中药药效物质基础研究的系统方法学——中医方证代谢组学

中药药效物质基础是指中药中含有的能够表达药物临床疗效的化学成分总称。而中医临床使用的是方剂,中药饮片是原料,方剂才是药物。同一中药在不同配伍环境下在体内表达不同的体内直接作用物质,从而实现药效的配伍取向。所以中药药效物质基础研究应该从方剂入手,而评价方剂的临床药效是发现药效物质基础的前提。在临床上,方剂对应的是证候或病,中医证候/病的客观正确诊断,阐释证候/病的生物学本质,发现证候/病的生物标记物,建立临床疗效的生物评价体系是评价方剂临床疗效进而发现中药药效物质基础的基本前提。基于中药复方给药形式的特殊性及方证对应疗效的专属性,笔者的团队以证候为起点,从方剂入手,建立了系统的关联"证候诊断-方剂效应评价-体内直接作用物质分析"的方法学——中医方证代谢组学(Chinmedomics),将中药血清药物化学和代谢组学有机结合,在解决证候生物标记物的基础上,建立方剂药效生物评价体系,发现并确定中药药效物质基础,进而解决与药效物质基础相关的中药有效性及安全性等质量问题,以及基于临床有效性的中药创新药物发现问题。     

中医方证代谢组学研究进展及其应用

中医方证代谢组学（Chinmedomics）是近年来兴起的研究中药方剂有效性及其药效物质基础的整合策略,是中医药现代化研究方法学意义上的创新。基于中药复方给药形式的特殊性及方证对应疗效的专属 性特点,中医方证代谢组学以代谢组学技术建立方剂有效性评价体系,揭示证候生物学本质;以中药血清药物 化学方法发现方剂体内直接作用物质,通过建立两者之间的相关性来表征与证候生物学本质相关的药效物质 基础,解决中医证候生物标记物、方剂效应评价、中药质量标志物,及方剂创新药物设计等关键科学问题。     

基于临床有效性的中药药效物质基础生物分析体系

中药药效物质基础应是与中药临床疗效直接相关的化学成分,是通过具体的临床有效方剂表达的治疗效应,而评价方剂的疗效是研究基于方剂的中药药效物质基础的前提.本文探讨了基于临床有效性的中药药效物质基础生物分析体系建立的思路及方法,阐释了中医方证代谢组学理论及研究策略,即利用代谢组学技术阐明作为方剂治疗对象-证(/病)的代谢轮廓及代谢标记物,建立相关动物模型,评价方剂的整体效应及分析方剂的体内直接作用物质,并将代谢轮廓及生物标记物的变化与方剂中体内成分的动态变化相关联,阐明方剂及组成中药的药效物质基础.     

中药有效性评价与药效物质基础发现

中药有效性是中医药治疗优势的根本体现,而有效性的科学阐释是沟通中医学与现代医学科学的渠道,中药有效性评价是发现药效物质基础的前提。因此急需建立一种生物学语言,把中药的有效性科学地表达出来,让现代生命科学领域认识和接受中医理论及临床实践的科学价值。证候和方剂是中医学的两个关键科学问题,直接关系到疾病的诊断和临床疗效的有效性。由此,本课题组以证候生物标记物发现为切入点,以方剂为研究对象,建立阐释中药有效性的理论及研究方法——中医方证代谢组学（Chinmedomics）,为中药有效性评价提供了有效途径。利用中医方证代谢组学研究方法,揭示临床常见中医证候的生物标记物及其相关方剂的有效性,推动了证候的精准诊断及临床治疗经验的挖掘,为提升中医理论及临床实践的科学价值的认识提供了科学依据。     

基于中医方证代谢组学的中医证候精准诊断及方剂疗效精准评价

中医方证代谢组学（Chinmedomics）是近年来兴起的新兴学科,它整合了系统生物学与中药血清药物化学的理论及技术,形成了鉴定证候生物标记物,建立方剂有效性评价体系,并发现药效物质基础的应用科学。中医方证代谢组学的理论及方法有助于实现建立中国式精准医学模式,有助于进一步提升中医药研发的原始创新能力。     

基于中医方证代谢组学的男仕口服液治疗肾阳虚证的物质基础与作用机理研究

目的：基于中医方证代谢组学技术分析男仕口服液干预皮质酮诱导的肾阳虚证大鼠模型内源性代谢生物标记物的变化趋势,探索男仕口服液入血成分与其治疗肾阳虚证过程的相关代谢物及代谢通路的相关性,挖掘男仕口服液发挥治疗作用的体内直接作用物质及作用机理。方法：检测大鼠“下丘脑-垂体-靶器官轴”各激素水平并观察相应靶器官的组织形态学,评价男仕口服液对肾阳虚证的作用效果;利用模式识别分析各组大鼠尿液代谢谱,研究男仕口服液对肾阳虚证生物标记物影响,同时在显效基础上分析其入血成分与肾阳虚证生物标记物群的相关性,确定其发挥治疗作用的潜在药效物质基础。结果：模型大鼠血清的CRH、CORT、T3、T4、T和尿17-OHCS含量显著下降;男仕口服液可显著提升血清中CRH、CORT、T3、T4、cAMP和尿中17-OHCS水平,调节类固醇激素的生物合成、色氨酸代谢和酪氨酸代谢;PCMS相关分析发现男仕口服液显效剂量下与代谢标记物高度相关的入血成分主要为：水晶兰苷、没食子酸、鸡矢藤苷、莫诺苷葡萄糖醛酸化产物、甜菊苷C、甜菊双糖苷,这些成分是男仕口服液治疗肾阳虚证的药效关键物质基础。结论：本研究运用中医方证代谢组学技术建立了“肾阳虚证代谢标记物-男仕口服液体内直接作用物质-药效关键物质基础”的分析模式,发现水晶兰苷、没食子酸、鸡矢藤苷等成分通过改善多个代谢途径（激素合成途径、酪氨酸代谢中激素合成与释放途径等）,从整体上纠正代谢轮廓的改变,体现了男仕口服液治疗肾阳虚证的多途径、多靶点、整体调节的作用特点。该研究为基于临床有效性的创新药物发现提供方法学基础。     

基于中医方证代谢组学研究男仕胶囊治疗肾阳虚证的药效物质基础及作用机制

该研究利用中医方证代谢组学技术研究男仕胶囊治疗肾阳虚证大鼠内源性代谢物的变化,探索与肾阳虚证密切相关的代谢物、代谢通路,鉴定男仕胶囊治疗肾阳虚证的药效物质及作用机制。检测大鼠血清常规生化指标以及观察组织形态,基于中医方证代谢组学技术平台,对大鼠血液和尿液进行多变量模式识别分析,研究肾阳虚证生物标记物及男仕胶囊的治疗作用;在男仕胶囊治疗肾阳虚证有效基础上分析其入血成分与肾阳虚证生物标记物群的相关性,确定其发挥治疗作用的潜在药效物质基础。结果确定了11个与肾阳虚证大鼠模型相关的代谢标记物,涉及类固醇激素的生物合成、色氨酸代谢和酪氨酸代谢等途径。发现男仕胶囊具有调节类固醇激素的生物合成、色氨酸代谢和酪氨酸代谢的作用;PCMS相关分析发现咖啡酸、2-羟基-1-甲氧基蒽醌、1-羟基,2-甲氧基蒽醌、阿魏酸葡萄糖醛酸、木犀草苷、甜菜碱、伞形花内酯和去乙酰基车叶草苷酸为男仕胶囊治疗肾阳虚证的药效物质基础。研究发现男仕胶囊中的木犀草苷、甜菜碱、伞形花内酯等成分通过改善激素合成途径、酪氨酸代谢中激素合成与释放途径以及亚油酸代谢中亚油酸合成途径等,从整体上纠正扰动的代谢轮廓,体现了男仕胶囊治疗肾阳虚证的多途径、多靶点、整体调节的特点。中医方证代谢组学技术为解决基于临床有效性的中药创新药物发现提供方法学支撑。     

代谢组学在中药方剂整体药效作用及机制研究中的应用与展望

建立符合中药方剂自身特点的整体药效评价体系是中药现代化研究的重要科学任务之一,近年来,随着代谢组学科学技术的发展为中药方剂整体药效评价与多靶点作用机制研究提供了崭新的和强有力的技术手段。本论文围绕代谢组学研究技术在中医证动物模型评价、“方证对应”研究、中药整体药效作用评价及作用机制研究等方面的研究现状进行了扼要评析,提出和讨论了代谢组学研究结果的定量表征,多组分多靶点中药与单成分、单靶点化学药物药效作用的代谢组学比较研究,药物代谢动力学与代谢组学整合研究在中药药效物质基础及整体药效作用评价与作用机制研究中重要作用意义。     

基于中医方证代谢组学技术的六味地黄丸干预脑瘫大鼠模型研究

目的：本研究基于中医方证代谢组学理论和技术平台,研究六味地黄丸（LW）对脑瘫大鼠模型的干预作用。方法：研究采用延迟剖宫产手术方法复制缺氧缺血脑瘫（HICP）大鼠模型,利用经典行为学方法对HICP模型和LW的干预作用进行评价;最后借助中医方证代谢组学技术揭示了HICP模型大鼠尿液的潜在生物标记物与LW干预HICP模型体内显效成分的相关性。结果：研究表明LW通过调节HICP模型大鼠机体的糖类代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢和甾体激素类生物合成四大类代谢途径,进而有效改善HICP模型大鼠的运动能力,并确定LW的入血成分中6-O-甲基梓醇、莫诺苷、丹皮酚原苷、毛蕊花苷、獐牙菜苷脱水的代谢产物为干预HICP大鼠模型的潜在药效物质基础。本证实了中医方证代谢组学技术可以成为阐明中药药效物质基础的有力手段。     

基于中医方证代谢组学的中药质量标志物发现研究

中药质量是影响中医药传承和发展的重要因素,然而由于中药成分的复杂性和复方应用的特殊性,现今的中药质量标准存在难以保障临床疗效的问题。刘昌孝院士提出中药质量标志物的概念和基本属性,为中药质量标准研究指明了方向。中医方证代谢组学是整合了中药血清药物化学与代谢组学技术,在方证对应并显效的情况下,发现与临床疗效相关、体现方剂配伍、可追溯体内代谢和制备过程的中药药效物质基础的研究策略,是发现中药质量标志物的有效方法。利用中医方证代谢组学方法已经对茵陈蒿汤、六味地黄丸等方剂及男仕胶囊、AS1350等中药保健品质量标志物的发现研究进行了探索。     

基于代谢组学/药动学整合策略的多组分中药药效物质基础研究

中药药代动力学以及中药药效物质基础长期以来都是中药学研究的瓶颈问题。考虑到中药化学成分的多样性及其复杂性带来的困难,以及内源性功能小分子对人类代谢影响的重要性,本文提出了整合药代动力学和代谢组学的方法。以代谢组为桥梁,从机体对中药产生的内源性小分子应答这一角度,通过同时监测 中药原型及被代谢成分（药代）和内源性小分子代谢物（代谢组）的变化,将二者通过多变量统计分析技术进行关联。这一方法合理简化了中药和人体这两个复杂系统,可以全面探索彼此的交互效应,考察单个药物成分在 这两个系统中的作用和地位。     

基于“证治代谢组学”假说探讨中药（单体/复方）药效物质基础的研究思路与实践＊

中药(单体/复方)药效物质基础研究是中医药现代研究的关键问题之一。然而,目前运用的生化和分子生物学方法很难诠释其多靶点、整体性和动态性的整合调节作用。课题组提出的"证治代谢组学"假说理论指出,不同的证候存在"证相关代谢谱群"和"证相关生物标志物",这可能是中药药效物质基础所在,辨证论治后偏离的代谢网络功能呈现回归趋势。基于"证治代谢组学"假说开展中药(单体/复方)药效物质基础研究,这将为阐释中药(单体/复方)防病治病和养生保健的科学内涵及其对疾病个体的整合调节作用提供新的思路。本文以冠心病为研究载体、气阴虚血瘀证为切入点、活血保心丸为干预措施,就该研究思路的内涵与总体模式、提出的背景与依据、实践的方式与可行性、创新与特色及其研究意义等进行了简要介绍。     

基于LC-MS分析的中药体内成分辨识技术

中药血清药物化学是阐明中药药效物质基础直接而有效的方法,然而中药化学成分的复杂性和体内过程中成分间的相互作用决定了中药体内成分分析的艰巨性。液相色谱-质谱联用技术为中药体内成分的全息表征提供了有效的分析手段,然而由于生物样品中内源性物质的严重干扰难以在采集的色谱图中直观地辨识出中药体内成分,迫切需要引入专属的成分辨识技术,以避免对中药体内成分的人为漏检。该文结合黄连在大鼠血中的移行成分分析,介绍用于质谱数据处理的质量短缺过滤技术、Metabolynx软件以及主成分分析、偏最小二乘判别分析、正交偏最小二乘判别分析等模式识别方法在中药体内成分辨识中的应用。     

网络方剂学特征的研究进展

网络方剂学具有将网络科学与中医方剂学特点相结合,借助现代科技,整合中医整体思辨的宏观思维与现代医学生物细胞分子的微观视角,通过知识关联网络构建及分析法,建立一个系统方剂知识库及病症结合网络,重点研究方剂功效物质组整合调节机制、配伍规律的阐明、源自方剂的中药新药创制及类方网络方剂学构建等特征。物质基础研究能揭示方剂作用机制,是中药复方质量控制及安全性的保障;配伍规律是方剂的核心;方剂在治疗复杂疾病方面具备整合调节的优势,是研制多靶点新药的重要源泉;类方的研究有利于对方剂复杂体系的系统认知及对方剂配伍规律等核心问题的理解。以上4方面是方剂现代化研究的重点和难点,也是网络方剂学研究的重要内容及方向。网络方剂学的发展则有助于诠释中药复方的科学内涵,提高临床用药疗效,拓展新药的研发思路。该文对网络方剂学的特征进行总结,对基础研究、配伍理论、新药创制、类方研究4个方面的研究方法及进展进行概述,以期有助于阐明方剂的组方原理、配伍规律及其临床使用方式,促进方剂的现代化研究。     

中药血清药物化学研究概况及其理论和方法拓展

中药血清药物化学是从中药/方剂口服给药后的血中移行成分中筛选药效物质基础的研究设计,其理念及方法符合中药整体作用模式,并体现了人体对药物的代谢、转化作用和药物在体内的相互作用,现已成为公认并被普遍应用的研究中药药效物质基础的有效方式。该文对以往中药血清药物化学的研究内容和研究方法进行梳理,在进一步认识中药复方给药形式的特殊性及方证对应疗效的专属性基础上,提出整合系统生物学的中药血清药物化学新研究策略:以证候为切入点,以方剂为研究对象,在利用系统生物学方法阐明证候生物标记物的前提下,评价方剂整体效应,在有效的状态下,筛选与效应生物标记物高度关联的中药血清移行成分,发现并确定中药的药效物质基础。通过整合系统生物学方法,中药血清药物化学的理论与方法进一步扩展,将开启诠释中医药理论的新篇章。     

基于质谱技术的“体外-体内”多维化学物质组逐层递进关联分析策略用于中药体内药效物质基础研究

中药药效物质基础研究是中药研究的核心科学问题之一。然而,由于中药成分繁多、体内作用过程复杂且药源性成分浓度低等特点,给中药药效物质基础研究带来了极大的困难和挑战。本文基于口服中药 进入体内主要通过肠道代谢吸收,且进入体内后会在肝脏进一步代谢的特点,提出“体外-体内”多维化学物质 组逐层递进关联分析研究策略,逐步分解药源性成分检测难度,增强药源性成分分析的靶向性;并构建基于靶 向网络药理学方法的体内药效物质组快速辨识方法,无需分离制备单体即可实现体内药效物质组的快速发 现。利用该方法已经阐明了茯苓治疗阿尔兹海默症的药效物质基础。     

代谢组学在中医证候中的应用进展

证候是一个非线性的"内实外虚""动态时空"和"多维界面"的复杂系统,只有采用与证候复杂性相适应的思维方法才能揭示其内涵,而代谢组学的动态性、整体性、系统性等研究特点与中医药学的整体观、辨证论治思维模式相吻合.因此,运用代谢组学方法进行中医证候研究,在辨证分型、证候物质基础、证候代谢途径和证候药效研究等方面有着重要作用....