易延逵，張璐，潘東蓮，蔡維珊，羅吉敏，肖瑋麟

(南方醫(yī)科大學 中醫(yī)藥學院，廣東 廣州 510515)

近些年來，對天然藥物質(zhì)量控制中，化學成分指紋圖譜已成為國際公認的最有效手段。化學成分指紋圖譜可以為成分構(gòu)成及比例的穩(wěn)定性提供鑒別的依據(jù)，因而國際學術(shù)界正要求通過制定指紋圖譜以顯示各種成分在草藥及其制劑中所含的成分是穩(wěn)定的。而目前在研究天然藥物功效毒理時，對成分不明確的提取物等要求提供中草藥成分指紋譜圖[1]。但目前一方面是天然產(chǎn)物化學成分指紋圖譜還缺少統(tǒng)一的模式，而更為重要的是另外一方面，即是天然產(chǎn)物的動力學和代謝動力學過程更是沒有具體研究方式和方法。

我們通過多年的研究和分析，同時借鑒現(xiàn)代指紋圖譜技術(shù)、動力學研究模式和代謝組學，提出了基于“化學指紋-藥動指紋-代謝指紋”關(guān)聯(lián)的化學模式，可以用以探究天然藥物從質(zhì)量控制到體內(nèi)過程以及給藥機理。“化學指紋-藥動指紋-代謝指紋”所反映出的指紋信息，能較清晰地揭示天然藥物的給藥機理。

1 天然藥物化學指紋的研究

天然藥物化學指紋圖譜是天然藥物中化學成分特異性的色譜或光譜圖譜，化學指紋圖譜的特異性與天然藥物樣品的真?zhèn)?、產(chǎn)地、采收、加工是關(guān)聯(lián)的；通過制定化學成分指紋圖譜主要特征峰的含量或比例標準，制定特征指紋圖譜標準，對于有效控制天然藥物的質(zhì)量具有重要的意義[1]。

天然藥物化學指紋圖譜已經(jīng)成為天然藥物質(zhì)量控制的重要手段之一，美國食品藥品監(jiān)督管理局、歐共體和世界衛(wèi)生組織對于天然產(chǎn)物質(zhì)量控制均給出了建立化學指紋圖譜的規(guī)定和建議，以保證天然產(chǎn)物及其產(chǎn)品成分的相對穩(wěn)定和質(zhì)量可控。國內(nèi)對于指紋圖譜的要求一直在進行，15版藥典對多種提取物指紋圖譜進行了要求。國家藥品監(jiān)督管理局早在2001年對注射劑已發(fā)文——中藥注射劑指紋圖譜研究的技術(shù)要求(暫行)[2]。因此，建立指紋圖譜是天然藥物有效控制質(zhì)量的現(xiàn)代化途徑。

1.1 天然藥物化學指紋的研究概況

近年來，天然產(chǎn)物指紋圖譜的研究較多，對很多常用方法如高效液相色譜法、氣相色譜法、薄層色譜掃描法等進行了深入研究[3-7]，有隨著現(xiàn)代分析手段的不斷提高，許多新的方法包括高效毛細管色譜法、紅外光譜、核磁共振等不同儀器方法應(yīng)用到中藥指紋圖譜的構(gòu)建中[8-10];有對天然藥物包括不同藥用部位，不同提取物等不同研究對象進行研究的[11-12]；有對化學成分指紋模式提出改進的，有提出建立譜效學聯(lián)用研究模式的，尤其是對指紋圖譜信息與藥效活性信息的相關(guān)性研究近年來研究不少[13-15]。這些研究的進行，都將化學指紋圖譜的研究一步步推進。

1.2 天然藥物化學指紋的發(fā)展分析

天然藥物化學指紋的發(fā)展需要借助現(xiàn)代的儀器分析手段，現(xiàn)代的數(shù)學技術(shù)手段，現(xiàn)代的計算機軟件手段，而隨著現(xiàn)代各種技術(shù)的發(fā)展，天然藥物化學指紋也一步步深入發(fā)展。從中醫(yī)中藥理論分析看，中醫(yī)中藥強調(diào)是整體性，因而中藥的質(zhì)量評價也應(yīng)該有整體性，綜合分析，中藥的鑒定也強調(diào)整體性和綜合性，而指紋圖譜正是鑒定的延伸，因而化學指紋圖譜分析正是進行綜合評價的重要方法；儀器分析方法一方面隨著分析方法向微觀、宏觀、分解、綜合等各個方向發(fā)展而變得豐富，一方面隨著質(zhì)譜儀、核磁共振儀等各種現(xiàn)代儀器的出現(xiàn)，對于成分的數(shù)量和檢測靈敏度都在不斷增加，使得進行各種復雜分析成為可能；現(xiàn)代數(shù)學和現(xiàn)代計算機技術(shù)進行了融合發(fā)展，各種計算機數(shù)學分析軟件不斷創(chuàng)新，使得復雜的數(shù)學應(yīng)用于成分的分析比對成為可能，而且也在不斷深入發(fā)展。

2 天然藥物藥物動力學指紋研究

2.1 天然藥物藥物動力學指紋研究概況

天然藥物藥物動力學指紋研究，也可稱作指紋藥物動力學，是采用指紋圖譜的技術(shù)和手段來分析天然藥物在體內(nèi)吸收、分布、代謝、排泄的藥物動力學過程。天然藥物的成分是復雜的，作用具有整體性，而采用指紋圖譜的分析方法有助于整體了解天然藥物的藥物動力學過程。同時目前研究較多的譜效學也是基于指紋圖譜的整體性考慮，而進行指紋藥動學研究，可以將化學指紋、藥物動力學、藥物效應(yīng)學三者之間的聯(lián)系建立起來。

目前對于天然藥物藥物動力學的研究主要集中在單體成分的藥動學研究，同時研究了單體成分的藥物效應(yīng)、藥物生物利用度等[16-17]。但是對于天然藥物指紋藥物動力學研究較少，2008年，孫國祥等在總結(jié)中藥指紋圖譜學體系在中藥創(chuàng)制中的作用時明確提出了這一概念[18]。我們考慮借助指紋圖譜技術(shù)進行藥動學的研究，將更能真實地反映天然藥物的整體性，發(fā)現(xiàn)天然藥物吸收、分布、代謝、排泄的整體規(guī)律，采用指紋圖譜技術(shù)進行天然藥物藥動學的研究將推動天然藥物給藥機制的研究，推動天然藥物質(zhì)量控制水平的提高，我們正是基于中藥指紋藥物動力學廣闊發(fā)展前景，在總結(jié)前人研究分析的基礎(chǔ)上，明確提出了指紋藥動學的研究[19]，以期對指紋藥動學進行深入研究。

目前，這方面的相關(guān)研究主要集中在血清指紋譜的研究方面，如采用血清藥物化學研究方法建立大黃結(jié)合型蒽醌含藥血清指紋圖譜，并分析其中的藥源性成分，結(jié)果標定藥源性成分共有峰，確定了體外原型成分和體內(nèi)代謝產(chǎn)物[20]。采用UPLC法比較補骨脂-肉豆蔻藥對含藥血清指紋圖譜并分析補骨脂-肉豆蔻藥的入血成分，結(jié)果測定給藥后入血成分并建立UPLC指紋圖譜，標出共有峰，確定體外供試品中原型成分和代謝產(chǎn)物峰[21]。

2.2 天然藥物指紋藥物動力學發(fā)展分析

天然藥物所含成分是復雜的，因而研究天然藥物指紋藥物動力學也必然有很多難題需要解決，目前對天然藥物指紋藥物動力學的研究主要是對血清指紋譜的建立，還處于研究的初期階段。對于天然藥物進入體內(nèi)后發(fā)生的一系列復雜的生化反應(yīng)，跟化學指紋圖譜的聯(lián)系和差別，以及跟體內(nèi)生化物質(zhì)譜的比對等，目前還無從比對和深入分析，因而需要對天然藥物指紋藥物動力學進行深層次的研究。

同樣隨著現(xiàn)代分析手段和分析儀器、數(shù)學與計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，天然藥物指紋藥物動力學的發(fā)展獲得了深入發(fā)展和研究的基礎(chǔ)。這些方法的應(yīng)用將為天然藥物在吸收部位、分布部位、代謝產(chǎn)物的指紋信息研究提供可能，可以制定天然藥物在吸收組織、分布組織、代謝物的指紋圖譜，從而為天然藥物的藥動學研究提供實驗依據(jù)。

天然藥物指紋藥物動力學的研究能夠清楚了解天然藥物復雜組分在體內(nèi)吸收、分布、代謝、排泄的整體規(guī)律和信息，從而了解天然藥物化學成分進入體內(nèi)后的變化情況；進一步分析還可以找到藥物組分與體內(nèi)生化物質(zhì)相互作用的機理。一些成分可能代謝而排出體外，一些成分可能發(fā)生化學變化產(chǎn)生新的成分，一些成分可能跟體內(nèi)成分發(fā)生反應(yīng)，一些成分可能跟體內(nèi)成分或相互間發(fā)生組裝比如形成超分子等等。因此天然藥物指紋藥物動力學的研究將為天然藥物在動物體內(nèi)的過程提供大量的信息，從而揭示天然藥物的給藥機理，為天然藥物的質(zhì)量控制提供實驗依據(jù)。

3 代謝組學指紋研究

代謝組學的研究是對生物體內(nèi)所有代謝物進行成分鑒定和定量分析，同時研究代謝物與生理病理之間的聯(lián)系。代謝組學具體分析對象是分析研究生物體內(nèi)產(chǎn)生的各種代謝產(chǎn)物，包括動物血液，組織液，代謝物如尿液、糞便、汗液等，同時也包括植物體的組織液等。代謝組學的研究是在基因組學和蛋白質(zhì)組學之后提出的，因而借鑒了蛋白質(zhì)組學研究方法，主要從兩個不同角度研究，一方面從代謝物指紋進行分析，需要借助現(xiàn)代色譜、質(zhì)譜、核磁共振等的聯(lián)用方法，鑒定代謝產(chǎn)物并進行定量分析，從而為生理病理健康狀況判別提供有關(guān)結(jié)果；另一方面是進行代謝輪廓分析，這是基于通過對已有代謝途徑的分析，判斷具體研究對象的可能代謝途徑，進而進行深入研究。

目前代謝組學研究主要集中在一是研究生理病理狀態(tài)下代謝物的變化；二是藥物給藥機理的研究。生理病理狀態(tài)下代謝物的變化一直研究較多，這方面研究為正常肌體功能的評價，疾病的診斷，疾病的預警、預后等提供了依據(jù)，目前有很多機體功能的評價和疾病的診斷等各方面都有很廣泛的應(yīng)用，同時也在不斷的深入研究[22-23]。藥物給藥機理的研究方面，化學藥物研究一直有較多研究，近年來尤其是天然藥物給藥機理研究方面也開始多起來[24-27]。

但是目前對于代謝組學整體研究深度不夠，尤其是天然藥物的研究還不能揭示其整體代謝規(guī)律，尤其與藥物成分之間的關(guān)系問題，加上天然藥物化學成分復雜，需要更深入的研究天然藥物化學成分與代謝物之間的關(guān)系問題，以及與生理病理狀態(tài)下代謝物變化的聯(lián)系問題。最有效的研究天然藥物和代謝組學的關(guān)系問題就是研究化學指紋圖譜和代謝指紋圖譜的關(guān)系問題，從而建立起天然藥物化學指紋圖譜和代謝指紋圖譜之間的聯(lián)系。

4 “化學指紋-藥動指紋-代謝指紋”關(guān)聯(lián)的化學模式探究

目前，隨著指紋圖譜技術(shù)、藥動學和代謝組學研究的深入，必然實現(xiàn)三者的結(jié)合，將從以下三個方面進行關(guān)聯(lián)研究，一是借助指紋圖譜技術(shù)進行天然藥物的藥動學研究，將能清楚天然藥物進入體內(nèi)的整體情況，獲得天然藥物在體內(nèi)吸收、分布、代謝、排泄的整體變化規(guī)律，而關(guān)聯(lián)天然藥物化學指紋更能找到天然藥物化學指紋和藥物動力學過程整體聯(lián)系的規(guī)律，清楚天然藥物在體內(nèi)吸收、分布、代謝、排泄的情況；二是關(guān)聯(lián)藥動指紋和代謝指紋研究，能夠找到藥動指紋跟代謝物之間的變化規(guī)律以及相互影響和作用；三是“化學指紋-藥動指紋-代謝指紋”的關(guān)聯(lián)，將揭示天然藥物其整體代謝規(guī)律，尤其與藥物成分之間的關(guān)系問題，將更深入的研究天然藥物化學成分與代謝物之間的關(guān)系問題，以及與生理病理狀態(tài)下代謝物變化的聯(lián)系問題，同時有助于發(fā)現(xiàn)確切的指標物，用以診療有關(guān)疾病和判斷藥物療效。

“化學指紋-藥動指紋-代謝指紋”關(guān)聯(lián)的化學模式，見圖1?！盎瘜W指紋-藥動指紋-代謝指紋”關(guān)聯(lián)的化學模式主要是將天然藥物化學成分指紋，同血液、組織中藥動學指紋，以及血液、蛋白、糞便、尿液的代謝指紋關(guān)聯(lián)起來，尋找成分的變化規(guī)律和成分之間的相互影響。我們通過總結(jié)，有關(guān)研究過程如下：

(1)天然藥物化學指紋圖譜的建立。目前天然藥物及制劑指紋圖譜的建立主要依據(jù)中藥注射劑指紋圖譜研究的技術(shù)要求進行制定[2]。

(2)天然藥物動力學化學指紋的建立。主要研究胃腸組織、血液和尿液中成分指紋圖譜的建立。一方面組織、體液中干擾成分較多，除了藥物成分，還有藥物代謝產(chǎn)物、體內(nèi)生化反應(yīng)代謝產(chǎn)物、食用的物質(zhì)成分等等，這些都會對指紋圖譜的建立產(chǎn)生影響，本項目的關(guān)鍵是要找到藥物成分及藥物代謝產(chǎn)物，我們考慮采取的解決辦法是一方面比較有關(guān)純化條件，盡量去掉干擾成分，保留目標成分；另一方面采用有關(guān)質(zhì)譜聯(lián)用等檢測方法確定目標成分，從而建立起組織、體液中的天然藥物動力學化學指紋圖譜。

(3)天然藥物代謝組學指紋圖譜建立。主要研究糞便、血液和尿液中代謝物指紋圖譜的建立，一方面代謝產(chǎn)物中干擾成分較多，有藥物代謝產(chǎn)物、體內(nèi)生化反應(yīng)代謝產(chǎn)物、食用的物質(zhì)成分代謝物等等，這些都會對指紋圖譜的建立產(chǎn)生影響，本項目的關(guān)鍵是要找到藥物代謝產(chǎn)物及特殊的代謝產(chǎn)物，我們考慮采取的解決辦法是一方面比較有關(guān)純化條件，盡量去掉干擾成分，保留目標成分，另一方面采用有關(guān)質(zhì)譜聯(lián)用等檢測方法確定目標成分，從而建立起代謝物中的指紋圖譜。

(4)“化學指紋-藥動指紋-代謝指紋”關(guān)聯(lián)的化學模式建立。分析天然藥物化學指紋、藥動學指紋和代謝組學指紋的相關(guān)性和差異性，研究的關(guān)鍵是要找到特征化學成分指紋、藥動學特征指紋、成分藥物代謝產(chǎn)物及特征代謝產(chǎn)物的基礎(chǔ)上，比較指紋之間的相關(guān)性，以找到特征指紋之間的關(guān)聯(lián)。研究過程中，可以采用現(xiàn)有的指紋譜建立方法進行建立，可以采用現(xiàn)在快速發(fā)展的色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的方法；建立化學指紋、藥動指紋、代謝指紋關(guān)聯(lián)的方法，可以采用空白實驗的方法以去掉生理狀態(tài)下干擾物質(zhì)的干擾，既可以建立起各指紋譜之間的關(guān)聯(lián)，又能找到特征的指紋譜。結(jié)合天然藥物化學指紋、指紋藥物動力學研究和代謝組學研究，以期發(fā)現(xiàn)天然藥物對于動物體的影響，從而較全面揭示天然藥物給藥機理，最終構(gòu)建天然藥物“化學指紋-藥動指紋-代謝指紋”結(jié)合研究模式。

通過對“化學指紋-藥動指紋-代謝指紋”關(guān)聯(lián)的化學模式探究，一方面有助于找到天然藥物的功效成分；一方面可以揭示天然藥物給藥吸收、分布、代謝、排泄的規(guī)律；再一方面通過對代謝組學指紋研究，進一步揭示天然藥物給藥代謝、排泄的規(guī)律。同時可以為天然藥物給藥機理的研究提供一種思路和方法，很明顯，化學指紋研究能清晰反映天然藥物的指紋成分，天然藥物指紋藥動學的研究能清晰地反映出天然藥物給藥大部分成分分布吸收的信息，代謝指紋能清晰反映出天然藥物給藥大部分成分代謝排泄的信息，從而在很大程度上促進天然藥物給藥機理的研究，建立起天然藥物給藥研究的化學指紋-藥動指紋-代謝指紋相互關(guān)聯(lián)的模式。

圖1 “化學指紋-藥動指紋-代謝指紋”關(guān)聯(lián)的化學模式關(guān)系圖Fig.1 The connected“chemistry fingerprint-pharmacokinetics fingerprint-metabolism fingerprint”chemistry mode relation figure

5 結(jié)語

建立天然藥物指紋圖譜技術(shù)相互關(guān)聯(lián)模式和天然藥物給藥機理研究的模式將促進天然藥物的現(xiàn)代化研究，從而更直觀的揭示天然藥物在體內(nèi)的吸收、分布、代謝和排泄的過程規(guī)律以及揭示發(fā)揮功效過程的代謝規(guī)律。當然，在進行“化學指紋-藥動指紋-代謝指紋”關(guān)聯(lián)的化學模式研究過程中，因為天然藥物成分的復雜性，會導致研究的復雜性，有時也會因為研究目的不同出現(xiàn)不同的結(jié)果，有時面臨一些技術(shù)的突破，尤其還需要針對具體研究的天然藥物成分等情況進行具體方案設(shè)計與研究，比如我們看是研究復方的天然藥物，還是單個的天然藥物，很多單個的天然藥物的成分也很復雜，有必要先提取分離成不同的有效部位群再進行研究。同時天然藥物用于不同的動物體、不同的疾病情況等有可能獲得的結(jié)果也不一樣。

總之，進行“化學指紋-藥動指紋-代謝指紋”關(guān)聯(lián)的化學模式研究過程是復雜的。但采用天然藥物指紋圖譜技術(shù)及關(guān)聯(lián)的模式進行天然藥物給藥機理的研究將會成為天然藥物現(xiàn)代化研究的關(guān)鍵技術(shù)之一，該方面的研究將推動天然藥物給藥機理的研究，推動天然藥物研究的發(fā)展。