基于Top-Down-Top模式的中药体内代谢物质组群与药效关联性研究的系统分析方法学

The study of the correlations between pharmacokinetic and pharmacodynamic is relatively limited, which is an urgent problem in the medical research field. In order to solve this problem, we propose a system analysis method based on Top-Down-Top mode for the study on the correlation between the in vivo metabolites groups of traditional Chinese medicine and effectiveness. In this project, the Dingzhixiaowan for treatment of Alzheimer's disease (AD) is selected as the study object. Firstly, the drug targets and in vivo chemical group will be clarified through animal/drug interaction studies at the whole animal level. Secondly, screen the in vivo active substance group acted on multiple targets from the in vivo chemical substances group by using the docking and molecular dynamic simulations and ultrafiltration-mass spectrometry method. Finally, the integrated pharmacokinetics study, pharmacodynamic study and pharmacokinetic-pharmacodynamic correlation studies will be carried out to clarify the in vivo pharmacodynamic substances and mechanism of action of Dingzhixiaowan for the treatment of AD. The results of this project will provide a new strategy for the study on the correlations between the in vivo metabolites groups of traditional Chinese medicine and effectiveness.

针对中药研究领域急需解决的药代动力学与药效动力学关联研究比较薄弱的问题，以中医药理论的整体观、动态观和辩证观为指导，本项目提出了基于Top-Down-Top模式的中药体内代谢物质组群与药效关联性研究的方法。研究内容为：以定志小丸为治疗药物，阿尔兹海默症(AD)大鼠为模式动物，首先，在整体动物水平，通过药物与机体相互作用研究，明确药物作用于机体的相关作用靶标和机体对药物进行体内处置后的体内化学物质组群；其次，利用计算机模拟及超滤质谱筛选方法，从体内化学物质组群中筛选得到作用于不同靶标的多个体内活性物质组群；最后，对每个活性物质组群分别进行叠加整合药代动力学研究(PK)，针对不同靶标，选取各个代谢时间点的活性物质组群进行药效动力学研究(PD)，并进行PK-PD关联性分析，最终阐明定志小丸治疗AD的药效物质基础和作用机制。本项目研究成果将为解决中药体内代谢物质组群与药效关联性研究提供一种新策略。

针对中药研究领域急需解决的药代动力学与药效动力学关联研究比较薄弱的问题，以中医药理论的整体观、动态观和辩证观为指导，本项目提出了基于Top-Down-Top模式的中药体内代谢物质组群与药效关联性研究的方法。选择经典方剂“定志小丸”为治疗药物，阿尔兹海默症(AD)为疾病模型，首先，在整体动物水平，采用水迷宫，免疫组化，免疫印迹等手段，对定志小丸治疗AD的药效、协同作用机制以及主要作用靶标进行了研究。结果表明，定志小丸可以从，从胆碱能损伤，Aβ蛋白沉积，tau蛋白磷酸化，氧化应激，神经炎症等角度对AD发挥协同治疗作用。其次，在分子水平，基于中药口服用药特点，构建了“体外-体内”多维化学物质组逐层递进关联分析策略及靶向网络药理学策略，实现了定志小丸体内外多维化学物质组的精准辨识和快速筛选。从定志小丸中共鉴定了199种入血化合物，其中73种来自茯苓，67种来自远志，59种来自人参。明确了定志小丸中治疗AD的药效成分（Ginsenoside Rh2、Ginsenoside Rg3、Pachymic acid、Oleanolic acid等）及其相应的作用靶点（如COX2、NR3C1、VDR、CASP3、NFKB1、IFNG、RARG、TNFα等），系统的阐明了定志小丸治疗AD的体内药效物质组及其潜在的作用机制。利用尿液代谢组学和粪便代谢组学共鉴定出52个与定志小丸治疗AD的潜在药效标志物，主要涉及胆汁酸和脂肪酸代谢通路。最后，构建了肠-血-脑三位点微透析结合液相色谱耦合三重四极杆串联质谱仪直接检测AD大鼠肠道、血浆和海马中与疗效相关的外源性药物活性成分和内源性生物标志物的方法，实现了定志小丸治疗AD的PK-PD关联的可视化表达表征。结果表明PK指标与PD指标之间的关系并非呈现了简单的线性相关，而是表现出了复杂的相互关系和PK指标的延迟效应。项目研究成果为解决中药体内代谢物质组群与药效关联性研究提供一种新策略。.本项目共发表论文32篇，其中SCI论文28篇，会议论文3篇，获得吉林省科技进步一等奖1项，培养博士研究生6名（5人已毕业），硕士研究生1名，博士后2名。