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中药指纹图谱是针对中药化学成分的多样性与复杂性而提出的能有效控制中药材或中成药质量、符合中医用药特色的一种新型质量控制模式,具有整体性、模糊性和可量化的典型特征,目前已得到了国际医药界的广泛认可。但是,现行中药化学指纹图谱存在的最大问题是仅关注中药材或中成药的化学组成成分或对其中单一指标成分进行监控,不能直接反映和揭示药物在体内的动态变化规律以及产生药理作用的真正药效物质基础,使其化学成分与体内生物活性之间缺乏必然的联系,导致中药指纹图谱方法难以从根本上控制中药的内在质量。本研究立足传统中医药特色,在现行指纹图谱技术和中药血清药理学研究基础上,采用现代毛细管电泳法和高效液相色谱-二极管阵列法分离分析中药葛根和野菊花提取物与生物大分子间相互作用前后所得的功能指纹图谱与其化学指纹图谱的特征差异,以揭示中药有效部位或有效成分在体内的吸收(A)、分布(D)、代谢(M)和排泄(E)规律和产生药理药效的物质基础,从而使建立的中药功能指纹图谱不仅可用于中药的常规质量控制,而且还能直接表征药物的生物活性,评价和筛选药物活性成分,以指导中药研究和开发创新。
①采用毛细管电泳法(CE),重点研究了毛细管区带电泳(CZE)、胶束电动色谱(MEKC)和微乳液电动色谱(MEEKC)三种电泳分离模式下葛根CE指纹图谱。比较研究了超声法、煎煮法、微波法、酶法提取所得葛根CE图谱的出峰数、总分离度及葛根素与相邻次峰的分离度。与CZE和MEKC相比,MEEKC法具有比胶束更强的增溶能力,使极性和疏水性相近的物质也能实现有效分离。因此,本研究选择超声和MEEKC法作为构建葛根功能指纹图谱的最优提取和分离方法。其最佳提取条件:采用75%甲醇为溶剂,料液比为1:20,超声时间为40 min;最优分离条件:采用O/W型微乳液(40 mmol/L硼砂-10 mmol/L磷酸氢二钠-40mmol/L SDS-870 mmol/L正丁醇-82 mmol/L正庚烷-15%甲醇)作为缓冲液,毛细管:63.5 cm×50.0 cm×50μm i.d.,电迁移进样:20 kV×10 s;运行电压:20 kV,检测波长:254 nm,温度:室温。选择优化的超声提取法,以葛根素为参照峰,建立了葛根药材的MEEKC指纹图谱。同时,采用外标法标识了葛根中大豆苷、葛根素、大豆苷元和染料木素四个有效成分。该方法具有较好的专属性、精密度、稳定性和重现性,不仅可用于不同产地和不同提取方法所得指纹图谱的相似度评价和质量控制,而且特别适用于对体内或体外模拟生物样品的分离分析。
②采用MEEKC法建立了具有预测葛根组分脂水分配系数功能的生物指纹图谱。该方法直接测得的大豆苷、葛根素、大豆苷元和染料木素的脂水分配系数分别为1.19、2.20、2.71和2.75,且与采用Leo-Hansch法的估算结果一致,为合理选择中药有效成分提取溶剂、体外预测药物溶解性和生物活性、提高药物生物利用度以及产品开发和剂型设计、制造工艺改进等提供了一定的理论依据。
③通过体外模拟实验,构建了表征葛根提取液-人血白蛋白/人血液相互作用的体外MEEKC生物指纹图谱。研究得到的最佳方案是葛根提取液-人血白蛋白的比例为1:1(v/v)、37℃孵育60 min,葛根提取液-人血液的比例为1:1(v/v)、37℃孵育90min。结果表明,葛根素与白蛋白和蛋白的结合率分别为20.7%和25.2%,葛根体外模拟相互作用生物指纹图谱与其化学指纹图谱的相似度在0.95以上,据此可初步推测葛根素在人体内可能主要是以原药产生某种特定的药理药效作用。同时,通过比较二者间部分原有特征峰变化如大豆苷、葛根素峰高的降低和大豆苷元峰高先增加而后降低以及新峰的生成,揭示了葛根提取液-人血蛋白间确实发生了一定的相互作用,其量变的大小可能预示着其产生潜在药理药效作用的强弱,因而可从中发现和筛选或预测葛根有效成分及其在体内代谢或转运的动态规律。
④采用中药血清药理学原理和HPLC法研究了口服葛根中葛根素在家兔体内的药动学特征。结果表明,其在体内的吸收和分布符合二房室二级药动学模型,达峰时间为2.5 h,血药浓度峰值为2.138μg/mL,建立了葛根血清/血浆药物化学指纹图谱,初步揭示了葛根入血成分的动态变化规律。
⑤采用中药血清药理学和MEEKC法建立了一种新型的具有表征葛根有效成分吸收、分布、代谢和排泄功能的家兔体内ADME生物指纹图谱。与葛根标准指纹图谱相比,表征肾排泄功能指纹图谱的相似度在0.9以上,表征小肠吸收功能指纹图谱相似度在0.8-0.9之间,其它小于0.6,从整体上动态反映和揭示了葛根成分在体内的真实变化以及产生药理药效作用的可能靶位,是一种可行的体内筛选药效物质基础的方法。初步的药效学试验表明,100.0 mg/mL葛根提取液对金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、大肠杆菌、沙门氏菌和枯草杆菌具有抑制活性,其对金黄色葡萄球菌的IC50为50.0 mg/mL,而对白色念珠菌和黄曲霉菌没有抑制活性。
⑥采用中药血清药理学和HPLC法研究了口服野菊花中绿原酸在家兔体内的分布和代谢符合二房室二级药动学模型,达峰时间为1.5 h,最大血药浓度为3.866μg/mL,建立了野菊花的血清/血浆药物化学指纹图谱和ADME生物指纹图谱。与野菊花标准指纹图谱相比,其相似度均在0.9以下,表明野菊花有效组分在体内可能发生了一定的生物转化,揭示绿原酸在体内可能主要以代谢物的形式发挥其潜在的药理药效作用。同时,采用超声提取法初步建立了野菊花药材的MEEKC指纹图谱,可用于野菊花的质量控制。