麝香保心丸代谢组学和代谢动力学研究

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中药复方是在中医理论指导下,按照“君臣佐使”的配伍规律组方而成的,具有多成分、多靶点、多途径整体作用的特点,是祖国医学整体观和辨证论治的集中体现。在经历了2000多年的临床应用后,中药复方在有效性和实用性方面毋庸置疑。中药复方对于复杂疾病的治疗,和西药相比,具有明显的优势,即中药复方可以通过多种成分到达病变靶部位,同时控制多条病理变化途径,发挥其协同作用机制,从而全面抑制疾病的进展。心血管类疾病是人类的头号杀手,其中首要的致死疾病就是冠心病。由于冠心病发病机理复杂,以单靶点西药治疗的效果并不明显,冠心病的死亡率仍没有降低。目前用于预防和治疗冠心病的中药复方主要有速效救心丸、丹参滴丸、丹参片及麝香保心丸等。这些药物的疗效经过长期的临床验证,作用明确,疗效可靠,但传统中药也存在着成分复杂、机理不清、质量控制困难等缺点。所以,对传统中药复方进行现代化研究,明确其作用机制,应用现代检测手段控制其质量,采用新技术制备现代制剂,更好地发扬光大祖国传统医学就显得非常迫切。本研究分别采用代谢组学和药物代谢动力学研究方法对治疗冠心病复方麝香保心丸进行研究,一方面从分子水平进一步探索由心肌梗死引起的冠心病发病的相关机制,建立疾病在代谢物水平的发病网络;证明麝香保心丸对心肌梗死模型的逆转作用,揭示麝香保心丸在代谢物水平的调控机制,阐明其多成分、多通路的作用特点。另一方面填补麝香保心丸在药物代谢动力学研究的空白,探讨其主要活性成分的吸收能力、代谢通路及代谢物种差异,为麝香保心丸中主要活性成分在体内的变化过程研究提供依据;完成麝香保心丸中人参皂苷类成分及蟾蜍甾二烯类成分的体内代谢动力学研究,为麝香保心丸的临床药物监测和用药安全提供依据。在代谢组学研究中,首先我们采用预给药的方式和心肌梗死模型大鼠探讨麝香保心丸对心肌梗死的预保护作用。采用反相液相色谱串联四级杆飞行时间质谱方法对早期超急性心肌梗死大鼠血清进行代谢组学研究并鉴定相关生物标志物。采用偏最小二乘法进行判别分析,在大鼠血清中鉴定了14个生物标志物。这些生物标志物主要参与炎症、心肌肥大及氧化损伤相关的生物学过程,表明超急性期心肌梗死(AMI)的发病与炎症、心肌肥大及氧化损伤密切相关。通过对鉴定的生物标志物进行网络分析表明,在AMI的超急性期,心肌肥大通络受到严重干扰。这些鉴定的生物标志物不仅对AMI早期病例的发生发展提供研究内容,而且为AMI的早期预防提供了理论基础。麝香保心丸对心肌梗死大鼠具有较好的预保护作用。这种预保护作用不仅体现在麝香保心丸干预组的大鼠血液整体状态偏向于正常组,而且其对AMI标志物也具有较好逆转效果,可将14个标志物中的4个标志物(包括皮质酮,醛固酮,考地松以及肾上腺素)调控到正常水平。在麝香保心丸逆转的标志物中大部分参与心肌肥大过程,因此可以看出麝香保心丸可以通过抑制AMI超急性期的心肌肥大过程从而对AMI的发生起到预保护作用。另一方面,本论文采用代谢组学方法研究了麝香保心丸在长期治疗AMI中的作用及机制。在大鼠造模后连续14天灌胃给予麝香保心丸(14mg/kg),每日1次。其间分别于第3,7,15天取大鼠尿液和血液用于生化指标及代谢组学分析。首先通过血清酶学指标和心肌梗死面的分析表明AMI模型成功并且麝香保心丸具有明显的治疗作用。在血液代谢组学分析中,首先采用偏最小二乘判别分析方法在大鼠血液中鉴定了15个生物标志物,这些标志物主要和能量代谢紊乱、氧化应激反应、心肌肥大以及炎症反应相关。麝香保心丸对心肌梗死大鼠的治疗作用明显,在给药后15d可以将AMI大鼠血液的整体状态回调至正常状态附近。同时可以完全逆转脱氧肌苷,甘油酸酯,胞啶,白细胞三烯A4(LTA4)以及11-脱氧皮质酮等5个生物标志物,其中LTA4为花生四烯酸代谢产物,是炎症因子,胞啶和11-脱氧皮质酮都是和心肌肥大相关因子,提示麝香保心丸在抑制炎症和心肌肥大反应方面能起到有效的作用,从而保护心肌,达到治疗目的。在尿液代谢组学研究中共鉴定了16个生物标志物,其中8个生物标志物与能量代谢相关。通过对鉴定的生物标志物进行网络构建发现与能量代谢相关的三羧酸循环通路收到了明显的干扰,表明在AMI后能量代谢过程发生了严重的紊乱。通过代谢组学的得分图中可以看出,麝香保心丸可将AMI大鼠尿液的整体状态回调至正常水平附近,而且可调节部分受干扰的能量代谢标志物如肌酸、尿苷、谷氨酸盐、草酰琥珀酸和烟酰胺单核苷酸,从而通过恢复紊乱的能量代谢过程对心肌梗死产生满意的疗效。通过对AMI大鼠血液和尿液的代谢组学研究,全面的分析了AMI相关的生物标志物,加深了对AMI发病过程的认识,阐明了麝香保心丸治疗AMI疾病的作用机制,即通过抑制炎症、心肌肥大及能量代谢紊乱过程多途径的发挥作用。本研究采用体内和体外研究相结合的研究方案,对麝香保心丸的代谢动力学特征进行研究。在体外药物吸收代谢研究中,首先采用Caco-2细胞模型对麝香保心丸中主要活性成分冰片、麝香酮、肉桂酸、胆酸、人参皂苷Rb1、人参皂苷Re和蟾毒灵进行了透膜吸收能力测定,发现冰片和麝香酮对人参皂苷具有促吸收作用;随后采用单酶孵育及肝微粒体(人和大鼠)孵育法分别分析这些主要活性成分的代谢通路和代谢种属差异,结果表明麝香保心丸的主要活性单体中,除肉桂酸和麝香酮外,其余化合物在CYPs和UGTs中均有代谢产物产生,其中冰片中的龙脑、异龙脑及牛黄中的胆酸主要的代谢方式是UGTs代谢,而蟾酥中的强心苷类和人参中的人参皂苷则主要是通过CYPs途径代谢。在蟾毒灵及胆酸的代谢物中,人和鼠存在种属差异。体内药物代谢动力学研究进一步探讨了冰片对皂苷类物质的促吸收作用,首先确定了人参皂苷Rb1, Rc, Re和Rg1在给予麝香保心丸和缺冰片的麝香保心丸制剂后药物代谢动力学特点,表明人参皂苷Rb1,Rc, Re和Rg1的药时曲线在有无冰片存在下的复方制剂中存在明显差异,含冰片的麝香保心丸制剂中皂苷浓度大幅提升;进一步比较了人参皂苷单体给药和人参皂苷加冰片给药的体内代谢动力学特征变化,结果表明,冰片可以显著促进皂苷类物质的吸收,提高其血药浓度。在对蟾酥中蟾蜍甾二烯类物质的体内药物代谢动力学研究中发现蟾酥单独给药时蟾蜍甾二烯类物质具有较快的达峰时间,较高的达峰浓度,而配伍成麝香保心丸给药后则达峰时间延长,达峰浓度降低,但药时曲线下面积不变,提示麝香保心丸配伍后具有增效减毒的效果,研究结果为麝香保心丸的配伍机制的提供依据。
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