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现代药物分析(6篇)

时间: 2024-01-02 栏目:公文范文

现代药物分析篇1

【关键词】刘完素;情志病;方剂;文献计量学

情志病是因七情而致的脏腑阴阳气血失调的一种疾病,包括癫狂、百合病、脏躁、郁证、不寐等。本文以方剂计量学研究方法对《宣明论方》中涉及情志病的方剂进行计量学分析。

1资料与方法

1.1资料来源

金·刘完素《宣明论方》(《刘完素医学全书》,中国中医药出版社,2006年1月第1版)以宋·《圣济总录》(中国中医药出版社,2005年6月第1版)、《清代名医医案精华》(人民卫生出版社,2005年8月第1版)、《增评柳选四家医案》(江苏科学技术出版社,1983年6月第1版)作为前后世对比方剂源。

1.2处方选择标准

(1)纳入标准:a.以汤剂剂型开具的处方。b.直接以药物名称罗列的处方。(2)排除标准:a.非内服方剂。b.虽属汤剂但只写成方名称者。c.虽属汤剂但药物罗列不全、只写主要药物者。

1.3分析方法

全部资料录入、分析与统计过程由excel表和SPSS13.0统计软件执行。

2结果与分析

2.1情志病方药性味、归经、功效统计

2.1.1性味分析。

《宣明论方》中涉及治疗情志异常的方剂共44首,(情志病方剂的判断由主治中是否有《素问玄机原病式》火类及热类中所记载的涉及情志异常内容,诸如瞀、郁、惊、惑、悲、笑、谵、妄、躁扰、狂越、骂詈、惊骇、禁栗如丧神守等),全数收录。因唐代情志病方剂资料欠缺,故抽取宋代《圣济总录》中治疗情志病的方剂44首作为前代对比方剂源,清代《增评柳选四家医案》及《清代名医医案精华》中治疗情志病方剂34首作为后世对比方剂源。统计3类情志病方药四性及五味频次(Xi,Wi)、每方平均四性、五味频次(fxi,fwi),其中fxi=Xi/Zi,Zi表示每类方剂总处方数。结果刘完素以使用寒性药物为主,其次为温性、平性。宋代、清代则以温平为主。对3类情志病方剂fxi值行相关分析(P

3类方剂均以使用苦、甘、辛味药物为主,不同之处在于刘完素与清代使用苦味药物最多(表19)。将fwi指标值行相关分析,三者之间均有相关性(P

2.1.2归经分析。

统计3类方药归经频次(ji),并计算fJi,结果刘完素使用归脾经药物最多,其次为肺、胃。宋代与清代均使用归心经药物为主,不同之处再于前者兼治肺、脾二经,后者兼治肺、肝二经。将上述资料行相关分析,结果显示,三者均有相关性(P

2.1.3功效分析。

统计3类治疗情志病方剂中各药功能归类频数(Gi),计算fGi并排序。结果显示,刘完素与清代医家以使用清热药为主,前者辅以补气、泻下,后者辅以化痰安神。宋代以补气安神为主。对3类治疗情志病方剂行相关分析,结果显示三者均有相关性(P

2.2情志病方药其他相关指标统计

根据有关文献[12]及中医内科学七版教材将治疗情志病方剂治法分为清热泻下、开窍化痰、健脾安神。分别统计3类方剂使用对应功效药物的频次(yi)及平均每方用某药频次(fyi),fyi的计算公式同上,结果刘完素在清热泻下类药中重视大黄、黄芩的使用。对三类方剂源高频药物的统计结果也表明,刘完素对大黄使用频率最高,其次为黄芩。

对每类功效药物fyi值行方差分析,如表1(表13类情志病方剂3种功效药物fyi值方差分析(略)与刘完素比较,*P

3讨论

刘完素在《素问玄机原病式》中阐发《素问·至真要大论》病机十九条时,大量地描述了异常的心身现象,扩大了心理病机的论述,发展了心理疾病的证治。他将《内经》火热病机扩展为57条,其中有19条涉及心理内容,且论述颇为详细。

本文计量学指标分析表明刘完素确以“火热论”指导了情志病的治疗。刘完素使用苦寒清热药最多,对3种治疗情志病功效药物的频率均值分析则显示刘完素清热泻下药使用高于唐代,与清代无差别;开窍化痰、健脾安神药物的使用,三者均无差别。这表明,刘完素治疗情志病的创新之处在于清热泻火药的使用,且以清热法治疗情志病被清代医家所继承。刘完素治疗情志病擅用大黄、黄芩对当代医家亦产生深远影响。对3类情志病方剂药物功效、归经、药味分别相关分析,均是清代与宋代最为接近。清代与刘完素仅在药性相关分析时聚为一类。由此推测,清代医家以清热法治疗情志病虽然与刘完素治法思想符合,但并非受刘完素影响最大。在化痰熄风、健脾安神等方面,清代医家更多地继承了宋代情志病证治理论,或至少要说清代在情志病的治疗上是兼容并蓄的。同时,刘完素治疗情志病归脾经药物最多,宋代与清代则为归心经。这是否与刘完素所倡“五志化火生热”,以心立论有悖?有待进一步分析。

参考文献

现代药物分析篇2

【关键词】头孢类抗菌药物;临床应用;处方;合理用药

【中图分类号】R-0【文献标识码】B【文章编号】1671-8801(2015)03-0289-02

青霉素从1940年被开发出来,便在医学上广泛应用,一些细菌感染由此得到控制。近些年来,头孢类抗菌药物发展迅速,品种日益繁多,在医学上的应用也更加广泛,但是,头孢类抗菌药物在临床中应用的过程中却存在不同程度的不合理现象,如用药方法不正确、盲目使用价格高的抗菌药物等,这种不良情况的发生,使得药物使用不仅起不到应有的效果,还可能起到反作用,使细菌的耐药性提高,导致细菌的双重感染或引发一些不良反应。因而,我们必须对头孢类抗菌药物的使用情况加以重视,以便更科学合理地应用头孢类抗菌药物,提高应用效果。笔者从我院2012年9月~2013年9月开出的头孢类抗菌药物处方随机选出120张进行回顾性分析,详细了解我院西药房对头孢类抗菌药物的使用情况,以作为临床合理用药的指导依据。现将总结报告报道如下:

1.资料与方法

1.1一般资料

从我院2012年9月~2013年9月开出的头孢类抗菌药物处方随机选出120张作为研究对象,对头孢类抗菌药物的使用情况进行回顾性分析。其中,这120张处方的使用者都是我院接收的病患,且每张处方中涉及的头孢类药物少于三种。

1.2分析方法

对这120张头孢类抗菌药物的处方中所涉及的基本资料进行统计分析,其中要统计的主要信息包括抗菌药物的名称、给药方法(分为口服和注射两种方式)、各药的价格和使用频率等等方面。

1.3药物的种类

根据国际上对头孢类抗菌药物的分类方法可以把头孢类抗菌药物分为第一代、第二代、第三代和第四代。

1.4统计学方法

采用SPPS15.0统计学软件对数据进行分析,P

2.结果

在所选取的120张处方中所用的头孢类抗菌药物包括头孢类抗菌药物的第一代、第二代和第三代,其中,一代抗菌药物主要是口服用药(口服给药率为84.7%),二代药物也是注射和口服各一半,三代抗菌药物则是以注射的方式给药(86.9%);头孢克洛(使用频率为67.2%)、头孢吠辛(使用频率为54.3%)和头孢曲松(使用频率为41.9%)是这120张头孢类抗菌药物处方中前三位使用频率高的头孢类抗菌药物;药费排在前三位的药物分别是头孢美哩、头孢吠辛和头孢派酮。

3.讨论

头孢类抗菌药物是临床治疗中应用频率很高的一种抗生素,但是,由于这类药物更新换代速快、种类繁多,很多临床医生和用药医生在应用这种药物时不熟练掌握这种药物的用量和用法,因而导致头孢类抗菌药物临床效果不明显的现象出现,因而,我们必须对此问题加以重视,寻求使头孢类抗菌药物合理应用的途径。

本次研究发现,我院在使用第一代和第三代头孢类抗菌药物时的给药方法分别是以口服和注射方式为主,基本与以往对头孢类抗菌药物的给药方式研究结果一致,这就说明我院对第一代和第三代头孢类抗菌药物的使用方法较为合理,但是,我院对第二代头孢类抗菌药物的给药方式是口服和注射方式联合使用,而以往的研究发现,二代药物应以口服方式用药为主,说明,我院在第二代药物给药方式上存在不合理现象。

我院头孢类抗菌药物使用频率在前三名的是头孢克洛、头孢吠辛和头孢曲松,虽然这类抗菌药物抗菌效果好,但是其适用范围小,我院高频率地使用此药物可能会导致超适应症用药情况出现,这就会影响药物的效果。

我院使用药物费用排在前三位的是头孢美哩、头孢吠辛和头孢派酮,其疗效和头孢克洛等药物基本相同,但价格比后者贵,这就表明,我院存在盲目应用高价抗菌药物的现象。

总而言之,我院西药房对头孢类抗菌药物的应用情况大体上合理,但也存在用药方法不当、超适应性用药和乱用价格高的药物的不合理情况,我院应对此问题提出相应措施。如,提高用药医生的专业水平,在应用药物时考虑药物的适应症和、使用禁忌以及细菌的耐药性问题,从多个环节加强用药控制,提高用药合理性。

参考文献:

[1]王雷;刘洁;赵晓宇β-内酰胺类抗菌药物药疹临床分析及对策[J]-中国医院药学杂志2007(27).

现代药物分析篇3

[关键词]中药鉴定;现代分析技术;光谱法;色谱法

[中图分类号]R927[文献标识码]A[文章编号]1674—4721(2012)09(a)—0013—02

凭形状、颜色、味道、气味及质地等行中药质地评估,是我国传统的中药鉴定法,其无统一鉴定标准,药材质地识别难。分析化学、中药化学以及分子生物学发展迅速,现代分析检测法层出不穷,水平持续增高,新技术、新方法在中药鉴定领域发展迅猛,促进中药鉴定标准化实现。

1光谱法

1.1紫外光谱(UV)

UV能够准确测定有机化合物分子结构,对从分子水平来认识物质世界,促进有机化学发展极其关键。UV鉴定药材,对测试环境的要求极低,具有测试快速、简单、重现性好的优势。峰数少为其缺点,仅采取最大吸收峰为鉴定依据,仅可用于特征性极强的少数中药鉴定,而中药材全息紫外、导数光谱为UV注入新鲜血液。相关专家把“峰位”、“峰数”、“谷位”、“谷数”、“肩峰”与相邻的峰高比值一些可充分利用的鉴定参数皆用在鉴定中,且将诸般参数用微机进行处理[1]。相关研究检测出260组、556类药材及其混淆品于95%乙醇、环己烷、水3种溶剂中的UV,结果显示,252组具程度不同的鉴定特征,占总比率的97%,与相关专家结果相同。对80组来源不同药材的正品及其混淆品的UV对比,揭示了物种亲缘彼此疏远UV差异显著;亲缘近者UV差异小,表明UV对同科属新异品及混淆品彼此极难以区别,只有以光谱的全息特征或进行深入处理方可确切鉴定。

1.2红外光谱(IR)

IR的研究始于20世纪初,由1940年红外光谱仪问世起,IR于有机化学研究中获得广泛应用。IR于药材鉴定的应用上,先将药材粉末压片后检测。许欣荣[2]以IR对东北苍耳子与苍耳子,产地不同、品种不同的当归,采集时间不同的小蓟与葛根、大黄与黄连、南北五味子,产地不同的赤芍与白芍等进行鉴定。还以IR对60种植物药与15种矿物质进行研究,获取700张的IR,为IR应用奠定基础。因不同产地、种类及加工的中药,其化学成分有别,皆体现于IR内。这些差异哪些为药材的光谱特征尚有待深究。

2色谱法

2.1薄层色谱(TLC)

TLC在中药鉴定中占重要地位。2000年版的中国药典61%品种皆收载此法。薄层扫描仪、自动点样仪、过薄层色谱仪的利用,现代TLC渐渐实现自动化[3]。其与拉曼光谱、傅立叶红外、质谱等分析仪直接联用,高效薄层色谱(HPTLC)广泛使用,中药TLC鉴定前景看好。TCL在应用方面亦是多种多样,于制药、保健品、食品、法检、化妆品、工业、饲料等皆有较广泛的使用。

2.2高效液相色谱(HPLC)

HPLC出现于20世纪60年代末期。70%以上的有机化合物皆可以HPLC分析,尤其大分子、高沸点、强极性及热稳定性差的化合物的分离分析,为其优势。

HPLC在药材鉴定上,李好枝等[4]对5种西洋参茎叶皂苷、24种西洋参根皂苷、7种人参根皂苷、8种单体皂苷、1种GSL(人参茎叶皂苷)以HPLC检测表明,西洋参没有人参内含的Fro、Rill,差异显著。还有对岗梅和同属李叶冬青种类、“茎皮和根皮”行HPLC鉴定,色谱图内主要成分的保留时间与相对百分峰面积显著不同,药材内主要化学成分差异显著。

加味逍遥散含10味中药,除茯苓外的其他9味皆有特征吸收峰。牛黄解毒片中8味单味中药,5味获取满意鉴别。此法为中药复方制剂的科学、先进鉴定法。

HPLC已成为工业、化学、医学、农学、商检与法检等领域中关键的分离分析技术。

2.3气相色谱(GC)

GC出现于20世纪50年代。其为一种新的分离、分析技术,它于国防、科学、工业、农业、建设研究领域皆获得广泛应用。

GC以气体为流动相,效率高、速度快、样品用量少,分离、鉴定具挥发性成分的中药[5]。黄月纯等[6]对10批石菖蒲内的挥发油成分采取程序升温进行GC分析,标出6个特征峰,创设石菖蒲挥发油“气相指纹图谱”。张朝晖等[7]采取GC顶空进样模式,对人参提取物内甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯及苯乙烯残留量检测,展开大孔树脂残留物的质量监控。

3热分析法(TA)

TA在中药鉴定的应用上分为DTA(差热分析法)、DSC(差示扫描量热法)、TGA(热重分析法)。埃塞俄比亚乳香与药用乳香形态极难辨别。DSC以固体乳香做试样可成功鉴定。“白胶香”、“乳香”、“没药”亦采取DSC技术鉴定。DTA可应用于关黄柏与川黄柏、人工牛黄与天然牛黄等的鉴定[8]。TGA可应用于西洋参和人参的鉴定[9]。

4X射线衍射(XRD)

XRD发现于1912年,是分析大分子空间结构的有效手段。XRD局限于对矿物药的鉴定。朱育平等[10]以此法对1种伪马宝与8种马宝检测,伪品成分CaCO3,马宝成分:NH4MgPO4·6H2O、NH4MgPO4·4H2O、MgHPO4·3H2O。白矾、石膏、滑石、信石等皆有XRD特征谱。X衍射Fourier谱法用于熊胆与伪品、引流熊胆汁与天然熊胆识别,给出熊胆、引流熊胆汁检测所得标准图谱与标记峰,特征谱差异显著,XRD对动物类及矿物类中药材鉴定上应用前景广阔[11]。

5DNA分子标记法

DNA分子标记法,是通过对遗传物质多态性的分析进行生物外在性状及内在基因排布规律的诊断技术,较其他技术更具确切性[12],核心技术为DNA扩增与电泳。此类技术共同点为:先利用随机引物合成经PCR(聚合酶链式反应)对不同个体DNA的分子进行扩增,对多态性DNA直接以EP法揭示,寻出DNA真品特有片断对其展开测序,此法应用于相应药材检测,准确、便捷。

相关研究表明,UV对同科属新异品及混淆品识别极难,只有以光谱的全息特征或进行深入处理方可确切鉴定;因不同产地、种类及加工的中药,其化学成份有别,皆体现于IR内;XRD对动物类及矿物类药材鉴定上应用前景广阔;黄群等[12]亦确定了DNA分子遗传标记对生药鉴定的应用。

[参考文献]

[1]丁振民,高凤兰,李玉山.几种中药材紫外光谱法鉴别[J].黑龙江医药科学,1989,1(5):11—13.

[2]许欣荣.中药材红外光谱鉴定方法[J].吉林大学自然科学学报,1999,4(2):103—106.

[3]胡逸琴,陈黎,刘勤超.现代薄层色谱技术及其在生药分析中的应用[J].中草药,1997,20(8):1—3.

[4]李好枝,谢沐风,裴玉萍,等.HPLC法鉴别西洋参和人参[J].沈阳药科大学学报,1997,14(2):124—125.

[5]蒋惠麟.气相色谱法在中药分析中的应用[J].中成药,1989,4(6):55—58.

[6]黄月纯,魏刚.石菖蒲挥发油的气相色谱指纹图谱研究[J].中国药房,2005,16(21):1676—1677.

[7]张朝晖,吴立云.气相色谱法在控制中成药质量中的应用[J].中国现代应用药学,1994,6(1):28—30.

[8]李维峰,刘益,王玉蓉,等.应用热分析法鉴别根茎类药材及其提取物[J].中成药,2008,1(1):99—102.

[9]莫宁烨.西洋参与人参鉴别方法研究概况[J].沈阳药科大学学报,1997,12(2):1—4.

[10]朱育平,陈逸珺,戴乐美,等.马宝成分的分析与鉴别[J].中国中药杂志,1996,21(7):394.

现代药物分析篇4

【关键词】信息技术中医药分析鉴定中医药辅助设计

随着科学技术的发展,现代信息技术迅猛发展,现代信息技术也迅速地应用到各个领域。信息技术在医药学领域的应用和其它学科一样也十分普遍,尤其是在西医药领域,各种应用应运而生,而中医药领域的计算机应用起步却比较晚。近年来,随着一些新方法、新技术与计算机技术的结合,信息技术在中医药领域中应用的速度和质量稳步提高,有力地促进了中医药事业的快速发展。近年来信息技术在中医药领域主要应用在以下几个方面:

一、中医药分析鉴定识别

由于中药材品种数量日益增多,因此一些珍贵的中药材出现大量赝品,虽然传统的中医药检验方法经历长期实验,证明是行之有效的方法,但在实际工作中,由于个人主观经验、地方局限性、中成药组方和工艺的复杂性以及方法的准确性和广泛性等原因,鉴定分析结果容易造成失误。而计算机具有下面几大功能:强大的数据检索功能;图像被完全格式转化后,可用特定的图像分析程序进行分析测定;用模糊数学的方法对检测数据进行处理,衍化为聚类分析和模式识别技术。正是利用了计算机的这些功能与常规的中医药分析鉴定方法相结合,才形成了独特的计算机中医药分析鉴定技术。

1.中药材质量及真伪鉴定。应用计算机图文管理功能,将生药原植物图、生药标本图、药用部位图(多幅),通过彩色扫描或者数码照相摄像采集信息,形成GIF或PIG图像文件,经过图像标准化、压缩、编码、分类建立图文数据库。同时选用生物标本对生药的理化性质、化学组成等特征建立特征代码库,其特征代码库可以包括近红外图谱、提取物的紫外光谱、毛细管气相色谱裂解图谱、挥发油成分的闪蒸气相色谱图谱等。鉴别时只需输入其外形的特征代码,通过计算机检索其图象,利用辅助特征代码数据检索来确定某种药材,提高鉴别速度和精确度。

2.中药制剂成分分析。药物分析是计算机应用最为活跃的领域之一,特别是化学计量学方法的引入,给药物分析注入了更强劲的活力,应用最为广泛的是计算分光光度法,如双波长分光光度法、三波长分光光度法、导数光谱法、正交函数法、导数光谱等值点法等,在中药制剂的分析中都得到了广泛的应用。这些方法均以计算机技术为手段,可不经分离用紫外光谱法直接测定混合物的组分,通过数学方法消除干扰因素。但由于中药本身因原料来源等的差异,一些干扰组分的不确定性,有时会造成试验重复性不理想等问题。为此一些学者进行了不少有益的探讨,也衍生了不少新的方法,如遗忘因子分光光度法、双波长回归分光光度法、导数光谱系数倍率法、互补三刺激值法等。特别引起关注的是一种全新的模拟人脑功能的信息处理方法一人工神经网络技术。它主要借鉴了人脑神经系统处理信息的过程,以数学网络拓扑结构为理论基础,以巨量并行性、高度的容错能力、信息加工和存储的一体化、自组织自学习功能为特征,其处理复杂信息量的速度和能力是传统的处理方法无可比拟的。人工神经网络技术在中药制剂分析中已初步得到了应用,随着方法的不断完善,其应用将会更广泛。

二、中医药辅助设计

中医药研究各个领域计算机辅助设计应用最为多见,是进行中药现代化研究的行之有效的方法,通过了解复方相关组分的信息,采用计算机模拟筛选方法探讨其可能的作用机制,再利用实验加以验证,方便实验进程的实施,快捷地达到实验目的。

近年来,应用各种理论计算方法和分子模拟技术,进行计算机辅助药物设计已经成为国际上十分活跃的研究领域。其中高通量药物筛选技术将大大推进中药现代化进程。高通量药物筛选是集计算机控制、自动化操作、高灵敏度检测、数据处理和自动采集和处理于一体,以药物作用靶点为主要对象的细胞和分子水平为筛选模型,通过样品于靶点结合表现,判断化合物的生物活性,从而实现药物大规模、快速、微量的筛选。高通量筛选促进中药研究主要体现在:①对中药中各种成分进行大规模生物活性筛选和开展全面广泛研究,真正做到对中药资源的有效利用和开发;②在分子水平、细胞水平阐明中药的作用及其作用机制,提高研究水平和层次。

现代药物分析篇5

[关键词]代谢组学;药用植物;分析技术;次生代谢;代谢途径

Metabolomicsresearchofmedicinalplants

DUANLixin1,DAIYuntao2,SUNChao3,CHENShilin2*

(1.InstituteofBotany,ChineseAcademyofSciences,Beijing100093,China;

2.InstituteofChineseMateriaMedica,ChinaAcademyofChineseMedicalSciences,Beijing100700,China;

3.InstituteofMedicinalPlantDevelopment,ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnion

MedicalCollege,Beijing100193,China)

[Abstract]Metabolomicsisthecomprehensivelystudyofchemicalprocessesinvolvingsmallmoleculemetabolites.Itisanimportantpartofsystemsbiology,andiswidelyappliedincomplextraditionalChinesemedicine(TCM)system.MetabolitesbiosynthesizedbymedicinalplantsaretheeffectivebasisforTCM.MetabolomicsstudiesofmedicinalplantswillusherinanewperiodofvigorousdevelopmentwiththeimplementationofHerbGenomeProgramandthedevelopmentofTCMsyntheticbiology.Thismanuscriptintroducestherecentresearchprogressesofmetabolomicstechnologyandthemainresearchcontentsofmetabolomicsstudiesformedicinalplants,includingidentificationandqualityevaluationformedicinalplants,cultivarsbreeding,stressresistance,metabolicpathways,metabolicnetwork,metabolicengineeringandsyntheticbiologyresearches.Theintegrationofgenomics,transcriptomicsandmetabolomicsapproacheswillfinallylayfoundationforbreedingofmedicinalplants,R&D,qualityandsafetyevaluationofinnovativedrug.

[Keywords]metabolomics;medicinalplants;analytictechnology;secondarymetabolism;metabolicpathway

doi:10.4268/cjcmm20162202

植物在长期的进化过程中,产生了数量庞大、结构迥异的小分子代谢物。这些物质在植物生长发育和适应环境方面发挥着重要的作用,同时也是人类营养成分和药物的重要来源。药用植物是人类数千年来筛选出来的用于防病、治病的植物,我国药用植物有1万多种,约占中药资源总数的87%[1]。药用植物生物合成结构多变、活性多样的次生代谢产物,它们通常是中药材的药效物质基础,是新药、新化学实体的重要来源。同时,合成这些重要天然产物的基因,调控因子以及代谢网络更是一个尚未有效开发的巨大资源宝库。随着本草基因组计划(herbgenomeprogram,HerbGP)的实施[1],无疑将吸引更多、更新的生命科学技术的跟进,给药用植物次生代谢研究注入强劲动力。

代谢组学(metabolomics或metabonomics)旨在研究生物体或组织甚至单个细胞的全部小分子代谢物成分及其动态变化,进而在全局水平上解析代谢网络与调控[24]。代谢组学是系统生物学重要组成部分,是从整体的层面上研究代谢变化。代谢组学从2000年左右提出概念,到现在(特别是最近几年)保持快速的发展势头(图1)。代谢物是中药发挥作用的载体,代谢组学在中医药复杂体系有着非常广阔的应用。截至写稿前,代谢组学在中医药领域发表526篇相关中文文献(CNKI检索结果),在中药材基原鉴别[5],药材道地性[6],药材的质量控制[7],中药炮制[8],中药有效成分研究[9],中药复方配伍[10],中药药效、药理评价[11],中药代谢及毒理评价[12],中药方证[13]等领域有着广泛的应用(图2)。

数据以“metabolomics”或“metabonomics”为关键词检索ISIWebofScience数据库所获得。

图1代谢组学相关论文年发表数量统计

Fig.1Theannualnumberofmetabolomicsormetabonomicspaper

数据以“代谢组学”为关键词检索CNKI数据库,限定“中药”和“药学”领域所获得。

图2代谢组学在中药学和药学领域中文文献统计分析

Fig.2Statisticanalysisoftheapplicationsofmetabolomics/metabonomicsintraditionalChinesemedicine

药用植物代谢组学是以药用植物为研究对象,采用各种分析化学手段,全局性分析药用植物小分子代谢产物,从整体上定性、定量测定基因或环境对代谢物的影响,从而解析代谢物的代谢合成途径、代谢物网络及调控机制。研究通常结合基因组信息,各种分子生物学和组学手段,如转录组学、蛋白组学、分析化学、化学计量学等手段。研究内容主要包括药用植物的鉴别和质量评价,药用植物品种选育及抗逆研究,初生、次生代谢途径解析,代谢网络、代谢工程研究及合成生物学研究等几个方面,最终为药用植物品种选育、创新药物研发和质量安全性评价奠定基础。本文主要介绍代谢组学技术的最新进展,及在药用植物代谢途径、代谢工程和合成生物学研究(图3)。

图3药用植物代谢组学研究

Fig.3Themetabolomicsresearchofmedicinalplants

1代谢组学分析技术进展

代谢组学研究的基本步骤包括:实验设计,植物栽培,取样,样本制备,衍生化,检测分析,数据分析,代谢途径或代谢网络分析。代谢物的种类和含量除受到遗传和环境两方面的影响,也与样本提取和制备关系极大。好的代谢组学分析,要保持各种实验条件一致。例如在分析突变体和野生型材料时,突变体要回交数代,保持遗传背景与野生型相同。还要在相同的条件下栽培,选取同一生理时期、相同组织部位的材料,代谢物提取方法要保持一致,这样的代谢组学数据才具有可比性。代谢组学技术在不断发展,研究热点多集中在各种新的分析检测技术的开发,海量数据处理软件的研发以及代谢途径、代谢网络、代谢数据库的构建等。下面重点介绍代谢组学技术近几年的研究进展。

多平台整合代谢组学分析,代谢组学技术主要包括核磁共振谱(nuclearmagneticresonance,NMR)平台和质谱(massspectrometry,MS)平台。NMR具有简单的样品预处理、较高的重现性和良好的检测客观性等优势,但是质谱拥有较高的分辨率和灵敏度,对于植物这样复杂的样本尤其适合。由于植物代谢物种类十分庞大,据估计总数目在20~100万多种[14]。此外,代谢物极性相差巨大,有的初生代谢物与次生代谢物之间丰度相差超过105数量级。目前还没有一种代谢组学分析方法能完全覆盖所有的代谢物,单一的分析方法往往对不同的代谢物形成歧视效应。多个分析平台整合技术是目前单一分析技术的一种补充,达到对不同极性代谢物广谱分析。Dai等利用NMR和LCDADMS分析3种不同栽培品种丹参SalviamiltiorrhizaBungecv.Sativa(SA),cv.Foliolum(SF)和cv.Silcestris(SI)的代谢谱,既能检测到丹参中的28个初生代谢产物,包括碳水化合物、氨基酸、胆碱、TCA循环和,又能发现丹参中的次生代谢产物,如莽草酸途径的丹参酚酸和重要的萜类成分[15]。

拟靶向代谢组学分析,根据研究目的的不同,代谢组学研究策略分为非靶向代谢组学(nontargetedmetabolomics)和靶向代谢组学(targetedmetabolomics)。非靶向代谢组学也称为发现代谢组学,预先不知道哪些代谢物会发生变化,通过比较2组样本找出差异物质,尤其适合代谢标识物发现相关研究。其特点是分析通量高、覆盖代谢物广,但是数据稳定性、重复性及定量线性范围不如靶向代谢组学分析。靶向代谢组学特定针对一定数量的目的代谢物进行分析,方法精度高、测量准确,但是测定的代谢物范围有限,依赖对照品。拟靶向的代谢组学分析方法是最近开发出来的一种方法,它结合非靶向代谢组学和靶向代谢组学的优点。方法首先筛选非靶向代谢组学所能检测到的所有峰信号,然后不依赖对照品建立这些峰的靶向分析方法。拟靶向代谢组学方法兼顾方法的精度和广度。此外,拟靶向代谢组学分析可以克服非靶向代谢组学中多样本质谱峰提取、对齐等难点。目前建立了多种拟靶向代谢组学方法如拟靶向代谢组学(pseudotargetedmetabolomics)分析方法[16]、广泛靶向代谢组学(widelytargetedmetabolomics)方法[1718],这些方法在筛选靶向物质时,筛选方法虽然有所不同,但目的是一致的。

消除质谱假阳性研究策略。随着高灵敏度、高分辨率色谱质谱分析仪器的迅速发展,代谢组学分析可轻松地检测数千种信号。与此同时也会不可避免地产生大量假阳性信号。这些信号包括生物来源和非生物来源两类。此外,即使对于生物来源的质谱信号,它们的峰面积是否与代谢物浓度之间存在较好的定量关系?在缺少有效的数据评价方法下,往往不容易筛选出真实的代谢标识物,或者筛选到假阳性代谢标识物。笔者采用混合所有生物样本的质控样本(qualitycontrol,QC)作为代谢物混合池,对QC进行逐级稀释,结合溶剂空白,提出5步峰过滤规则,区分假阳性质谱信号和评价每一个峰的定量能力(quantitativeperformance)。同时引入相对浓度指数(relativeconcentrationindex,RCI),结合QC梯度稀释曲线,建立所有质谱峰的定量校正模型。该模型不仅可以用于定量校正,而且可以将质谱峰面积归一化到RCI。该方法可以消除对照品组成的人工样本中92.4%的假阳性,消除生物样本中71.4%的假阳性质谱峰信号[19]。

质谱成像代谢组学分析技术,采用成像方式的离子扫描技术,原位分析代谢物在不同时间和空间的变化。可同时对多种分子进行原位可视化分析,从而将代谢物与组织形态学高度关联[20]。传统的代谢组学分析通常只能在均一化的样品或提取物中进行,但是,植物的各种细胞分化后具有不同的功能,特定的细胞和组织具有不同的代谢物特征。如丹参酮二萜合成基因CPS1和KSL1在丹参根木栓层异表达,木栓层异积累红色丹参酮类物质[21]。KotaroYamamoto等[22]通过整合质谱成像技术和单细胞质谱代谢组学技术,研究长春花茎的纵切面的质谱成像图,解析萜类生物碱合成的细胞特异性。单萜成分如马钱子苷和次番木鳖苷定位在表皮细胞中,该结果和前人报道的一致。以前报道RNA原位杂交显示大多数萜类生物碱在表皮细胞中合成,然而质谱成像结果显示多种萜类生物碱,如ajmalicine和serpentine,并没有在表皮细胞中积累,而是在异型细胞和乳管细胞中积累。质谱成像还发现了一个离子m/z337.19也同萜类生物碱共定位在表皮细胞、异型细胞和乳管细胞中,推测它可能为长春碱类化合物或中间代谢物。作者还采用代谢组学数据手段,比较4种组织细胞中的代谢物谱的差异,在主成分分析(PCA)模型中可以区分这4种不同类型的组织细胞,而且可以发现不同组织细胞中的差异代谢物。作者还通过单细胞质谱分析,定量比较了4种组织细胞中萜类生物碱的含量和分布,PCA分析结果与质谱成像结果相似,异型细胞和乳管细胞积累相似的化合物,而与表皮细胞和薄壁细胞中积累的代谢物有所不同。

2药用植物鉴别和质量控制的代谢组学研究

我国药材种类繁多,资源丰富,然而来源复杂,品种混淆厉害。仅《中国药典》2000年版收载的534种中药材,即有143种中药为多基原(二基原以上)。中药材基原品种的真伪、正宗与否,关系到该味中药的确切疗效和疗效的重现性,进而直接影响到中药制剂的质量。即使是同种药材,由于自然条件的不同,药材产量和质量也不相同,临床疗效也有相当大的差异,由此产生了“道地药材”。同时,野生与栽培药材以及不同生长年限的药材也都表现出了质和量上的差异。DNA分子标记技术,如RAPD,RFLP,很好地用于遗传多样性研究以及正品与伪品等种以上分类单元的鉴定。同时,由于DNA分子标记不受生物体发育阶段的影响,无法鉴别不同生长年限的药材,对同基原(基因型)的野生与栽培药材的鉴别也存在一定困难。植物代谢组学主要是对特定条件下代谢表型(metabolicphenotypes或metabotypes)以及这些表型与基因型之间联系的研究。植物次生代谢过程及代谢物的积累受到自身和环境中各种生物和非生物因素的调控,通过代谢组学研究不仅能够深入理解植物与环境的相互作用,了解植物自身基因的功能,植物代谢网络与代谢调控,还能揭示植物表型与植物生长、发育及生物多样性之间的关系。笔者将DNA分子标记技术及代谢组学技术相结合,用来鉴别中药材蒙古黄芪和膜荚黄芪。这2种黄芪植物形态非常相似,仅存在荚果有毛无毛的细微差别,它们的分类学地位仍然存在一些争议。DNA分子标记AFLP技术显示蒙古黄芪和甘肃的膜荚黄芪聚在一起,说明蒙古黄芪与甘肃的膜荚黄芪亲缘关系较近,结果支持蒙古黄芪是膜荚黄芪变种这一分类结果。而GCTOFMS代谢组学分析可以区分这2种黄芪,显示2种黄芪的代谢组存在一定的差别。通过主成分分析,找到2个品种,不同生长年限和地域差别的差异代谢物,这些代谢物可能与黄芪的生境相关[23]。刘悦等[24]将代谢组学技术与DNAbarcoding技术相结合,区分3种不同的沙棘,江孜沙棘HippopahegyantsensisRousi、肋果沙棘H.neurocarpaS.W.Liu&T.N.He和沙棘H.tibetanaSchlechtendal。甘草为常用大宗药材,药食兼用品种,年需要量约6万吨左右。美国NIH中心的Slmmler等[25]采用基于DNAbarcoding和代谢组学的方式,对甘草中3个种及其他种的变种共51个商业获得的样本进行了分析。代谢组学分析采用1HNMR和LCMS结合的手段进行,所得数据采用非监督方式主成分分析(PCA)和监督性分析典型判别分析(CDA)。结果显示,结合DNAbarcoding和代谢组学技术,除了能明显区分出甘草、胀果甘草、光果甘草3个种,还能区分出不同的杂种及不同种的混合物。《中国药典》规定柴胡有2个来源:柴胡BupleurumchinenseDC.或狭叶柴胡B.scorzonerifoliumWilld.的干燥根。按性状不同,分别习称“北柴胡”和“南柴胡”,其中“南柴胡”又称红柴胡。无数学者采用色谱含量测定或者色谱指纹的方法区分二者,但均未能明显区分。秦雪梅教授和荷兰莱顿大学Verpoorte教授小组[26],采用基于核磁的代谢组学方法将2个种明显分开,找到了区分2个种的化学标志物。“北柴胡”含有高含量的柴胡皂苷a及其类似物,而“南柴胡”含有高含量的挥发油、柴胡皂苷b1及其相同骨架的皂苷。该结果体现了核磁技术在化合物结构辨识方面和中药品种鉴定方面的独特优势。

3代谢组学与药用植物代谢途径研究

生物合成途径是药用植物次生代谢研究的核心内容,相对初生代谢,次生代谢在植物进化过程中呈现出代谢多样性的特点,在植物类群异性分布。植物次生代谢一般通过关键的环化酶或合酶形成基本骨架,如萜类环化酶形成二萜、三萜的基本骨架,然后通过各种修饰酶,如P450氧化还原酶、UGT糖基转移酶、OMT甲基转移酶、卤化酶等,增加基本骨架结构的极性,引入杂原子等活性基团,使得终端产物呈现出结构多样性的特点。由于极性的增加,使得终端产物可以积累在植物细胞中[27]。丹参酮是丹参中具有活血化瘀的重要药效物质,丹参酮属于不饱和的二萜类天然产物。高伟等首次克隆并功能鉴定了丹参酮生物合成途径中2个丹参酮特有的二萜关键环化酶SmCPS和SmKSL,通过RNA干扰的方法抑制了SmCPS的表达,导致丹参酮类成分在丹参毛状根中明显下降。不同于裸子植物,被子植物丹参酮二萜合酶为单功能酶,需要SmCPS和SmKSL协作催化GGPP到丹参酮二烯[28]。崔光红等对丹参基因组序列中的7个二萜合酶基因进行系统的功能鉴定,综合利用基因表达谱、RNAi干扰,阐明SmCPS1控制着根部丹参酮类化合物的生物合成。通过代谢组学技术(LCMS和GCMS)对比转基因RNAi干扰植株与野生型植株的代谢谱,通过主成分分析能够非常清楚地区分这2组植株。LCMS代谢组学分析发现40个差异代谢物,通过比对自建的丹参次生代谢物数据库、精确相对分子质量匹配、MS/MS分析、对照品比较,鉴定其中20个差异代谢物。从GCMS得到28个差异化合物,在NIST数据库检索,相似度在800以上的有12个,对照品比对鉴定其中8个。结果显示SmCPS1受到抑制后积累的大量二萜化合物底物,鉴定的20个代谢物均为典型的松香烷型丹参酮类结构,另外3个为重排的松香烷型结构,分别为przewalskin和salvisyrianone,以及二聚体neoprzewaquinone。通过代谢组学和RNAi干扰技术,发现丹参酮类化合物的生物合成途径并非简单的直线型模式,而是形成复杂的网络结构;通过RNAi干扰还发现大量未知的二萜类化合物[21,29]。

随着首个药用植物――丹参基因组框架图的完成[30],将进一步推动丹参成为模式药用植物,也为系统揭示丹参次生代谢奠定坚实基础。目前,在多数植物无法进行全基因组序列测定的情况下,转录组研究已经成为分离和克隆新基因及基因功能研究的重要手段之一[31]。GaoWei等使用UPLCDADQTOFMS非靶向代谢组学技术分析银离子诱导的丹参毛状根,鉴定了5个明显差异的丹参酮类代谢物。转录组分析鉴定了6358个差异基因,通过分析明显上调的富集基因,预测了70个候选的转录因子和8个P450氧化还原酶,它们可能与银离子诱导的丹参酮类物质合成相关[32]。

传统分子生物学手段克隆、验证代谢功能基因,是一份具有挑战的工作。基于联锁关联分析的代谢组学分析成为大规模、高效定位代谢物合成基因的新手段。在植物学研究领域,全基因组关联分析(genomewideassociationstudies,GWAS)是在全基因组范围内筛选不同遗传差异个体分子标记的基础上,分析表型相关联的分子标记位点。GWAS广泛用于人类疾病与植物复杂农艺性质遗传基础的解析。GWAS结合代谢组学技术(metabolicGWAS,mGWAS)则用以解析代谢物合成的遗传机制,即代谢合成及调控的基因位点。Chen等对524份自然栽培水稻品种资源(含有642.877万的SNPs分子标记)进行LCMS代谢组学分析,得到840多种代谢物,并检测到2947个主效SNPs,共634个遗传位点。通过遗传和生化分析鉴定了其中5个黄酮合成的候选基因[3334]。黄瓜中的苦味物质是一类称为葫芦素,高度氧化的三萜衍生物,葫芦素类三萜普遍存在葫芦科植物中,作为抗癌药物使用。尚轶等通过GWAS分析115份黄瓜种子资源,发现了与黄瓜叶片苦味紧密连锁的SNP位点,通过体外酵母表达鉴定了黄瓜中苦味物质葫芦素C合成的关键三萜环化酶。通过共表达分析,鉴定了一个存在黄瓜基因组中的基因簇(genecluster)。组合表达三萜环化酶和下游的P450氧化还原酶,通过靶向代谢组学分析,最终鉴定了2个P450和1个酰基转移酶的生化功能。此外,还解析了2个分别在叶和瓜里面特异调控葫芦素C合成的转录因子[35]。

4代谢组学与药用植物代谢工程和合成生物学研究

目前药用植物鉴定的代谢途径还不是很多,代谢网络的研究鲜有报道。同位素标记方法结合代谢组学分析,可以较好地研究次生代谢网络。如添加稳定同位素13C标记的甲羟戊酸(萜类合成前提)到植物,通过非靶向代谢组学手段比较同位素标记的植株与野生型植株,可以研究植物萜类的代谢途径和网络。药用植物代谢工程主要通过基因工程的手段将代谢途径中的关限速酶、代谢途径转移到工程化的酵母或植物细胞系,调节代谢的流向,针对性地提高目标代谢物的含量。抗癌药物紫杉醇的代谢工程研究较多,Ajikumar等首先优化大肠杆菌上游途径IPP的生物合成,提高大肠杆菌IPP合成的8个步骤中的4个限速酶的表达量,使得大肠杆菌大量生成IPP。之后将植物中紫杉醇合成途径中的GGPP合成酶和紫衫二烯(taxadiene)合酶导入到前面构建的工程菌中,优化催化酶的密码子和表达水平,使得大肠杆菌中产生1g・L-1的紫衫二烯,产量是没有经过优化菌株的1500多倍[36]。药用植物合成生物学研究跨越了物种各自进化的代谢途径,通过挖掘代谢物合成的各种生物元件,通过人工组合、设计,产生非天然的产物或新的代谢途径,再导入底盘细胞规模化生产目的产物[37]。无论是代谢途径解析、代谢工程研究或者合成生物的研究,代谢物分析,代谢组学分析都是必不可少的研究工具。

5药用植物分子育种与抗逆代谢组学研究

我国野生药用植物种质资源丰富,但是由于常年栽种和消耗使得许多药用植物品质出现下降,好的资源濒于枯竭。传统育种一般通过植物种内的有性杂交进行农艺性状或品质的转移与改良,如提高药用植物的抗性,提高药用植物有效成分的含量,提高产量等,这类方式存在育种周期长、遗传改良实践效率偏低的缺陷。分子育种技术通过利用控制目标性状的功能基因和调控元件,可以有效提高目标性状改良的效率和准确性,实现了由表型选择到基因型选择的过渡[38]。作物分子育种研究较为深入,WenWeiwei通过mGWAS方法,分析了种植在多个区域702个玉米品种的983个代谢物,定位了1459个代谢物遗传控制位点。通过突变和转基因分析进一步验证了其中的2个代谢基因,为分子育种提供了目标[39]。代谢组学还广泛应用于植物抗逆、抗病的代谢机制研究[40]。唐惠儒小组[41]采用代谢组学研究了水分流失导致的逆境胁迫对丹参根中代谢产物的影响,以冷冻干燥为参照,比较了晒干和阴干2种干燥方法的影响。结果显示水胁迫导致了丹参中代谢物轮廓发生显著的变化,晒干和阴干均显著提高了丹参酮含量,阴干提高了莽草酸途径中酚酸类成分的含量,而晒干降低了该类成分的含量。CarmoSilva等[42]采用1HNMR和GCMS代谢组学方法,比较了干旱胁迫和正常水分条件下生长的狗牙根CynodondactylonL.Pers.的化学物质群,验证了氨基酸在干旱胁迫下发生累积外,还新发现了一种特殊的非蛋白质氨基酸在干旱胁迫条件下特异地累积。总之,代谢组学作为一种手段可以广泛地应用于药用植物研究的方方面面。

6问题与展望

代谢组学是从整体上分析所有小分子化合物的一门技术,在中医药各个领域有着广泛的应用。药用植物蕴含着结构丰富,有应用价值的天然产物,同时也意味着药用植物拥有许多独特的代谢基因,从基因资源和代谢多样性角度上讲,要比模式植物拟南芥和水稻更有研究价值。随着合成生物学的兴起,将会有更多的机会挖掘和利用药用植物。无论是药用植物的鉴别,质量控制,代谢途径解析,代谢工程和合成生物学研究,都离不开代谢物分析和代谢组学分析。然而代谢物的含量受到诸多因素的影响,包括遗传、环境、存储、制备、分析等各个环节的影响。同时,中医、中药是极其复杂的体系,很难单独通过某一种技术,一个实验来说清楚,犹如盲人摸象,未来需要从更多层面上系统地解析中医药中的各种问题。比较模式生物,中医药代谢组学研究还缺乏基因组信息,缺少合适的遗传材料、人工群体、自然群体等。随着技术的发展和进步,代谢组学必将朝着更加精细化的方向发展,代谢物的定量、定性分析将更加准确,各种原位分析,单细胞分析技术将更加成熟。

[参考文献]

[1]陈士林,孙永珍,徐江,等.本草基因组计划研究策略[J].药学学报,2010,45(7):807.

[2]OliverSG,WinsonMK,KellDB,etal.Systematicfunctionalanalysisoftheyeastgenome[J].TrendsBiotechnol,1998,16(9):373.

[3]NicholsonJK,LindonJC.Metabonomics[J].Nature,2008,455(23):1053.

[4]FiehnO.Metabolomics――thelinkbetweengenotypesandphenotypes[J].PlantMolBiol,2002,48(1/2):155.

[5]陈士林,姚辉,宋经元,等.基于DNAbarcoding(条形码)技术的中药材鉴定[J].世界科学技术――中医药现代化,2007,19(3):7.

[6]肖小河,陈士林,黄璐琦,等.中国道地药材研究20年概论[J].中国中药杂志,2009,34(5):519.

[7]肖小河,金城,赵中振,等.论中药质量控制与评价模式的创新与发展[J].中国中药杂志,2007,32(14):1377.

[8]蔡宝昌,秦昆明,吴皓,等.中药炮制过程化学机理研究[J].化学进展,2012,24(4):637.

[9]杨秀伟.基于体内过程的中药有效成分和有效效应物质的发现策略[J].中国中药杂志,2007,32(5):365.

[10]高会丽,于成瑶,李连达,等.中药复方配伍规律研究概况[J].中国实验方剂学杂志,2006,12(9):60.

[11]寇俊萍,柴程芝,余伯阳.中药药理研究进展[J].药学进展,2013,37(9):428.

[12]乔雪,果德安,叶敏.中药体内代谢研究的思路与方法[J].世界科学技术――中医药现代化,2014,16(3):532.

[13]王喜军.中药药效物质基础研究的系统方法学――中医方证代谢组学[J].中国中药杂志,2015,40(1):13.

[14]DixonRA,StrackD.Phytochemistrymeetsgenomeanalysis,andbeyond[J].Phytochemistry,2003,62(6):815.

[15]YaoW,HeM,JiangY,etal.IntegratedLC/MSandGC/MSmetabolomicsdatafortheevaluationofprotectionfunctionofFructusLigustriLucidionmouseliver[J].Chromatographia,2013,76(17):1171.

[16]LuoP,DaiWD,YinPY,etal.Multiplereactionmonitoringionpairfinder:asystematicapproachtotransformnontargetedmodetopseudotargetedmodeformetabolomicsstudybasedonliquidchromatographymassspectrometry[J].AnalChem,2015,87(10):5050.

[17]SawadaY,AkiyamaK,SakataA,etal.WidelytargetedmetabolomicsbasedonlargescaleMS/MSdataforelucidatingmetaboliteaccumulationpatternsinplants[J].PlantCellPhysiol,2009,50(1):37.

[18]ChenW,GongL,GuoZ,etal.Anovelintegratedmethodforlargescaledetection,identification,andquantificationofwidelytargetedmetabolites:applicationinthestudyofricemetabolomics[J].MolPlant,2013,6(6):1769.

[19]DuanLX,MolnárI,SnyderJH,etal.DiscriminationandquantificationoftruebiologicalsignalsinLCMSbasedmetabolomicsanalysis[J].MolPlant,2016,doi:10.1016/j.molp.2016.05.009.

[20]罗志刚,贺玖明,刘月英,等.质谱成像分析技术、方法与应用进展[J].中国科学:化学,2014,44(5):795.

[21]CuiGH,DuanLX,JinBL,etal.FunctionaldivergenceofditerpenesynthesesinthemedicinalplantSalviamiltiorrhizabunge[J].PlantPhysiol,2015,169:1607.

[22]AmamotoK,TakahashiK,MizunoH,etal.CellspecificlocalizationofalkaloidsinCatharanthusroseusstemtissuemeasuredwithimagingMSandsinglecellMS[J].ProcNatlAcadSciUSA,2016,11(14):3891.

[23]DuanLX,ChenTL,ChenM,etal.UseofthemetabolomicsapproachtocharacterizeChinesemedicinalmaterialHuangqi[J].MolPlant,2012,5(2):376.

[24]刘悦,刘川,谭尔,等.基于DNA条形码和1HNMR代谢组学二维方法的多基原藏药沙棘鉴定[J].中国中药杂志,2016,41(4):578.

[25]SimmlerC,AndersonJR,GauthierL,etal.MetaboliteprofilingandclassificationofDNAauthenticatedlicoricebotanicals[J].JNatProd,2015,78(8):2007.

[26]QinX,DaiY,LiuNQ,etal.Metabolicfingerprintingby1HNMRfordiscriminationofthetwospeciesusedasRadixBupleuri[J].PlantaMed,2012,78(9):926.

[27]陈晓亚.植物次生代谢研究[J].世界科技研究与发展,2006,28(5):1.

[28]高伟,胡添源,郭娟,等.丹参酮合成生物学研究进展[J].中国中药杂志,2015,40(13):2486.

[29]崔光红.正向选择和结构变异导致二萜合酶基因家族的功能分化――丹参二萜合酶基因的系统研究[R].中国科学院植物研究所博士后出站工作报告,2014.

[30]XuHB,SongJY,LuoHM,etal.AnalysisofthegenomesequenceofthemedicinalplantSalviamiltiorrhiza[J].MolPlant,2016,9(6):949.

[31]吴琼,孙超,陈士林,等.转录组学在药用植物研究中的应用[J].世界科学技术――中药现代化,2010,12(3):457.

[32]GaoW,SunHX,XiaoHB,etal.CombiningmetabolomicsandtranscriptomicstocharacterizetanshionebiosynthesisinSalviamiltiorrhiza[J].BMCGenom,2014,15:73.

[33]ChenW,GaoY,XieW,etal.Genomewideassociationanalysesprovidegeneticandbiochemicalinsightsintonaturalvariationinricemetabolism[J].NatGenet,2014,46(7):714.

[34]刘贤青,董学奎,罗杰.基于连锁与关联分析的植物代谢组学研究进展[J].生命科学,2015,27(8):986.

[35]ShangY,MaYS,ZhangHM,etal.Biosynthesis,regulation,anddomesticationofbitternessincucumber[J].Science,2014,346(6213):1084.

[36]AjikumarPK,XiaoWH,TyoKEJ,etal.IsoprenoidpathwayoptimizationfortaxolprecursoroverproductioninEscherichiacoli[J].Science,2010,doi:10.1126/science.1191652.

[37]陈士林,朱孝轩,李春芳,等.中药基因组学与合成生物学[J].药学学报,2012,47(8):1070.

[38]薛永彪,段子渊,种康,等.面向未来的新一代生物育种技术――分子模块设计育种[J].中国科学院院刊,2013,28(3):308.

[39]WenWW,LiD,LiX,etal.Metabolomebasedgenomewideassociationstudyofmaizekernelleadstonovelbiochemicalinsights[J].NatCommun,2014,5(2):487.

[40]漆小泉,王玉兰,陈晓亚.植物代谢组学――方法与应用[M].北京:化学工业出版社,2011.

现代药物分析篇6

关键词:萜;药物代谢动力学;综述

中图分类号:R969.1

文献标识码:A

文章编号:1007―2349(2008)05―0056―03

近年来国内外对一些药理作用明确,甚至已经用于临床的萜类药物在体内的吸收、分布、清除、代谢和生物利用度进行了探讨,这对于弄清萜类药物的作用机理、作用过程,对于指导新药设计、了解萜类药物药剂的安全性也是很重要的。现将近年来研究综述如下。

1、生物介质中萜类的分析方法

由于萜类种类繁多,结构多样,从挥发性的萜类到大分子的萜类皂甙均有异戊二烯的基本单位,所以其分析方法也多种多样。近年来由于GC、HPLC及其与MS的联用使生物样品(如:血、尿、组织等)中萜类及其衍生物的测定变得简单可行。萜类中的具有挥发性的精油部分主要采用GC进行分析,对非挥发性的二萜、三萜则采用HPLC,结合适宜的检测器基本可以满足不低于ng/mL的分析。目前最常用的是GC(HPLC)-MS或GC-MS-MS,并配备离子检测器或反应检测器。如用其对生物介质中痕量物质进行定量分析,则必需稳定同位素的标记。在制备测试样品中,血或尿中的原型组分或初期代谢产物一般是用溶媒提取,如王氏在研究β―榄香烯时就采用乙醚提取后挥干提取液后用二硫化碳溶解后进样。或直接用各种沉淀剂沉淀蛋白后进样分析,或用溶媒提取后进行固相分离或直接进行固相分离后进行分析。Chen等在研究d―柠檬烯时采用n―戊烷对大鼠全血进行提取后在Kuderna-Danish浓缩器上进行浓缩后残留物进行GC-MS分析,d―柠檬烯标准品的最低检测限可达1ng。Yang等对人血浆中的龙脑进行了研究。采用正已烷:二氯甲烷=10:1提取后以樟脑为内标进行GC-MSD分析。Ye等用SPE小柱对大鼠血清中的芍药苷进行了分离纯化后以乙腈:水=18:82为流动相在HPLC上紫外检测波长为230nm进行检测,其最低检测浓度可达10ng/mL。Mauri等在研究人服用银杏提取物后血浆中银杏内酯时就采用的是HPLC-MS。在血浆或各种体液中青蒿素和其代谢同系物则因缺乏紫外吸收的基团也无荧光基团且对热不稳定,所以检测较难,现在则采用几种方法对其进行检测。第一个方法是用酸或碱使其降解为有紫外吸收的基团,然后进行HPLC法,另外一种方法则是HPLC检测器换为还原性的电化学检测器。但由于电化学检测器较昂贵,而酸或碱降解法对样本的去氧操作要求严格,都限制了其应用,Teja等采用生物评价的方法对其进行了研究,对体外药物敏感性试验进行了改进,以二氢青蒿素的抗疟原虫生长剂量一反应曲线为标准,此种方法的重现性好,变异系数≤10.9%,最低浓度可达2.5ng/mL,此方法比现行了电化学检测器HPLC测定法所需的血浆或血清量更少且更灵敏。

2、药物动力学

2.1静脉给药的药代动力学荷希辉等对三七皂苷股静脉注射给正常和脑缺血再灌大鼠后的药动力学变化进行了观察。其药代动力学过程呈现一室开放模型,在脑缺血状态和正常状态下的药代动力学参数没有明显差异。正常状态下R1和Rg的t1/2、AUCO―∞CL(s)、Vd分别为(21.6±7.9)和(20.8±3.7)min、(418.7±85.9)和(1.20±0.18)mg/kg;脑缺血再灌状态下,R1和Rgl的t1/2、AUCO―∞、CL(s)、Vd分别为(19.2±5.0)和(20.0±5.2)rain、(416.7±58.9)和(1368.0±186.3)μg/mL/min、(0.1390±0.0413)和(0.0380±0.0060)mg/kg/min、(3.31±0.54)和(1.04±0.15)mg/kg。薛明等研究了隐丹参酮及其代谢物静脉注射给猪后的药代动力学,在单剂量给予10mg/kg后的药代动力学过程符合二室模型,其分布半衰其很小为2.36mim中央室分布容积占总分布容积的比例较小,说明其在猪体内分布较广;其消除半衰其较短为64.78min。张永等对紫杉醇静脉注射给药后的药代动力学过程进行了研究,并对其聚合物胶束的制剂进行对比,结果2种制剂体内过程均符合二室模型,给药后,紫杉醇迅速地分布于组织,血液中药物浓度低,降低了血液毒性。

2.2口服给药的药代动力学Chow对人体服用柠檬水后体内d―柠檬烯的代谢产物紫苏酸血药浓度进行了测定。紫苏酸的血药浓度在服用1h后达峰值,24h后消除完全,药时曲线下曲积从5.07~32.59mg/mL/h。Gelal等研究了人口服薄荷醇的分布和动力学过程,发现薄荷醇在体内很快转化为葡萄糖醛酸结合的形式,原形几乎检测不到,结合型的药物血浆半衰期为56.2min,AUC为9.2。尿中可检到的结合型药物为45.6%到56.6%。Rath给9个成年男性服用9g艾蒿水煎剂后采集血样用反相高效液色谱法进行检测,其最大血药药浓度为240±75ng/mL,药时曲线下面积为336土71ng/mL/h,在口服艾蒿水煎剂后青蒿素可被迅速吸收进入血液,可产生足够的临床疗效。

2.3腹腔注射给药的药代动力学此种给药途径常用于动物试验,但也有用于临床给药。如紫杉醇分子量高,结构较大,主要在肝脏代谢,故腹腔内给药可使局部达到较高的药物浓度,且可维持较长时间。如肝癌,卵巢癌等在应用时就采用此给药方式,以达到用药局部药物浓度。Markan等对正常人腹腔内注入紫杉醇25~175mg/kg,30min~1h后,测得腹腔内紫杉醇浓度高达336μmol/L,到72h后仍有相当高的紫杉椁浓度能被测到,而同时测得的血药浓度曲线却非常低,峰值

3、代谢研究

对萜类药物代谢的研究包括体内代谢物的寻找和体外代谢物的分离确证。体外法又分为肠道菌群代谢研究和肝脏代谢研究,体内则主要在尿粪和胆汁、血液中寻找到代谢产物。

3.1体外代谢研究

3.1.1肠道菌群代谢研究芍药苷在和大鼠粪便进行温育时发现其可发生转化,转化为PM-1,但因为PM-1缺乏紫外发色团,其转化率难以用HPLC直接测定。后采用芍药甙和肠内短乳酸杆菌在苯硫酚的作用下同温育,可以转化为PT-

PM-1其转化率和芍药苷转化为PM-1的转化率相同,且PT-PM-1可在HPLC225nm处测到,所以可以用于替代测量芍药苷转化为PM-1的转化率。Hsiu等给大鼠口服芍药苷后发现其在血液中几乎测不到,只能测到其苷元并比较了不同动物和人类的肠菌代谢芍药苷的不同,除兔外大鼠和猪的粪便和其共温育均可发现其苷元代谢物。Kawata等将去羟栀子苷、栀子苷和人粪便共温育时发现两者可转变为新的含有氮物去羟栀子和栀子黄素,并采用LC-MS测定了其含量。在温育体系中还发现去羟栀子苷和栀子苷的苷元。苷元含量很高而两个含氮的化合物含量很低,在人混合肠道菌中的转化率高于入单个肠道菌的转化率。

3.1.2肝脏代谢研究在肝脏发生的代谢主要是由肝微粒体完成,在体外的研究包括有肝细胞色素P-450体外温育法、肝细胞体外温育法、肝灌流等,Bun等研究发现紫杉醇可以在人肝微粒体酶中代谢为3种产物:6a羟化紫杉醇、3'―P―羟化紫杉醇和6a―3'―P―羟化紫杉醇,但其主要的代谢产物6a羟化紫杉醇在22人的微粒体中产生量相差很大,达16倍。阿霉素、栎精、抗真菌药可以抑制6a羟化紫杉醇生成。在体外的肝脏代谢药物的研究也不仅局限于微粒体酶,也有进行肝脏中其他酶代谢药物的研究,研究发现在体外谷胱甘肽转移酶也可参与青蒿素的代谢,将青蒿素与谷胱甘肽、NADPH、谷胱甘肽还原酶和谷胱甘肽转移酶其温育发现青蒿素有促进细胞质中NADPH氧化的作用并推测反应过程如下:(1)青蒿素菜和谷胱甘肽作用后产生氧化型谷胱甘肽;(2)氧化型谷胱甘肽在谷胱甘肽还原酶作用下变为还原型谷胱甘肽;(3)后者通过GSSG还原酶使NADPH耗损。认为细胞质中的谷胱甘肽转移酶可能参与了青蒿素等类似药物的代谢。近年也有研究肝微粒体亚型代谢药物。如青蒿素的主要是由CYP286亚型代谢,其次是由CYP3A4和CYP286代谢,最低的是CYP2A6。

3.2体内代谢研究因为在体外的研究和体内所发生的代谢过程存在一定的差距,所以在体外试验后一般都应进行体内代谢物的寻找以确认是否体外所发生的代谢在体内也同样发生。有人对青蒿素在内的抗疟药物在体内外的肝脏代谢清除率进行了比较。采用了大鼠和人的肝微粒体酶和基因重组型细胞色素P450对青蒿素体内的清除率和代谢其的肝微粒体酶亚型进行了研究。发现体外大鼠和人肝微粒对药物的代谢速率有非常显著的相关性。在体外试验中青蒿素属于清除速率中等的药物,而在体内试验中其属于高清除速率的药物。Chen等研究了胡薄荷酮在F344大鼠体内的代谢转化,发现其在体内代谢后产物很多,得到了14个代谢产物。并阐明其代谢过程主要有3条途径:(1)羟基化后产生了单羟基的胡薄荷酮,然后羟基又发生葡萄糖醛酸化(2)碳碳双键的断裂产生非对映异构的薄荷醇/异薄荷醇然后又发生羟基化和葡萄糖醛酸化(3)与谷胱甘肽发生作用生成非对映异构的8―(N―乙酰半胱氨酸―S―y1)薄荷醇/异薄荷醇。

4、吸收和生物利用度

药物的吸收过程于血管外给药时存在,血管外给药包括口服,吸入,皮下及肌肉注射,经皮给药,舌下给药,直肠给药,腹腔注射等。生物利用度则是药物吸收进入血循环的程度和速率,是药物吸收进入血液循环的相对量或吸收程度。Scha―fer等研究了不同种萜烯在体外经皮吸收后血药浓度,采用放射性元素标记各种成分后在体外用动物皮肤进行观察,在10min时所有萜烯类的血浆药物浓度达最高,没有任何一种药物有选择性吸收的现象,吸收的程度与皮肤面积有关。Chen等对比了大鼠口服和静脉注射d一柠檬烯200mg/kg后发现其口服生物利用度为43%,静脉注射的分布相半衰期为12.4min消除相半衰期为280min,口服分布相半衰期为34min,消除相半衰期为337min。Wang等对青蒿素进行了β和γ环糊精包合后与原药进行其口服生物利用度的对比。采用三个参数(AUC、Cmax、Tmax),12名成年男性口服药物后进行对比研究。结果表明7环糊精包合物的90%AUC可信区间与单体青蒿素相比在1.51~2.04间,Cmax在1.73~2.93间,口环糊精包合物则在1.30~1.76和1.43~2.43间,与单体青蒿素相比2种包合物均有更好的生物利用度.张典瑞等将冬凌草甲素制成固相类脂纳米粒后研究其生物利用度和其在兔体内的药代动力学过程,发现在制成固相类脂纳米粒后冬凌草甲素在大鼠体内停留时间增长并有肝脾靶向作用,生物利用度提高。KangKw将紫杉醇和竹子提取物共同给大鼠口服后和单用紫杉醇进行生物利用度的比较发现共同服用后紫杉醇的生物利用度提高。可能的机制是竹子提取物抑制了肝脏中CYP3A4酶的表达。而ChoiJS等在给大鼠服用柚皮苷后再服用紫杉醇和同时服用两种药物后紫杉醇的绝对生物利用度也显著提高。

5、小结和展望

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