过对急性肺炎小鼠给药前后基因组比较分析,疏风解毒胶囊预给药2周后,能显著降低急性上呼吸道感染造成的IL-6、IL-8等炎症因子的表达升高,减少肺粒细胞浸润,改善肺部组织水肿、坏死脱落;基因芯片筛查结果(见图11)显示药物干预组有70个基因与模型组有显著差异,涉及84条作用通路。

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图11  疏风解毒胶囊对急性肺炎小鼠基因表达谱的影响

(4)代谢组学研究

采用UPLC-Q-TOF-MS法,建立了大鼠原发性痛经模型的代谢轮廓分析。复制腹腔注射缩宫素诱发大鼠痛经模型,分离血清做PGF2α的生化检测,血浆做UPLC-Q-TOF-MS的无靶向代谢组学分析。通过多元统计分析,从痛经模型大鼠血浆中筛选出苏氨酸、缬氨酸、磷酰胆碱、植物鞘氨醇、LPC18:3、LPC18:0等19个与大鼠痛经模型有关的生物标记物。代谢通路分析表明,这些标记物主要存在于三条代谢通路中,分别为甘油磷脂代谢、氨基酸类代谢和鞘脂类代谢。

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通过以上研究,基本明确了疏风解毒胶囊的药效物质基础,初步阐释了疏风解毒胶囊的作用机理,揭示了其多成分、多靶点、多途径的网络作用特点,对于诠释中医治肺理论有一定的借鉴意义,并为制定疏风解毒胶囊质量控制标准及临床应用提供了理论和实验依据。

3.质量标准提升研究

(1)基于药材形成全过程的药材质量标准体系的建立

中药原料药材大多为来源于自然界的动植物有机体,与自然界存在千丝万缕的联系,并遵循生物遗传和变异的基本规律。在药材基原个体发育过程中,形成其质量的基本内容,因此,药材质量是由其种质的遗传物质基础及其个体发育过程中的生态(环境)历程所决定的。药材质量的表达具有多维性和多重性的特点,既反映在形态和化学物质组群等方面,又有药效和药性的两方面的基本内涵,并且,最终以方剂的形式在临床上体现。

本文基于药材形成的全过程,提出从药材基原的形态统计学分析分类鉴定-药材取样-有效部位确定的药效学研究-有效成分代谢及体内过程研究-药效物质基础研究及质量控制指标的确定-含量测定-指纹图谱研究-谱效关系研究-质量评价等质量分析的全过程的中药质量分析技术方法和系统的评价体系,构建中药质量分析规范性研究技术,最终提出科学、规范、适合推广应用的技术方法和系统的评价体系(图14)。

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图14 中药材质量研究及质量标准建立技术体系

本项目对疏风解毒胶囊原料药材进行质量标准提升研究。首先,对虎杖、连翘、板蓝根、柴胡、败酱草、马鞭草、芦根、甘草8味药材进行了化学成分研究,通过液质指认分析,确定了虎杖等药材中共184个化合物;进一步建立了以上8味组成药材HPLC指纹图谱评价体系,通过系统聚类分析和相似度评价系统建立各个药材对照指纹图谱共有模式,对每个药材的14批样品采用指纹图谱的方法进行质量评价;建立了马鞭草药材中戟马鞭草苷、马鞭草苷、毛蕊花糖苷三个成分的含量测定方法,方法简便、准确,重复性好。采用建立的方法对14批药材进行了测定;并照中国药典2010年版一部中虎杖、连翘、甘草、柴胡、板蓝根的含量测定方法,测定了5味药材共70批次的含量。对疏风解毒胶囊原料药材的质量标准进行了全面的提升。

(2)复方中药质量控制模式的建立

中药质量控制及质量标准的根本目的是对中药的有效性、安全性及质量的一致性进行有效的控制。因此,质量控制指标与其安全性、有效性的关联度至关重要。中药成分复杂,各成分具有不同的生物活性,各成分之间在疾病生命系统中表现复杂的关联规律,体现“多重药理功效”特点,这也是中药复方配伍原理和中药干预疾病的特色和优势的核心所在。因此,建立复方中药质量控制的科学模式,首先要通过中药化学物质组与其生物效应表达相关性研究,确定质量控制的核心指标,进而以质量要素完整性表达的技术方法建立系统、全面的质量控制体系。见图15。

本项目在对疏风解毒胶囊药效作用及作用机理研究、药效物质基础研究、血中移行成分研究、网络药理学研究和有效成分体内代谢研究的基础上,确定质量控制指标,建立了多指标成分含量测定方法和指纹图谱方法,对该药质量标准进行全面提升。

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图15 复方中药质量研究模式

①疏风解毒胶囊化学成分分析及药效物质基础的确定

选用与疏风解毒胶囊功能主治相吻合的体外抗炎药理模型,对疏风解毒胶囊指纹图谱与体外抗炎药效作用进行了有效成分分析及药效物质基础的研究,结果表明其中10个色谱峰对应的化学成分对NF-κB表达有显著的抑制作用,通过HPLC/MS进行指认,确定了10个色谱峰对应的化学成分为连翘酯苷E、戟叶马鞭草苷、马鞭草苷、连翘酯苷A、毛蕊花糖苷、异连翘酯苷A、连翘苷、3-羟基光甘草酚、牡荆苷、大黄素,这为确定疏风解毒胶囊的药效物质基础和质量控制研究提供参考依据。

②疏风解毒胶囊多指标成分含量测定

依据筛选鉴定疏风解毒胶囊中潜在的抗炎活性成分,明确其抗炎药效物质基础主要有苯乙醇苷类(连翘酯苷E、连翘酯苷A、异连翘酯苷A、毛蕊花糖苷)、环烯醚萜苷类(戟叶马鞭草苷、马鞭草苷)、木脂素类(连翘苷)、黄酮类(3-羟基光甘草酚、牡荆苷)和蒽醌类(大黄素)化合物。在此基础上建立了疏风解毒胶囊HPLC多指标成分含量测定的方法,在同一色谱条件下同时测定虎杖苷、大黄素、连翘酯苷A、戟叶马鞭草苷、马鞭草苷、毛蕊花糖苷、甘草酸7个有效成分种成分的方法,该方法简便、快捷、重复性好、可同时测定7种成分。建立了基于“有效性”的本品定量控制标准,以保证本品的有效性及其稳定均一性。为本品质量控制提供了保障。对近年的14批疏风解毒胶囊中的7种成分进行了含量测定。

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图16  14批疏风解毒胶囊中的7种主要成分含量测定结果

③疏风解毒胶囊指纹图谱研究

研究建立了疏风解毒胶囊指纹图谱质量控制分析方法,采用所建立的方法对14批疏风解毒胶囊样品进行了指纹图谱测定,采用相似度、聚类分析及主成分分析等数据处理方法对指纹图谱的模式识别研究,确定22个共有峰,以21号峰为参照物峰,建立标准指纹图谱(图17)。

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图17  疏风解毒胶囊HPLC标准指纹图谱

通过疏风解毒胶囊、全方药材及相应的阴性样品指纹图谱进行对照研究,对疏风解毒胶囊HPLC指纹图谱22个共有特征峰中的20个特征峰的来源进行了归属,其中来自于虎杖(8个)、连翘(6个)、马鞭草(3个)、败酱草(1个)、甘草(2个);通过采用对照品及采用HPLC-MS法对色谱峰进行了指认,分别为大黄酚、大黄素-8-O-葡萄糖苷、大黄酸、连翘酯苷E、戟马鞭草苷、马鞭草苷、虎杖苷、甘草苷、连翘酯苷A、羟基化连翘酯苷A、毛蕊花糖苷、异连翘酯苷A、白藜芦醇、3-羟基光甘草酚、牡荆苷、Gancaonin G、异甘草苷、甘草素、芒柄花素、uralenol、大黄素、芦荟大黄素。

综上所述,本研究从质量要素完整性表达及质量控制全过程的角度,通过化学成分研究、药效物质基础及质控指标的确定、多指标含量测定、指纹图谱等质控手段和方法,建立了从药材到成品的全过程的质量控制体系,对疏风解毒胶囊质量标准进行了全面的提升。

4.组方特点、配伍合理性及比较优势研究

(1)组方特点、配伍合理性研究

①基于网络药理学的元胡止痛滴丸配伍合理性研究

化学物质基础和作用机理研究表明,元胡止痛滴丸对原发性痛经具有明显的镇痛作用,其发挥镇痛作用的主要药效物质基础为生物碱类和香豆素类成分。本部分采用网络药理学的方法阐释元胡止痛滴丸配伍合理性,选取元胡止痛滴丸中君药延胡索药材的生物碱类代表性成分延胡索乙素、巴马汀、d-海罂粟碱和原阿片碱,及白芷药材的两个香豆素类代表性成分欧前胡素和异欧前胡素,进行潜在靶点和作用通路的预测,得到“化合物-靶点-通路”网络药理图(图18)。

通过分析试验数据发现,以延胡索乙素、巴马汀、海罂粟碱、原阿片碱为代表的生物碱类化合物可以单独作用于与中枢镇痛相关的9个蛋白靶点和9条信号通路,通过调节神经镇痛介质而发挥治疗痛经的作用。以欧前胡素和异欧前胡素为代表的香豆素类成分可单独作用于与性激素、炎症以及痉挛关系密切的9个蛋白靶点和2条信号通路,通过调节性激素的分泌与释放,抑制炎症因子的表达,缓解平滑肌痉挛而起到治疗原发性痛经的作用。同时,6个化合物还共同作用于涉及免疫反应、炎症表达、平滑肌痉挛以及性激素调节等相关的5个蛋白靶点和8条信号通路。

(红色图形表示生物碱和香豆素共同作用的靶点及通路;黄色图形表示生物碱单独作用的靶点及通路;蓝色表示香豆素单独作用的靶点及通路)

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图18 元胡止痛滴丸代表成分网络药理图

结果表明,元胡止痛滴丸中生物碱和香豆素两类成分既有共同的作用靶点群及通路群,又各有偏重,作用通路涉及中枢镇痛、激素调节、解痉、血管舒张、炎症及免疫等各个环节,各通路群间通过共有靶点连接,显示出不同成分间的多靶点、多途径的协同作用。

②基于镇痛药效学模型的元胡止痛滴丸配伍合理性研究

a.对小鼠热板模型的影响:与模型组比较,元胡止痛滴丸可显著延长药后0.5h、1h、2h、3h热刺激致小鼠舔足反应的潜伏期,并可持续到药后3h,延长率最高可达36.8%;延胡索提取物可显著延长药后0.5h、1h、2h热刺激致小鼠舔足反应的潜伏期,并可持续到药后2h,延长率最高可达27.5%;白芷提取物对热刺激致小鼠舔足反应的潜伏期基本无影响。试验结果表明,元胡止痛滴丸发挥中枢镇痛作用的有效部位在延胡索提取物。采用金氏概率相加法计算Q值,结果显示各时间点Q值均大于1,说明延胡索提取物和白芷提取物比例为2:1配伍对小鼠热板反应所致的疼痛潜伏期具有协同增效作用。

b.对小鼠醋酸扭体模型的影响:与模型组比较,元胡止痛滴丸、延胡索提取物和白芷提取物均可非常显著的减少醋酸扭体反应的扭体次数,抑制率分别可达58.6%、34.3%、35.7%。可见元胡止痛滴丸、延胡索提取物、白芷提取物对化学刺激引起的疼痛均有明显的镇痛作用。采用金氏概率相加法计算Q值,结果显示Q值大于1,说明延胡索提取物和白芷提取物比例为2:1配伍对小鼠扭体次数具有协同增效作用。

c.对大鼠痛经模型的影响:与模型组比较,元胡止痛滴丸、延胡索提取物和白芷提取物能够显著延长痛经模型大鼠扭体反应的潜伏期,潜伏期延长率分别为73.3%、22.7%、39.8%。采用金氏概率相加法计算扭体反应的潜伏期Q值,结果显示Q值为1.370,说明延胡索提取物和白芷提取物比例为2:1配伍对缩宫素所致大鼠痛经疼痛潜伏期具有协同增效作用。

与模型组比较,元胡止痛滴丸、延胡索提取物和白芷提取物能够显著减少扭体次数,扭体次数抑制率分别为73.7%、53.7%、42.9%。采用金氏概率相加法计算扭体次数Q值,结果显示Q值为1.002,说明延胡索提取物和白芷提取物比例为2:1配伍对缩宫素所致大鼠痛经止痛具有协同增效作用。

与模型组比较,元胡止痛滴丸和延胡索提取物可显著升高β-EP含量,显著降低5-HT、NA含量,白芷提取物可显著降低5-HT含量,对β-EP、NA含量基本无影响。采用金氏概率相加法计算血浆中β-EP、5-HT和NA 的Q值,Q值分别为1.30、0.79、1.17,说明延胡索提取物和白芷提取物比例为2:1配伍对缩宫素所致大鼠痛经模型血管活性物质β-EP和NA具有协同增效作用。

元胡止痛滴丸和延胡索提取物可显著降低PGF2α含量及PGF2α/ PGE2比值,显著升高PGE2含量,白芷提取物对PGF2α、PGE2及PGF2α/ PGE2比值基本无影响。采用金氏概率相加法计算血浆中PGF2α、PGE2和PGF2α/ PGE2 Q值,Q值分别为0.96、1.22、0.93,说明延胡索提取物和白芷提取物比例为2:1配伍对缩宫素所致大鼠痛经PGE2具有协同增效作用。

d.对未孕大鼠离体子宫平滑肌运动的影响

元胡止痛滴丸、延胡索提取物、白芷提取物均能明显降低缩宫素或PGF2α引起子宫收缩的频率、平均振幅和活动力,并呈现剂量依赖性。金氏概率相加法计算活动力Q值,表明延胡索和白芷提取物按2:1比例配伍对缩宫素或PGF2α引起的子宫收缩具有协同作用。

延胡索乙素、欧前胡素及两者合用(1:1)均能明显降低缩宫素或PGF2α引起子宫收缩的频率和活动力,并呈现剂量依赖性。金氏概率相加法计算活动力Q值,表明二者按1:1比例配伍对缩宫素引起的子宫收缩具有协同作用。

e.对大鼠原代子宫平滑肌细胞钙内流的影响

延胡索提取物、白芷提取物及两者合用对子宫平滑肌细胞Ca2+内流的影响:各加药组均能有效抑制细胞内Ca2+增加,且两者合用组的平均荧光强度增加最少,对Ca2+内流的抑制作用最强,优于延胡索提取物、白芷提取物单独使用。

延胡索乙素、欧前胡素及两者合用对子宫平滑肌细胞Ca2+内流的影响:各给药组能有效抑制细胞内Ca2+增加,且延胡索乙素、欧前胡素合用组的平均荧光强度增加最少,对Ca2+内流的抑制作用最强,优于延胡索乙素、欧前胡素单独使用。

元胡止痛滴丸、延胡素提取物、白芷提取物含药血清对子宫平滑肌细胞Ca2+内流的影响:药血清能有效抑制细胞内Ca2+增加,且元胡止痛滴丸含药血清组的平均荧光强度增加最少,对Ca2+内流的抑制作用最强,优于延胡索提取物含药血清、白芷提取物含药血清单独使用。

③基于G蛋白偶联受体的元胡止痛滴丸配伍研究

本研究以6个GPCR受体(5-羟色胺受体,5-HT1A、阿片受体,OPRM1、β2肾上腺素受体,ADRB2、多巴胺受体,D2、乙酰胆碱受体,M2、和血栓素-前列腺素受体,TP)为研究对象,通过运用胞内钙离子荧光技术检测延胡索药材、白芷药材、二者配伍给药以及延胡索乙素、欧前胡素、二者配伍给药后对5-HT1A、OPRM1和ADRB2受体的激动作用以及对D2、M2和TP受体的抑制作用,从而揭示元胡止痛滴丸的作用机制,并在功能受体层面探究元胡止痛滴丸的配伍合理性。

与空白对照组比较,延胡索和白芷药材配伍给药后可以激动5-HT1A、OPRM1、ADRB2受体,抑制D2、M2和TP受体,从而调节一系列的下游生物信号转导效应,发挥多种生物活性,体现了二者配伍给药的多靶点多途径作用特点。并且二者配伍给药后对5-HT1A、OPRM1、ADRB2受体的激活作用和对D2、M2和TP受体的抑制作用均明显强于两味药材单独给药,且具有统计学差异,表明二者配伍后有显著的增效作用。单体配伍实验表明,延胡索乙素单独给药后可以激动ADRB2受体,拮抗D2和TP受体;欧前胡素可拮抗TP受体。而二者配伍后对ADRB2的激动作用以及对D2、TP受体的拮抗作用均显著强于单独给药,体现配伍后的增效作用。

④基于药代动力学的元胡止痛滴丸配伍合理性研究

与延胡索提取物单独给药相比,延胡索-白芷组方配伍后延胡索甲素、延胡索乙素及原阿片碱在大鼠体内的吸收增加,达峰浓度Cmax和AUC0→∞均显著升高;与白芷提取物单独给药相比,组方配伍后欧前胡素、异欧前胡素的达峰浓度有所降低,但吸收延缓、滞留时间延长。结果表明,延胡索与白芷配伍存在明显的体内动力学相互作用。见图19。

19.png

与单独给药相比,延胡索-白芷组方配伍能显著升高延胡索甲素、延胡索乙素和原阿片碱在脑组织中的达峰浓度,增加其脑组织分布量,同时延长欧前胡素和异欧前胡素在脑组织中的平均驻留时间。文献报道延胡索甲素、延胡索乙素、原阿片碱、欧前胡素及异欧前胡素均不是P-gp的底物,结合血浆药代研究结果分析,抑制体内代谢酶活性而对药物吸收过程的影响可能是引起延胡索与白芷配伍后各效应成分脑组织分布改变的主要因素。见图20。

20.png

总结,本研究通过整合整体动物、器官水平、细胞、受体、药代动力学和网络药理等多角度的实验结果发现,延胡索中的生物碱类成分可通过作用于中枢镇痛相关蛋白、平滑肌相关受体蛋白以及血栓素、血管紧张素等靶点蛋白来调节下游生物信号转导通路,从而发挥止痛、理气、活血等功效,起到君药的作用。白芷药材同样可以通过与5-羟色胺、乙酰胆碱、前列腺素血栓素等受体结合,参与痉挛、炎症等相关信号通路的调节与转导,从而发挥行气血的功效,辅助君药延胡索加强治疗,起到臣药作用,体现了二者配伍的合理性。

(2)药效比较优势研究

选用小鼠热板、小鼠醋酸扭体和大鼠痛经模型,对元胡止痛滴丸与月月舒(痛经宝颗粒)进行镇痛作用对比研究,挖掘元胡止痛滴丸治疗痛经的临床优势。

①小鼠热板试验:与模型组比较,元胡止痛滴丸可显著延长药后0.5h、1h、2h、3h热刺激致小鼠舔足反应的潜伏期,并可持续到药后3h,延长率最高可达36.8%;月月舒在药后1h、2h、3h可显著延长热刺激致小鼠舔足反应的潜伏期,延长率最高可达33.6%。与阳性药月月舒比较,元胡止痛滴丸在药后0.5h的镇痛作用优于月月舒,表明元胡止痛滴丸具有起效早的特点。

②小鼠扭体试验:与模型组比较,元胡止痛滴丸和月月舒均可非常显著的减少醋酸扭体反应的扭体次数,抑制率分别可达58.6%、29.5%;与阳性药月月舒比较,元胡止痛滴丸镇痛作用优于月月舒。

③大鼠痛经试验:与模型组比较,元胡止痛滴丸和月月舒能够显著延长痛经模型大鼠扭体反应的潜伏期,潜伏期延长率分别为73.3%、34.1%。与阳性药月月舒比较,元胡止痛滴丸延长痛经模型大鼠扭体反应的潜伏期的作用优于月月舒,表明元胡止痛滴丸具有起效早的特点。

与模型组比较,元胡止痛滴丸和月月舒能够显著减少扭体次数,扭体次数抑制率分别为73.7%、46.3%。与阳性药月月舒比较,元胡止痛滴丸减少扭体次数的作用优于月月舒,表明元胡止痛滴丸治疗痛经的镇痛强度优于月月舒。

与模型组比较,元胡止痛滴丸和延胡索提取物可显著升高β-EP含量,显著降低5-HT、NA含量,与阳性药月月舒比较,元胡止痛滴丸可显著升高β-EP含量,显著降低5-HT含量,表明元胡止痛滴丸具有治疗痛经作用靶点更全面的特点。

元胡止痛滴丸可显著降低PGF2α含量及PGF2α/ PGE2比值,显著升高PGE2含量,月月舒对PGF2α、PGE2及PGF2α/ PGE2比值基本无影响。与阳性药月月舒比较,元胡止痛滴丸可显著降低PGF2α含量及PGF2α/ PGE2比值,显著升高PGE2含量,表明元胡止痛滴丸具有治疗痛经作用靶点更全面的特点。

 

作者介绍

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张铁军,男,研究员,享受政府特贴专家,天津市授衔专家,全国优秀科技工作者。

主要从事中药新药研究和中药资源研究工作。

承担国家项目15项;天津市项目12项;研制中药新药20余项;第一发明人申报专利50项,授权30项;主编著作8部、参编15部,发表论文170余篇。获国家“八五”重大科技成果奖1项,国家科技进步一等奖1项,国家中医药管理局科技进步一等奖1项;天津市科技进步一等奖1项、二等奖2项等多项奖励。


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