中药(复方)药代动力学研究进展

傅春燕，刘永辉，曾立，封芬

(1.邵阳学院附属第一医院，湖南 邵阳，422000；2.邵阳学院 湘西南中药开发利用湖南省工程中心，湖南 邵阳，422000；3.中南大学 化学化工学院，湖南 长沙， 410083；4.邵阳学院附属第二医院，湖南 邵阳，422000)

中药(复方)具有多成分、多靶标的特点，从整体上有效治疗复杂及疑难疾病，且不良反应小、安全、价廉，使患者的依从性高，受到越来越多人的好评。2003年人们在对抗SARS病毒过程中，中医药与现代医学结合治疗大大提高了患者的治愈率，减少了后遗症、并发症及西药不良反应[1]。针对2019年以来的新型冠状病毒肺炎(COVID-19)，于明坤等[2-3]提出了中医药结合方案与中医药用于治疗和预防COVID-19的用药规律，取得了一定的效果。中药(复方)对疾病的治疗具有多组分、多靶标、多途径的特点，因此，中药(复方)在体内代谢过程复杂，作用物质基础难以确定，药理作用机制难以全面阐述。本文从药代动力学的特点、研究方法与应用、多组分药代动力学研究策略、研究难点等论述了中药(复方)药代动力学研究进展，把多组分中药(复方)的化学成分研究、药代动力学研究与代谢组学研究结合起来，从辨证论治、整体原则、由外及内研究中药(复方)治疗疾病的物质基础及治疗机制，为中药(复方)的配伍、合理规划用药和提高中药质量提供科学参考。

1 中药(复方)药代动力学的概念及特点

中药(复方)药代动力学是运用数学函数和定量描述方法，研究中药(复方)有效成分及组成，单方或复方在体内吸收、分布、代谢、排泄(ADME)规律及时-效和时-量关系[4]，是一门前沿科学。中药药代动力学是由中药药理学与药物代谢动力学相互渗透、相互作用形成的，是运用中医药理论和方法来研究中药的一门学科[5]。中药(复方)由多个单方、多种化学成分组成，具有多成分、多效应、多靶点、多途径的特征[6]，因此，中药(复方)的药代动力学研究具有杂质干扰严重、入血成分含量低、时间依赖性大、药物配伍复杂、实验过程复杂等特点。中药(复方)的药代动力学研究对阐明中药药效物质基础、阐释中药配伍禁忌理论及中药药理作用机制具有重要意义，可以为药物设计、中药质量评估、中药配伍、给药途径、给药方案以及合适的给药剂型提供科学参考，有利于指导临床合理用药[7]。

2 中药(复方)药代动力学的研究方法与应用

2.1 样品预处理

用于药代动力学研究的生物样品通常有体液(尿液、血浆或血清等)和组织(肝、肾、脾、肺、脑等)，基质十分复杂，干扰物质较多，而待测中药(复方)组分浓度低，采用传统的萃取方式会产生回收率较低、基质效应高等不足，因此，方便、快捷的样品预处理方法与技术已成为目前研究的热点之一。液-液提取与去蛋白沉淀因为其简单仍然成为主流，如ZHENG等[8]采用简单的乙腈去蛋白沉淀人血浆预处理，QIU等[9]用甲醇-乙腈(1∶1，V/V)混合溶液去蛋白沉淀方法对血浆预处理。目前，固相萃取方法预处理生物样品呈现较好的发展趋势，CHANG等[10]建立了顶空固相动态萃取方法处理麝香保心丸口服后大鼠血浆，冯素香等[11]采用在线固相萃取-高效液相色谱法(SPE-HPLC)对大鼠血浆进行预处理，研究大鼠体内芦荟大黄素的药代动力学过程。模型细化即生理药动学模型是现代药代动力学发展的一个重要方向，目前应用超临界流体萃取(SFE)研究的样本范围较广，可为器官或者组织的固体或半固体样本的药动学模型提供准确的实验数据[12]。SFE技术、固相萃取及微萃取技术以及它们的联用技术是目前预处理生物样品比较前沿的技术，而生物样本不经处理进入高效液相色谱固定相的研制取得了较大进展，可直接用于分析含蛋白质的体液样品。

2.2 新技术、新方法应用于中药药代动力学分析

建立高灵敏、高专属性的复杂生物样品分析方法是现有分析者面临的挑战，各种分析技术与手段是开展中药(复方)成分在体内代谢与分析研究的平台。中药(复方)成分复杂，入血后的含量更低，甚至产生更复杂的代谢成分，这就需要更高超的技术来提高检测的特异性和灵敏度，以及分析过程的自动化。近年来，各种仪器联用技术的发展，给药代动力学的分析带来了新的革命。共振光散射及联用技术法因其灵敏度高、操作简单方便而广泛应用于体内中药成分的分析，如陈曦等[13]采用了全内反射共振光散射法测定小檗碱的含量，比药典使用的HPLC法灵敏度提高了许多。色谱-质谱联用技术具有高灵敏度、高精密度、高选择性、高信息采集速度等优点，使其成为药效成分代谢动力学研究的常规分析手段[14]，尤其是液-质联用技术如UPLC-MS，UPLC-Q-TOF，UPLC-IT-TOF等，整合液相色谱技术的高分离能力和质谱检测技术的高特异性、高灵敏性于一体，成为中药(复方)药代动力学分析强有力的工具。

2.3 药代动力学评价方法

中药(复方)药动学的评价方法主要有药物浓度法和生物效应法[15]。药物浓度法是基于有效成分明确的中药(复方)，选择一个或几个药效明确、结构确定的有效成分为药代标志物，分析其在体液或其他组织中的浓度水平，根据药物浓度-时间曲线计算得到药动学参数，属于微观药动学研究方法[15]。生物效应法是以药效为研究指标，对成分复杂难以检测或有效成分不明确的中药(复方)进行的药动学研究，属于宏观药动学研究方法[16]。在中药(复方)药动学研究中，选择一个或若干个药理效应指标或者一种或几种药效成分在体内的动态变化，都难以全面真实地反映中药(复方)的整体药效。现代科学分析技术的飞速发展，为中药(复方)药动学研究同时测定多种成分开辟了新的思路和方向[16]，如药物浓度法研究中常用液-质联用技术，可实现多组分分离、检测同时进行以及痕量药物成分分析，并对入血成分进行定性定量分析[17]。XU等[18]采用UFLC-MS/MS法同时测定大鼠口服补肾活血复方后血浆中香豆素、隐丹参酮、丹参酮ⅡA和大黄素的含量及其药代动力学参数。YAN等[19]采用UPLC-MS/MS法测定比格犬口服麻黄汤后血浆中麻黄碱、甲基麻黄碱、苦杏仁苷和甘草酸的含量以及应用在药代动力学研究中。YAN等[20]建立了同时测定大鼠口服葛根汤水提物后血浆中葛根素、大豆苷、大豆苷元、芍药苷、合欢苷、甘草苷和甘草苷元的液相色谱-电喷雾串联质谱法(LC-ESI-MS/MS)，并进行了各成分的定量及药代动力学研究。张旭等[21]建立了HPLC-ESI-MS方法，研究了人参配伍藜芦后藜芦生物碱和人参皂苷的药代动力学，证明了人参“抗”藜芦的原因。气相色谱法常是测定血清移行成分的常规方法，而GC-MS联用技术，兼有色谱和质谱定性定量的优点，为血清药代动力学提供更精确的测定，为中药代谢产物提供重要的工具。贺丰[22]采用GC-MS技术研究中药复方的组方原理，揭示了伪麻黄碱和麻黄碱的药代动力学参数因中药复方的配伍不同而有显著影响，并应用GC-MS/SIM技术分析麻黄汤被口服后血浆中药物浓度的变化，估算其药代动力学参数。

2.4 多组分中药(复方)的药代动力学研究策略

多组分中药(复方)的药代动力学(polypharmacokinetics，Poly-PK)一直是中药(复方)研究的瓶颈。主要原因可能为：(1)中药(复方)的植物体内存在大量植物衍生分子或二次代谢物，对化学和药理学评价提出了重大挑战，加上各组分的浓度范围很广，使得研究的复杂性更大。(2)在药物治疗过程中，药物分子和内源分子之间存在动态的化学相互作用，这种相互作用决定了药物各成分的Poly-PK，也决定了单个患者的治疗效果[23]。由于中药及生物样品基质的复杂性，而且涉及的领域有“组学”“药理学”“化学计量学”“生物信息学”“生物化学”等，学科跨度大，使化学成分的检测与分析具有更大的挑战性。目前，对多组分中药(复方)的研究，一些学者提出了不同的策略，推动了多组分中药(复方)的药代动力学研究的发展。

2.4.1 多组分中药Poly-PK研究策略

JIA等[23]提出将植物化学和代谢组学分析结合起来进行多组分中药的药代动力学Poly-PK研究策略，并以普洱茶为例，分析了被吸收的茶组分、被吸收的茶组分的代谢物、内源性代谢物三者之间的相关性，该策略可同时监测生物体内多种植物化学物质的药代动力学行为，直接阐明其药理和分子机制。XIE等[24]以黄芪汤为例提出了Poly-PK研究策略，主要包括6个步骤：(1)检测黄芪汤化学图谱和所含化学组分；(2)黄芪汤摄入前后血浆代谢物谱及代谢产物；(3)通过比较暴露后血浆代谢物和暴露前血浆代谢物鉴定差异代谢物；(4)鉴定被吸收的黄芪汤化合物、被吸收的黄芪汤化合物的代谢产物和改变的血浆内源性代谢物；(5)血浆中黄芪汤代谢物的药代动力学研究；(6)黄芪汤的药理作用。这种方法将有助于揭示多组分中药与人类复杂代谢系统之间复杂的相互作用，大大加快候选药物的整体药理评价。

2.4.2 中药药代动力学-药效动力学研究策略

药代动力学主要研究机体对药物的作用，药效动力学则研究药物对机体的作用[25]，两者结合可以实现药物治疗疾病过程的完美统一[26]。当前药效动力学中常见的研究方法有代谢组学、网络药效动力学、血清药理学和谱效动力学等，其中，代谢组学通过内源性标志物水平的变化反映生物体的生理平衡被扰动，可以作为药效动力学中疾病分子层面的药效指标[27]。研究者采用代谢组学技术与手段，并与方证理论相结合，采用药代动力学方法探索中药复方配伍规律[26]。在药物研究中使用药代动力学-药效动力学模型将导致更好地理解药物的有效性和安全性，从而减少药物发现的消耗，提高药物开发过程的效率。药代动力学-药效动力学方法还可用于协助选择用药剂量，为研发新药、临床合理用药提供科学指导。

2.4.3 中医方证代谢组学研究策略

中医方证代谢组学(chinmedomics)是2011年王喜军团队提出的，其定义为：应用现代分析技术阐明中药方剂的治疗效果、协同性和中药方剂在体内的代谢及相关代谢途径[28]，即应用代谢组学技术探索证候/病的轮廓与生物标志物，采用中药血清药物化学分析方法鉴定有效状态下中药在生物体内成分，将证候/病生物标志物与体内药物成分建立关联，找出与生物标志物动态变化高度关联的体内药物成分，探索方剂的药效物质基础与配伍规律[29]。中医方证代谢组学研究思路是将血清药物化学分析与高分辨率代谢组学分析整合，探索多组分中药的药效物质基础与作用机制，促进了代谢组学技术成功应用于中医药领域，为中药创新药物的研发与中药配伍研究开辟了新的途径。WANG等[30]把中医方证代谢组学用于茵陈蒿汤的研究，其步骤为：(1)建立茵陈蒿汤指纹图谱和多组分定量分析以进行质量控制；(2)采用血清药物化学分析方法测定黄疸综合征模型大鼠体内吸收的茵陈蒿汤成分，共鉴定19个母体药物和2个代谢产物；(3)采用代谢组学分析方法分析茵陈蒿汤治疗黄疸综合征的血清成分得到32种代谢标志物；(4)在保证茵陈蒿汤疗效的前提下，通过对血液中的外源性成分与内源性代谢标志物进行相关性分析，根据相关系数|r|>0.8为显著正相关或负相关，找到了与疗效高度相关的3种有效成分；(5)把这3种有效成分联合或分别口服给药治疗黄疸综合征大鼠，并与口服茵陈蒿汤组相比较，发现联合口服3种有效成分的疗效均优于其他组，证明了这3种有效成分的药物相互作用特性和有效性。

以上3种策略的共同之处是利用多组分中药的入血成分与内源性代谢标志物的相关性作为筛选中药药效物质基础，提高药效物质基础研究的高效性与准确性。

3 中药(复方)药代动力学研究难点

中药(复方)药代动力学是一门新兴的边缘学科，经过几十年的发展取得了一些瞩目的成就，但是因为其本身的特点，还存在诸多的困难。

3.1 中药(复方)成分及其在体内代谢过程的复杂性

中药本身就是一个复杂的系统，无论是单方还是复方，中药的复杂性受配伍前后的成分变化与各因素的干扰，其疗效是中药中各成分之间相互作用、整体协同引起的。而且，中药在体内要经过各种代谢，如药物代谢酶代谢、肠道菌群代谢等，会在体内产生代谢产物，而发挥药效作用的是药物分子本身还是药物的代谢物？要弄清楚这个关系还必须研究中药的体内代谢途径、代谢场所、代谢物的种类、代谢酶等，不仅要针对复方中主要化学成分的药代动力学特征进行研究，还要研究其进入体内后各有效成分-有效成分之间、有效成分-代谢产物之间、代谢产物-代谢产物之间的相互作用以及各有效成分和代谢产物的综合药代特征，以揭示中药成分与代谢产物之间的药效关系以及中药及其复方代谢的动力学规律。

3.2 中药(复方)作用物质基础难以完整地分析

任何药物发挥疗效都是通过药物与机体相互作用实现的，中药(复方)药效物质基础也应如此[31]。只有紧扣机体对药物的作用，整体认识有效成分在体内的动态变化(ADME、靶向作用等)，才能揭示中药(复方)作用的物质基础[32]。以往研究中，中药(复方)中的活性成分在体内运转发生很大变化，其实并不是该成分产生药效，甚至该成分在生物体内都不能检测到，因此，起药效作用的物质该怎么归属、在体内发生何种变化、与药效有何关系等，这些客观而实际存在的问题正是药效动力学与药代动力学研究所面临的疑难问题。所幸的是，随着现代仪器与科学分析技术的发展，这种说不清的药效成分能够被一些高尖端的仪器检测出来，如LC-MS，NMR，GC-MS和LC-NMR等仪器可以为中药在体内变化的信息、所产生的代谢物信息提供有力的帮助，为中药物质基础的研究提供技术平台。然而，因为中药化学成分的复杂多样性、中药复方变异性、生物体状态不可预测性，使中药(复方)的药效物质基础研究产生一些问题，难以全面认识中药(复方)作用的物质基础。

3.3 中药(复方)作用机制难以全面阐述

中药(复方)是在“君、臣、佐、使”中医药理论指导下配伍而成，因含有多药味、多种化学成分而具有多组分、多效应、多靶点的特点，因此，中药(复方)作用机制非常复杂，对疾病治疗的作用机制也难以全面、清晰地阐述[33]。对中药作用机制的阐释，北京大学副研究员曾克武率先提出了中医药研究的新方法——中药活性成分的药物靶标识别及作用机制研究[34]，他指出，要推动中医药现代化、国际化，需要用现代科学语言来解释中药传统的作用机制，才能被世界各国所接受[34]。段贤春等[35]提出网络生物学可用于中药(复方)作用机制的研究，因为网络生物学的研究思路是复杂、综合、全面分析复杂体系，可以为中药复杂系统的研究提供新的思路和新的模式。吴水生等[36]提出了疾病“缩减效应”假说并应用于中药(复方)作用机制研究，提出中药(复方)的多种成分以一定剂量进入生物体内后，选择与疾病有关的几个靶点反复作用，然后采用“减病效应”的形式，协同、整体治疗疾病，达到减轻病痛、治疗疾病的药理作用。无论哪种方法，目前都无法对中药复方的作用机制进行全面清楚地阐述。

4 展望

中药(复方)药代动力学正处于发展的阶段，是在中医药理论指导下，遵循整体原则的指导思想，研究多组分中药(复方)的体内过程。与目前正热门研究的代谢组学的整体指导思想相一致，研究者把多组分中药(复方)的成分研究、中药(复方)的药代动力学研究与中药治疗疾病的代谢组学研究结合起来，从辨证论治、整体原则、由外及内研究中药(复方)治疗疾病的物质基础及治疗机制。现代分析技术与分析水平的提高也会突破药代动力学发展的瓶颈，如GC-MS联用技术、LC-MS联用技术、SFE-LC/MS在线联用技术等也将极大提高中药(复方)体内代谢分析的灵敏度和特异性，在多组分的药代动力学研究中发挥重要的作用。同时，中药(复方)的药代动力学研究将更多地融合多学科理论，充分发挥多学科研究的特点和优势，丰富中药的现代内涵，探索中药(复方)新的理论，更深入、更广泛地研究中药(复方)的体内变化过程和药理作用机制，促进中药的现代化和国际化。