基于药物代谢组学的开心散防治老年痴呆症的物质基础及机制研究

Based on our pre-research, this study is to determine the multi-component and explore mechanisms of the Kaixinsan formula, and we conducted a systematic analysis of the therapeutic effects of the Kaixinsan on rat model of Alzheimer's disease using metabolomics and serum pharmacochemistry, under the guidance of the theory of TCM. Ultra-performance liquid-chromatography/ electrospray-ionization high-definition mass spectrometry (UPLC/ESI-HDMS) combined with pattern recognition approaches including principal component analysis, partial least squares-discriminant analysis are integrated to approximate the comprehensive metabolic signature and discover differentiating metabolites. The alterations in these metabolites are associated with perturbations with therapeutic effects of the Kaixinsan. Further to explore the underlying biological metabolic pathway, retroactive in vivo biological events derived the variants, combine the advanced bioinformatics technology to building the multivariate and multidimensional framework of the whole pharmacological effects of Kaixinsan, clarifying the efficacy of material basis and action mechanism of Kaixinsan for treatment of Alzheimer's disease. Pharmacokinetic studies on the main ingredients of Kaixinsan in the blood and cerebrospinal fluid are also used to clarify the scientific connotation of compatibility of Kaixinsan, and lay a useful theoretical basis for TCM on prevention and treatment of Alzheimer's disease.

在中医药理论的指导下，在前期开心散体外体内化学成分研究及其治疗老年痴呆症药效学基础之上，以中药血清药物化学及药物代谢物组学及多维联用分析技术为核心方法学平台，基于大鼠痴呆模型，建立开心散体内多成分同时分析表征的方法，确定开心散治疗痴呆症的血液（脑脊液）中体内直接作用物质；基于代谢组学UPLC/ESI-HDMS技术建立开心散预防及治疗后的靶标代谢物组轮廓谱图，利用主成分分析、偏最小二乘判别分析等模式识别技术系统分析实验数据矩阵确定生物标记物（Markers）。发掘并明确其背后的生物代谢途径，结合生物信息学等先进的技术手段构建多元多维的药理作用框架全貌，验证候选Markers与体内直接作用物质的相关性，阐明开心散治疗痴呆的药效物质基础和作用机制。通过开心散治疗后的血液（脑脊液）中主要移行成分药代动力学及配伍的关系研究，解析开心散配伍的科学内涵，为中医药防治老年痴呆症奠定有益理论基础。

开心散是临床治疗老年性痴呆症（AD）的经典方剂，但其作用机制以及药效物质基础尚不明确。本研究利用代谢组学技术建立了开心散治疗AD的药效物质和作用机理的整体研究策略。发现AD代谢途径涉及脂类代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢、多巴胺代谢、有机酸代谢和维生素代谢；对开心散干预AD模型大鼠尿液及血液代谢进行轮廓表征和模式识别分析，发现开心散改善AD模型学习记忆能力，对AD大鼠的氨基酸代谢以及脂类代谢径路异常进行关键调节；又对AD引起的氧化应激损伤以及炎症损伤进行修复；通过对标记物及其通路分析，明确了开心散对AD模型不同阶段标记物表达异常的调节恢复作用。 .应用UPLC-MS对开心散的化学成分进行全面分析，鉴定了106个化合物；利用多变量数据分析及UNIFI软件鉴定了AD大鼠口服开心散后的显效状态下的46个血中移行成分。在此基础上，设计一体化的研究方案，在开心散治疗AD有效性的前提下，通过体内显效成分与AD生物标记物关联度PCMS分析方法确定与生物标记物轨迹变化高度关联的体内直接作用物质，最终确定25个化学成分为开心散干预AD模型的主要潜在药效物质基础。采用药代动力学进一步分析圈定开心散关键成分新组方：人参皂苷（Ginsenoside Rb1）、远志苷（Tenuifoliside C）和茯苓新酸（Poricoic acid B），并进行基于AD模型的有效成分配伍新组方（按原方比例）的多次给药对其药代动力学行为的影响研究，明晰了新组方较单成分或部分药物组合给药的优势所在，发现全成分协同配伍给药时显著提高其生物利用度，其药代动力学行为向更有利于疗效发挥方面转化。.该项研究通过建立体内中药化学成分与代谢标记物两组变量关联度分析策略，并将该方法成功地应用于经方开心散的研究实践，为基于生物标记物的方剂组分创新药物设计、成分配伍规律研究提供科学思路和方法，对推动基于中医临床经验的创新药物研究，推进中医药现代化及国际化发展，具有重要学术价值和实用价值。