中藥藥效活性成分篩選技術(shù)的研究進展

       中藥中化學(xué)成分豐富、結(jié)構(gòu)多樣，具有活性廣泛、高效低毒的特點，從中藥及天然藥物中篩選活性成分是中藥研究的重要方向。隨著生物科技、化學(xué)分離技術(shù)的不斷發(fā)展，已有許多方法技術(shù)應(yīng)用于中藥活性成分的篩選，如基于活性成分分離鑒定、血清藥物化學(xué)和血清藥理學(xué)、代謝組學(xué)、分子對接技術(shù)、生物色譜法篩選的活性成分篩選方法等。新的活性成分篩選方法為新藥研發(fā)提供了新的候選化合物，開辟了新途徑。

       1、基于傳統(tǒng)的成分分離及活性追蹤的篩選

       傳統(tǒng)的成分分離研究方法為：首先利用植物化學(xué)的方法對中藥中的化學(xué)組分進行提取、分離與鑒定。然后采用不同的生物學(xué)方法，并利用藥理模型(整體動物、離體器官、細胞和分子等模型) 對每一個化學(xué)成分進行生物活性篩選，最后確定有效成分，闡明中藥發(fā)揮藥效的物質(zhì)基礎(chǔ)。采用該思路方法已對大部分的單味中藥的化學(xué)成分進行了系統(tǒng)的分離和相應(yīng)的生物活性研究，并取得了顯著效果，成功發(fā)現(xiàn)了抗瘧新藥青蒿素、治療心腦血管病的川芎嗪、治療老年癡呆病的石杉堿甲等。但是這種研究方法是建立在中藥藥效物質(zhì)研究的最基礎(chǔ)層面的，不僅盲目性大而且忽視了中藥的系統(tǒng)性、作用的整體性以及生物體內(nèi)環(huán)境的相互影響。因此，這種方法在應(yīng)用中經(jīng)常會出現(xiàn)以下兩個問題：一是生物活性成分或有效成分在分離純化的過程中丟失；二是會出現(xiàn)中藥化學(xué)成分越純化、活性越低的異?，F(xiàn)象。對于單一中藥的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究，該研究模式依然發(fā)揮著重要的作用，因為這種研究模式不僅簡化了研究對象，而且可操作性強。由于中藥具有作用靶點復(fù)雜、功能主治廣泛的特點，若采用單一或少量的活性指標(biāo)篩選，并不能全面體現(xiàn)中藥的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)，特別是中藥復(fù)方制劑物質(zhì)基礎(chǔ)的研究。對于具有較多藥味的復(fù)方，采用這種研究方法，既不能闡明中藥復(fù)方的配伍特性，也不能體現(xiàn)復(fù)方中藥治療疾病的優(yōu)勢。針對該研究模式出現(xiàn)的問題，已經(jīng)有學(xué)者將分離和分析的層面擴大，將單味中藥或中藥方劑的復(fù)雜成分看作組合化學(xué)庫或化學(xué)物質(zhì)組，把不同物質(zhì)組作為研究對象，采用現(xiàn)代儀器分析方法對各物質(zhì)組進行分析、標(biāo)化，再對各物質(zhì)組進行活性篩選，明確活性成分。

       2、基于血清藥物化學(xué)及血清藥理學(xué)的篩選

       基于入血成分可能是中藥有效成分這一假說，血清藥物化學(xué)研究采用中藥口服給藥后采集血清樣品，從血清中分離、鑒定移行成分的方法。有學(xué)者對生化湯灌胃后大鼠血清進行初步的探索，在血中發(fā)現(xiàn)了9個移行成分，其中6個為原型成分，3個為代謝產(chǎn)物，這些血中移行成分可能為生化湯在人體內(nèi)的作用基礎(chǔ)，對其深入研究將有助于闡明生化湯的有效成分及作用機制。采用HPLC-DAD /MS 的方法，研究當(dāng)歸補血湯的入血成分，從口服給藥后的大鼠血清中找到了46個入血成分，鑒定了其中10個原型成分，分辯出21個可能代謝組分。大鼠給藥雙丹顆粒后，分析大鼠血清的移行成分，鑒定了雙丹顆粒中的16個原型成分和5個代謝成分，進一步闡釋了雙丹顆粒發(fā)揮藥效的物質(zhì)基礎(chǔ)。在一定程度上，血清藥物化學(xué)和血清藥理學(xué)的研究方法，反應(yīng)了中藥化學(xué)成分在體內(nèi)的變化過程以及各成分對機體的相互作用，但仍有不足：①含量較低的成分以及血藥濃度偏低的組分，其富集、分離和測定存在一定的技術(shù)瓶頸；②藥物發(fā)揮藥效的成分并不是所有的入血成分，對已明確的入血成分還需進一步的深入研究以明確藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及藥效機制；③由于實驗采用的是動物，因此影響因素較多，比如時間、采血量、個體差異等；④代謝產(chǎn)物在體內(nèi)會隨時間的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的代謝變化。

       3、基于分子對接技術(shù)的篩選

       分子對接技術(shù)是計算機輔助設(shè)計藥物領(lǐng)域的重要技術(shù)，不僅可以研究藥物中活性成分與靶點的相互作用，還可用來發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化先導(dǎo)化合物。分子對接技術(shù)又稱為分子對接虛擬篩選技術(shù)，其設(shè)計原理是用1個或多個蛋白質(zhì)作用靶點對中藥化學(xué)成分或者天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫進行篩選，尋找出與靶標(biāo)蛋白特異性結(jié)合的化合物，最終篩選出具有一定活性的先導(dǎo)化合物。目前，分子對接已廣泛應(yīng)用于中藥活性成分的篩選中。中藥化學(xué)數(shù)據(jù)庫( TCMD) 和中國天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫(CNPD) 已被成功開發(fā)并應(yīng)用于先導(dǎo)化合物的設(shè)計，成為虛擬篩選的可靠武器。有學(xué)者基于多受體-配體復(fù)合物的實驗結(jié)合結(jié)構(gòu)建立了基質(zhì)金屬蛋白酶-9( MMP -9)抑制劑的藥效團模型，利用該藥效團模型與分子對接進行虛擬篩選，從天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)了四種新型 MMP-9抑制劑。該技術(shù)目前也被應(yīng)用于復(fù)方的活性成分虛擬篩選中。有學(xué)者構(gòu)建了六味地黃方中己知的21 種主要化學(xué)成分及代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)配體分子庫，采用虛擬篩選技術(shù)分析了六味地黃方中抑制α-葡萄糖苷酶的有效物質(zhì)。發(fā)現(xiàn)2種四環(huán)三萜類化合物結(jié)合能較低，成功推測了六味地黃方治療2型糖尿病的活性成分。不過，當(dāng)前對高度靈活配體的分子對接預(yù)測不太可靠；其次，由于使用計算機完成實驗，蛋白的結(jié)合位點尚不能準(zhǔn)確判定。

       4、生物色譜法篩選分析活性化合物

       分子生物色譜是將靶蛋白、受體、酶等生物大分子固定到一定的載體上作為色譜的固定相，在流動相中加入相應(yīng)的中藥提取物，洗脫分離與靶標(biāo)生物大分子發(fā)生特異性結(jié)合的天然藥物化學(xué)成分的色譜技術(shù)。文獻報道顯示，α-酸性糖蛋白和人血清白蛋白( HSA)是常用的生物色譜固定相。細胞膜色譜是將細胞膜固定在一定材料載體上，保留其生命特征作為固定相，用此固定相研究藥物與膜受體相互作用的關(guān)系，特異性篩選中藥中有效的化學(xué)成分，并利用分析手段加以分析的膜色譜技術(shù)。該技術(shù)廣泛用于藥物與細胞膜受體的親和力及互作用研究， 從而篩選中藥中的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)。如利用心肌細胞膜固定相色譜，篩選分析了中藥川芎中4 種化學(xué)成分上的保留特性，并研究了相關(guān)作用受體的類型與特點。細胞萃取法是依據(jù)中藥化學(xué)成分是否與細胞具有特異性親和能力，以活性細胞為分離載體而分離的靶細胞萃取法。與高效液相色譜技術(shù)聯(lián)用，對結(jié)合前后的化學(xué)成分進行分離、分析，比較生物指紋圖譜峰面積的變化，分析比較活性細胞中與細胞破碎液中相結(jié)合的成分，再利用相應(yīng)的分析手段進行鑒定，就可從復(fù)雜的中藥組分中篩選出能與活性細胞有相互作用的潛在藥效成分。

       5、基于代謝組學(xué)方法的篩選

       代謝組學(xué)是繼基因組學(xué)，蛋白質(zhì)組學(xué)之后，系統(tǒng)生物學(xué)研究不可缺少的重要基礎(chǔ)學(xué)科之一。研究報道，采用代謝組學(xué)研究策略，分析了大鼠代謝物譜，淫羊藿的化學(xué)成分指紋譜，及其進入體內(nèi)的成分和代謝物譜。進一步分析比較正常組、模型組和淫羊藿醇提取物給藥組大鼠的血清及尿樣的代謝譜，發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷和朝藿定C可能為淫羊藿的主要藥效物質(zhì)基礎(chǔ)。研究大鼠在給藥川芎前后的肝臟的代謝分布，通過HPLC-MS，UV-Vis和IR鑒定了代謝產(chǎn)物松柏阿魏酸、阿魏酸乙酯等成分。并通過MTT法測定了兩種代謝物的抗腫瘤活性，結(jié)果表明松柏阿魏酸具有很強的抗腫瘤活性，而阿魏酸乙酯則無明顯活性。

       隨著我國中藥現(xiàn)代化戰(zhàn)略的推進，一批臨床療效確切、安全性高的中藥正逐漸被國際認(rèn)可，而中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究是制約中藥現(xiàn)代化發(fā)展的重要瓶頸，也是中藥研究領(lǐng)域的熱點和難點，因此基于中藥具有多成分、多靶點，協(xié)同作用的特點，快速、高效實現(xiàn)多個藥物活性成分篩選及鑒定技術(shù)的開發(fā)，對推進中藥現(xiàn)代化進程具有重要意義。

       參考資料

       [1]畢素俠,王瑩,李大鵬等.中藥活性成分篩選方法研究進展[J].海峽藥學(xué),2018,30(11):43-46.

       [2]許晴,李智,萬梅緒等.中藥活性成分篩選新技術(shù)研究進展[J].藥物評價研究,2021,44(07):1541-1547.

       [3]付人杰,戚進,余伯陽.中藥藥效活性成分遴選技術(shù)研究進展[J].廣州化工,2020,48(17):1-3+23.

       作者簡介：小米蟲，藥品質(zhì)量研究工作者，長期致力于藥品質(zhì)量研究及藥品分析方法驗證工作，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事藥品檢驗分析及分析方法驗證。