陶 麗,范方田,劉玉萍,沈存思,王愛云,2,陳文星,2,陸 茵,2
(1.南京中醫(yī)藥大學藥學院,江蘇南京 210046;2.江蘇省中藥藥效與安全性評價重點實驗室,江蘇南京 210029)
中醫(yī)重視對不同疾病或同一疾病不同進程進行鑒別和分型,同時強患病機體表現(xiàn)的各種病理變化的相互聯(lián)系,因而尋證為先。方是在證的基礎上進行合理配伍和加減而建立,方證對應是中藥作用的主要方式。中藥由活性物質(zhì)群構成,注重調(diào)節(jié)整體功能和狀態(tài)的平衡,表現(xiàn)出廣泛的生物學效應。西藥直擊與疾病發(fā)生發(fā)展密切相關的生物分子,靶點明確,而中藥藥效物質(zhì)基礎復雜,且單一成分即顯示多靶現(xiàn)象的情況普遍存在,故一時難以闡明中藥的組效、量效和時效關系,特別是中藥多組分多靶點的整合作用機制[1-2]是仍是當前中藥研究的關鍵問題。王階等[3]提出組分配伍可以作為中藥復方配伍的新模式,即以中醫(yī)藥理論為基礎,遵循中藥方劑的配伍理論與原則,由有效部位或一類成分甚至是單個成分配伍后經(jīng)臨床驗證而開發(fā)的創(chuàng)新中藥。開展較早的如清開靈中的黃芩苷、梔子苷、膽酸、珍珠母4組分配伍治療腦缺血的臨床前藥效和機制研究[4-5]。而陳竺課題組人員在國際頂尖雜志上發(fā)表的將復方黃黛片中雄黃的有效成分四硫四化砷、青黛有效組分靛玉紅和丹參有效成分丹參酮ⅡA三者組合并進行抗白血病機制研究的成功嘗試[6],更是掀起了組分中藥及其配伍機制研究的熱潮。因此從目前來看,組分中藥化繁為簡,有利于中藥整合作用分子機制的深入探討,有助于加快中藥的現(xiàn)代化和國際化進程。
在中醫(yī)藥理論指導下,解決具體可選取哪些成分可以配伍,配伍比例如何,同時配伍后并不削弱原方的藥理效應和臨床療效。目前主要在一系列穩(wěn)定可控的整體、器官、細胞和分子水平的疾病模型以及能定量反映生物效應的評價指標的基礎上,利用高通量篩選技術和定量藥理學原理等對活性配伍組分進行篩選和優(yōu)化。
1.1 組分篩選 高通量活性組分篩選不僅加快了中藥活性成分的發(fā)現(xiàn)也最大程度得保留了可能的中藥活性組分。王月華等[7]利用HPLC快速分離技術獲得小續(xù)命湯石油醚提取物和乙醇提取物中240份連續(xù)組分樣品,利用氧化、過氧化氫和谷氨酸等多種損傷模型發(fā)現(xiàn)第1至40個石油醚連續(xù)組分和第100至120個乙醇連續(xù)組分治療中風的綜合效果好,可將兩部分的連續(xù)組分重新組合,作為小續(xù)命湯抗腦缺血損傷的有效組分。高通量活性組分篩選并不是一味的活性組分分離和追蹤,而是去除無效組分的過程,并不脫離原方的整體效應。
1.2 組分優(yōu)化 定量藥理學實驗設計方法不僅能夠解決配伍和配比問題,更能進一步用發(fā)現(xiàn)不同組分在組方中的地位和貢獻。李雪梅等[8]以抗肝纖維化中藥“扶正化瘀膠囊”中已知有效組分(蟲草多糖、丹參酚酸B鹽、苦杏仁苷和絞股藍總皂苷)為研究對象,利用均勻設計和回歸分析發(fā)現(xiàn)在兩種肝纖維化動物模型中,皆表現(xiàn)為蟲草多糖、苦杏仁苷和絞股藍總皂苷3種有效組分配伍效果最佳,篩選出的兩種配伍比例療效明顯,與扶正化瘀膠囊原方相當,再次添加被篩除的丹參酚酸B鹽后療效下降。除了上述統(tǒng)計學設計方法,還出現(xiàn)因果關系發(fā)現(xiàn)設計、基線等比增減設計、極性分段篩選設計、藥對協(xié)同效應設計[9]以及實驗設計(ED)—非線性建模(NM)—多目標優(yōu)化(MO)的ED-MN-MO三聯(lián)法等高級方法[10]。
中藥(方劑)配伍的整合作用主要表現(xiàn)在“七情和合”、“君臣佐使”以及“微因多效”等方面,具體涉及到多組分間協(xié)同、相加、競爭和拮抗等作用,其最終產(chǎn)生的治療作用不僅表現(xiàn)為多組分多靶點協(xié)同,還表現(xiàn)為多組分貫序放大,多組分優(yōu)勢選擇作用[11]??傊?,多組分的聯(lián)合應用除了關系到藥效物質(zhì)的數(shù)與量、組成比,還覆蓋這些組分如何交互作用從而產(chǎn)生效應,哪些組分作用于哪些靶點,這些組分如何作用于這些靶點等問題。因此除了研究藥物—藥物相互作用,還需要將宏觀的生物學效應深入到微觀的藥物與靶點,靶點與靶點相互作用等層面上來。
2.1 基于藥理網(wǎng)絡的多組分整合作用研究 清華大學的李梢課題組[12]提出了基于文獻挖掘和各種組學數(shù)據(jù)的生物調(diào)控網(wǎng)絡構建和“信息整合→計算建?!a(chǎn)生假設→實驗驗證”的研究策略,并成功解釋了驅(qū)寒/清熱方劑干預寒熱證生物調(diào)控網(wǎng)絡的機制[13]?;谥兴幧锕πЬW(wǎng)絡調(diào)控的研究模式能代表中藥作用的整體性和系統(tǒng)性,值得借鑒和進一步應用。
張衛(wèi)東、程翼宇等課題組[14-16]的研究從“單一靶標、單一藥物”轉(zhuǎn)向“多靶標、多藥物”,利用生物調(diào)控網(wǎng)絡和分子對接技術快速篩選出中藥有效組分和作用靶點而構建藥物作用網(wǎng)絡,對闡明中藥多組分多靶點的作用方式研究提供了實例。網(wǎng)絡藥理學的出現(xiàn)對傳統(tǒng)中藥的二次開發(fā)有很好的指導意義,并利于擴大現(xiàn)有可用藥物靶點空間[17]。
生物網(wǎng)絡調(diào)控理論和網(wǎng)絡藥理學闡釋了復雜性疾病的發(fā)生發(fā)展過程,從改善或恢復生物網(wǎng)絡平衡的整體觀角度以及藥物與機體的相互作用去指導新藥發(fā)現(xiàn),更為解釋中藥方劑多成分多靶點的作用特點開辟了一條全新的途徑。筆者縱觀當前的方劑網(wǎng)絡藥理研究,雖存在以下技術難題,但也不乏有益探索:(1)疾病藥靶調(diào)控網(wǎng)絡對解決真實疾病的可預測性以及組合藥靶的快速發(fā)現(xiàn),如熊江輝等[18]設計了基于網(wǎng)絡干擾效率的藥物組合設計方法可以客觀評價各組分的貢獻率;(2)能夠產(chǎn)生疾病藥靶的實驗模型與真實病理狀態(tài)的相似程度,如多因素復合的病證結合模型,以及本課題組在研究中藥及其有效成分調(diào)控腫瘤血管生成機制中采用體外仿真的腫瘤—血管內(nèi)皮三維共培養(yǎng)模型[19];(3)重點在于實測數(shù)據(jù)而非計算機虛擬篩選平臺的有效組分藥靶和活性快速鑒定技術,如利用報告基因等先進技術進行藥靶鑒定與活性篩選[20];(4)更加體現(xiàn)在合理配伍中有效組分間的集協(xié)同、相加、拮抗等藥物相互作用特點,突破單純的多成分多靶點的表面認識,以此為切入點繼續(xù)開展相關重大課題研究。
2.2 基于組合藥靶發(fā)現(xiàn)的多組分整合作用研究 從靶點出發(fā)的藥物研發(fā)屬于逆向藥學范疇[21]。Gupta等[22]發(fā)現(xiàn)環(huán)氧合酶2(cyclooxygenase 2,COX-2)、基質(zhì)金屬蛋白酶-1(matrix metalloproteinase 1,MMP1)、基質(zhì)金屬蛋白酶-2(matrix metalloproteinase 2,MMP2)和外調(diào)蛋白(epiregulin)為乳腺癌肺轉(zhuǎn)移所必需,若用藥物對這4個靶點進行聯(lián)合抑制可以有效抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。隨著各種組學數(shù)據(jù)的迅速擴增以及合適藥靶的不斷發(fā)現(xiàn),基于組合靶點藥物研發(fā)逐漸受到重視。鄭越[23]進行了篩選組合基因靶標的中藥防治阿爾采末病(AD)研究,篩選出了包括32個基因的擬用于防治AD藥物篩選的候選基因群。
2.3 基于藥代動力學的多組分整合作用研究 中藥區(qū)別于西醫(yī)單藥物治療的另一方面還體現(xiàn)在中藥復雜成分在體內(nèi)的藥代動力學過程的可相互作用性,這勢必將影響不同成分各自發(fā)揮藥理作用的途徑與能力。依據(jù)藥物代謝系統(tǒng)如細胞色素P450(CYP450)酶系、藥物轉(zhuǎn)運系統(tǒng)如P-糖蛋白(P-gp)以及藥物屏障系統(tǒng)如血腦屏障(BBB)等環(huán)節(jié),開展研究混合藥代動力學影響導致不同組分因其生物利用度、血藥濃度以及組織分布濃度變化而使整體藥理效應發(fā)生量或質(zhì)的變化[24]。如王廣基課題組[25]建立了復合中醫(yī)藥特點的中藥體內(nèi)外藥效物質(zhì)組生物/化學集成表征新方法,并在此基礎上成功解釋了中藥方劑中的不同成分間的在藥代動力學上的協(xié)同、競爭等相互作用效應。
中醫(yī)藥方證對應的復雜體系,以整體性與系統(tǒng)性為核心特征的中醫(yī)藥已經(jīng)帶動了補充和替代醫(yī)學(Complementary and Alternative Medicine,CAM)臨床實踐的快速發(fā)展[26],更有利于全世界對中醫(yī)藥的認識和理解。同時提示針對疾病的某些癥候,設計基于機制(作用靶點組合)并發(fā)現(xiàn)一組藥效與原方基本一致的組分,不僅指導了對中藥復方的二次開發(fā),更為研究中藥(方劑)整合作用研究提供便利??傊?,無論是聯(lián)合用藥還是雙靶甚至多靶的小分子藥物研發(fā)熱潮的到來,都給當前的中藥多組分整合作用研究創(chuàng)造契機,深入理解中藥多組分整合作用作用機制也有助于推動西藥中藥化的發(fā)展,從而走進高效低毒的后化療時代。
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