基于定量代谢组学融合整体药代动力学的牡丹皮炭炮制机理研究

Processing mechanism is the core content of Chinese crude drug processing.This task was studied according to entirety theory of Chinese medical science. Paeonia suffruticosa charcoal was the typical representative of "two properties of a substance" and "carbonizing drug charateristic".And it was used as an object to study with the new method of "dynamic serum chemistry in vivo - quantitative metabonomics(CPD) - combined pharmacokinet(CPK) - CPK-CPD".On the basis of previous research,firstly,the chemical research was studied systematically and identified the chemical composition in vivo with the UPLC-Q-TOF-MS and the dynamic medicines serum . And the entirety efficacy evaluation system was established with the quantitative metabolomics technique. The effective components were confirmed according to the pharmacokinetics (PK) and conformity pharmacodynamics (CPD).Secondly,A self-defined weighting coefficient was based on the PK-CPD correlation. Combined pharmacokinetics (CPK) was established according to the self-defined weighting coefficient and statistical moment theory. Then the CPK-CPD combination model was set up with neural networks. From the results it discusses the Paeonia suffruticosa charcoal efficacy material base, pharmacokinetics and mechanism of action, and then illustrats cortex moutan charcoal processing mechanism. The study provides new research ideas and examples of hemostatic efficacy material base and processing mechanism for the similar carbon.

炮制机理是中药炮制研究的核心内容。本项目在前期研究基础上，以"一物两性""炒炭存性"的牡丹皮炭为研究对象，在中医药整体观理论指导下，采用"体内动态血清化学-定量代谢组学(CPD)-整体药代动力学(CPK)-CPK-CPD"的研究模式。对牡丹皮炭进行系统的化学研究；以炮制前后体内"动态血清化学"为切入点，采用UPLC-Q-TOF-MS进行体内化学成分的辨识；以"定量代谢组学"方法确定整体药效评价体系；对炮制前后体内发生变化的成分和具有显著消长规律的成分进行药代动力学及其和药效动力学相关性研究，确定体内药效物质基础；以PK-CPD药效贡献率为权重系数，结合统计矩原理建立整体药代动力学；利用人工神经网络建立CPK-CPD结合模型；从整体上探讨牡丹皮/炭药效物质基础、体内作用过程和作用机制的不同，进而阐明牡丹皮炭炮制机理。该研究可为同类炭药止血药效物质基础和炮制理的研究提供新的研究思路和范例。

牡丹皮/炭“一物两性”，炮制机理不明。①本课题首先对牡丹皮炭进行工艺优选和系统化学分离，得到33个化合物，其中2个新化合物，11个首次得到。采用HPLC-DAD-MS方法对牡丹皮/炭进行指纹图谱和多个成分同时含量测定，采用PCA和Similarity 等化学计量学方法，比较分析炮制前后化学成分的变化，并同时对牡丹皮炭不同炮制程度进行质量分析，建立了具有较好的特征性、专属性和科学性的质量控制标准。②采用HPLC-DAD-MS 方法建立了牡丹皮炭炮制前后的体外及体内动态效应成分谱，确定了体内直接作用的物质。对牡丹皮炭炮制前后进入体内的10个成分进行药代动力学研究，发现丹皮炭中的没食子酸、5-羟甲基糠醛、3-羟基-2-甲基-4-吡喃酮、对羟基苯甲酸甲酯、丹皮酚在血热出血模型大鼠体内有较高的生物利用度；牡丹皮中的3，8-二羟基-2-甲基色酮，芍药苷，苯甲酸，对羟基苯甲酸甲酯在血热瘀血大鼠体内的生物利用度较高；且在丹皮炭血热出血模型组中作用增强的成分在牡丹皮血热瘀血模型组中作用减弱。③NMR定量代谢组学发现牡丹皮炭通过调节丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸代谢和TCA循环代谢通路中牛磺酸、丙氨酸、瓜氨酸等13个药效生物标志物达到凉血止血的作用。药效动力学研究，药效生物标志物矫正率在70%以上，说明牡丹皮炭给药后有较好的矫正调节的作用。④采用人工神经网络建立牡丹皮/牡丹皮炭PK-PD相关模型，并分析各成分对药效的贡献率，牡丹皮的药效成分为没食子酸、5-HMF，3,8-二羟基-2-甲基色酮、丹皮酚；牡丹皮炭的药效成分为没食子酸、3,8-二羟基-2-甲基色酮、芍药苷、对羟基苯甲酸甲酯、槲皮素、丹皮酚。没食子酸、3,8-二羟基-2-甲基色酮、丹皮酚为牡丹皮和牡丹皮炭凉血的凉血主要作用药效物质基础。并进行牡丹皮/炭的CPK-PD相关性分析，结果发现多成分整合血药浓度随时间变化与药效值呈正相关。⑤对牡丹皮炭进行分子对接、GO和KEGG分析，并进行体外凝血试验和ELISA实验验证，结果得出牡丹皮炭通过激活FIII、FX、FII和FXII，抑制SERPINC1活性，参与补体、凝血级联和血小板活化的生物过程而达到凝血止血作用，主要止血成分为化合物M15和M31。该项目采用“体内动态血清化学—定量代谢组学—整体药代动力学—CPK-CPD”的研究模式，为同类炭药炮制机理的研究提供新的研究思路和范例。