基于毒物分解动力学和代谢组学方法研究乌头生物碱中毒标志物

Aconitum alkaloids, such as aconitine, mesaconitine, and hypaconitine, are effective compositions and highly toxic alkaloids from the root of a traditional Chinese herb, the Aconitum species (sp.), which has been used clinically for years. However, these compounds have narrow therapeutic windows, which led to intoxications and deaths occurred frequently. Aconitum alkaloids are easy to decompose, and with rapid absorption and metabolism, deaths from aconite poisoning are somewhat difficult to diagnose during medicolegal expertise because no specific morphologic findings are present. That results in medical disputes being on the rise. In the present study, 20 metabolites associated with toxitity of aconitum alkaloids had been identified, the poisoning markers of aconitum alkaloids will be furtherly confirmed by toxic decomposition kinetics and target metabolomics. we established the models of toxic decomposition kinetiics and metabonomics, the decomposition products in vitro,Ⅰ, Ⅱ phases metabolites in vivo and poisoning markers of metabolomics, were detected using high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry. The differences of metabolies and decomposition products could be used to distinguish before poisoning and after lavaging. Meanwhile, the exsitence of Ⅱ phase metabolites might provide strongly basis for medicolegal expertise. Finally the poisoning markers of target metabonomics coupling with above mentioned two aspects can provide adequate evidences for the poisoning cases of aconitum alkaloids.

乌头属中药在中医临床上有着悠久的用药史，乌头生物碱（乌头碱、新乌头碱和次乌头碱）既是其药效成分也是毒性成分，由于治疗量和致死量接近，导致中毒和死亡事件屡有发生。乌头生物碱极易分解，且吸收和代谢迅速，确属乌头碱中毒的多数案例在体内查不到原药，导致医疗纠纷呈上升趋势。我们前期的非靶标代谢组学研究发现了20种差异性代谢物，要想明确乌头生物碱中毒标志物还需靶标代谢组学和毒物分解动力学相结合进一步来研究。本研究建立了乌头生物碱中毒的分解动力学和代谢组学模型，采用高效液相色谱-串联质谱检测乌头生物碱在中毒生物检材中的分解产物和Ⅰ、Ⅱ相代谢产物以及代谢组学中毒标志物。一方面利用分解产物和代谢产物的异同可以为生前服毒和死后灌胃提供理论参考，另一方面看是否存在Ⅱ相代谢产物可为乌头生物碱中毒法医鉴定提供有力依据，最后结合代谢组学中毒标志物共同为乌头生物碱中毒案件提供充足的证据。

乌头属中药在我国民间和中医临床上被广泛使用，但由于其含有剧毒药物成分，且治疗量和致死量接近，使用过程中不良反应和中毒事件频频发生。入体后吸收和代谢迅速，确属其中毒的多数案例在体内查不到原药，由此产生的自杀、他杀及意外案件时有发生，给法医鉴定带来了很大的困难。. 毒物分解动力学首先建立了乌头生物碱中毒标志物的LC-MS/MS检测方法，该方法简便快速可应用于案件中此类毒物的定性和定量检测，为案件的侦破提供线索，这也是本项目的现实指导意义。第二研究了三个不同保存温度下（20℃、4℃和-20℃）的空白生物检材添加毒物和染毒动物，不同保存时间下的乌头生物碱中毒标志物分解及代谢揭示了乌头碱、新乌头碱、次乌头碱三种原体基本呈降低趋势，代谢物苯甲酰乌头碱、苯甲酰新乌头碱、苯甲酰次乌头碱、乌头原碱、新乌头原碱和次乌头呈现先升高后降低的趋势，分解速率顺序为： 20℃>4℃>-20℃，提示对于此类毒物中毒的生物检材应低温保存，及时送检。通过对染毒动物组中双酯型乌头生物碱及其代谢物的变化规律和对空白兔血、空白兔肝、空白尸体血添加乌头碱、新乌头碱及次乌头碱三种纯品分解规律的研究发现此类毒物的分解产物和代谢组学一致。. 对于乌头生物碱中毒标志物的代谢组学研究分别从中毒大鼠血清和尿液中筛选出33和37个潜在中毒生物标志物。其中在血浆和尿液代谢中有四个代谢物是相同的，分别是马尿酸、泛酸、核黄素和胆碱；其中马尿酸、泛酸和胆碱的变化在中毒大鼠血清中代谢与对照组比较有显著影响。这些代谢物主要是影响了氨基酸代谢、糖代谢、辅因子和维生素代谢以及脂质代谢四大主要代谢通路。. 该项目通过毒物分解动力学和代谢组学两个方面深入研究乌头生物碱中毒标志物，不仅为乌头属中药中毒法医毒物鉴定提供科学依据，还可为天然药毒物的法医毒物司法鉴定提供一定参考价值，从而可以为解决长期医疗和法律纠纷，提供侦破线索和科学办案，减少冤假错案、遏制犯罪将发挥不可替代的作用。