款冬植物止咳化痰活性成分与生物合成和分布积累研究

The plant Tussilago farfara is traditionally used for its antitussive and expectorant actions. The Flower buds are used in Traditional Chinese Medicine (TCM) prescriptions, while the leaves are used in Europe. As a medicinal plant with long history both in the east and west, the active components, which are responsible for the antitussive and expectorant actions, and their biosynthesis and accumulations pattern, and the relationship with the hepatoxic pyrrolizidine alkaloids, in the different parts of the plants are unknown. In addition, the reasons that only the flower buds were used in the TCM prescriptions are not clear. In this study, based on the results of previous NSFC project, serum medicinal chemistry methods are used to build the spectrum of absorbed metabolites in the serum, and statistical correlation methods are used to determine the active components for the antitussive and expectorant actions. High-throughput sequencing and content determination methods are used to study the biosynthesis and accumulation pattern of both active and toxic compounds in the different parts of plant. The chemical compositions, bioactivities, absorptions and metabolism, and safety of the TCM prescriptions, prepared from the flower buds and leaves, respectively, are systematically compared. This research can serve as the scientific basis for explanation of the TCM medication experience and expanding the resource utilization of Tussilago farfara.

款冬植物具有止咳化痰作用，中医复方使用花蕾入药，在欧洲其传统药用部位主要为叶。课题前期结果提示，花蕾和叶都具有较强的止咳化痰作用，但化学组成却明显不同。作为一种在东西方都具有悠久历史的药用植物，其止咳化痰的物质基础以及活性成分与毒性生物碱在不同器官之间的生物合成和分布积累规律尚不清楚，中医复方仅使用花蕾入药的传统经验也有待科学证明。在前一课题的基础上，本项目拟采用血清药物化学方法建立款冬的入血成分谱，采用多种关联分析手段对不同时间点的“谱”和“效”进行相关性分析，确定与款冬止咳化痰作用相关的活性成分群；采用高通量测序技术结合含量测定阐明活性成分和毒性成分在植物不同器官的生物合成和分布积累规律；最后以款冬花和叶分别配伍的方剂为研究对象，从化学物质组、药效学、体内吸收代谢、安全性方面阐明款冬花和叶在复方中的差异。本研究可为科学解释中医传统用药经验和扩大款冬资源利用提供研究依据。

款冬花是中医临床常用药材，具有止咳化痰作用。中医传统经验使用未开放的花蕾入药，由于花蕾在地下发育，产量低且采收相对困难。款冬叶在欧洲也具有药用历史，但药用部位是叶。本项目通过将不同化学部位“敲入”和“敲出”，化学组成和药效学相关性分析，结合网络药理学分析，确定款冬花中苯丙素类和黄酮类成分与款冬止咳化痰的作用密切相关；建立了基于液相色谱的多指标含量测定方法并对不同发育时期花和叶进行分析，明确了款冬中苯丙素类、倍半萜类、黄酮类的分布积累规律，转录组分析揭示的苯丙素类和黄酮类的基因表达水平与含量测定结果一致。由于中医传统经验使用复方入药，对款冬花和叶分别配伍的紫菀散进行了系统比较，采用款冬花和叶分别与紫菀配伍制备紫菀散，小鼠止咳祛痰药效学实验显示2种复方止咳化痰药效学作用相当；采用小鼠和斑马鱼模型观测两种复方的肝、肾毒性，结果显示2种复方大剂量给药时均体现出一定的毒性，但未观测到款冬叶配伍的紫菀散毒性强于花配伍的紫菀散；虽然核磁共振以及液质联用分析均显示两组复方存在显著的化学差异，其体内过程也存在一定差异，但在药效学和毒性方面并不存在显著差异，但款冬叶能否代替款冬花用于中药复方还需进一步的系统研究。为了对款冬花资源进行评价，采用多指标含量测定方法对不同产地的款冬花进行了质量评价，同时采用代谢组学技术对3个主产区的款冬花药材进行了化学物质组和体内代谢组的比较及相关性分析，结果显示3组款冬花对小鼠机体的代谢影响存在差异，但体内差异远小于化学差异；初步研究了款冬花的液相指纹图谱和ITS2鉴定方法，为提升其质量控制方法奠定了基础。款冬花中的倍半萜类具有显著的抗炎作用，对倍半萜类的抗哮喘及抗衰老活性进行了初步研究，结果显示款冬花中的倍半萜类对哮喘模型大鼠的气道炎症反应具有显著的缓解作用；此外款冬酮能显著延长线虫寿命。我们将从资源利用的角度继续对款冬花中倍半萜的生物活性进行深入研究。