灯盏花多成分体内代谢多源归一特性及代谢产物抗脑血管损伤作用研究

Research and development of Erigeron breviscapus will be emphasized according the 12th five year plan of the bio-pharmaceutical industry of Yunnan. This project will study the in vivo metabolism of multicomponents in E. breysicapus multicomponents and the cerebrovascular effects of their metabolites. The research will explore a new pathway to deeply develop E. breysicapus and supply the foundation for the TCM theory that multicomponents with the same nucleus produce the same metabolites. Based on the preliminary experiments and literatures, we supposed that, (1) different components with the same nucleus would produce the same metabolites in vivo; which we named as multicomponents producing the same metabolites; (2) the key metabolites would be the in vivo bioactive components of E. breviscapus. In this project, we will choose two groups of compounds to feed to rats in the way of 'first single compounds, then the combinations'. Their metabolites will be identified by UPLC-q TOF MS combined with isolation and synthesis. The results will support our hypothesis qualitatively. The PK parameters of parent compounds and metabolites will be determined by LC-MS/MS, and the net mapping relationship between the administration and the PK parameters will be established by the BP model which is an Artificial Neural Networks model. The results will reveal the characters of our hypothesis quantitatively. In order to screen the bioactive forms of E. breviscapus in vivo, the cerebrovascular effects of the metabolites will be tested in vitro models.

灯盏花是云南生物医药产业"十二五"规划重点深化研发的民族药。本课题拟研究灯盏花多成分的体内代谢及代谢产物的脑血管活性，探索深化研发灯盏花的新途径，并为中药同母核多成分的体内代谢"多源归一"理论奠定基础。根据预实验和文献，本课题提出假设：1灯盏花中多个同母核的不同成分体内代谢产生相同的代谢产物，即同母核多成分组的体内代谢"多源归一"特性；2所产生的关键代谢产物可能是灯盏花的体内活性成分。基于假设，本课题将完成以下研究工作：1选择灯盏花中两个同母核多成分组，按"单体-多成分组合"的给药方式，采用UPLC-q TOFMS分析和分离、合成代谢产物结合的技术，鉴定代谢产物，定性验证多源归一特性；2采用LC-MS/MS体内多成分定量技术和人工神经网络BP模型，构建多成分给药和各成分药动参数的网络映射关系，定量阐明多源归一特性；3采用体外药理模型评价代谢产物的脑血管活性，寻找灯盏花的体内活性成分。

本项目以灯盏花为具体对象，研究中药复杂系统的特殊体内代谢多源归一现象，进而建立中药复杂系统多源归一理论假说；同时将药物代谢与药理相结合，寻找灯盏花治疗缺血性脑卒中的真正体内活性形式。项目开展了灯盏花中野黄芩素组和咖啡酰组大鼠体内代谢研究，通过LC-q TOF MS分析、代谢产物分离、NMR检测、对照品对比等技术，发现并鉴定了野黄芩素组重要的共同代谢产物野黄芩素和高车前素，咖啡酰组重要的共同代谢产物阿魏酸、异阿魏酸、二氢阿魏酸，并分析了其组织分布，定性证实了灯盏花中野黄芩素组和咖啡酰组代谢多源归一的存在。对比研究了灯盏花中原型成分和共同代谢产物对于缺血性脑卒中有关键意义的抗炎、抗氧化、抗凝血、促进干细胞分化和促进血管新生的活性，结果显示：野黄芩素组代谢产物与灯盏乙素比，抗炎、抗氧化、抗凝血作用相当，而促进干细胞分化的Wtn通路方面，代谢产物强于原型混合物；野黄芩素化合物联合应用，可以协同促进鸡胚尿囊膜血管新生；咖啡酰组代谢产物活性弱于原型；实验研究结合临床meta分析的结果，可明确灯盏花中灯盏乙素、苷元、高车前素是主要体内活性成分，咖啡酸类为次要活性成分。开展了野黄芩素组灌胃大鼠后的体内PK研究，采用原创的“基于联合指数CI和药物生物效应转化系数k的整合PK算法”，计算灌胃灯盏花素后，脑部灯盏乙素、苷元、高车前素组合的整合脑药含量，发现整合浓度达到了起效剂量，解释了灯盏花素生物利用度低，但仍有效的问题。原创性提出了中药复杂系统多源归一理论假说，包括其概念、特征、结构层次和范围，并提出假说的基本模型——人工神经网络网络模型，以及检验假说可能的思路、技术方法和部分证据。本项目发表研究论文6篇，其中SCI论文1篇，申请发明专利3项，其中授权2项，培养硕士研究生毕业2名。项目是中药复杂系统多源归一现象的原创性理论和实践探索研究，基本达到了计划目标，研究结果得到了灯盏花素企业的高度关注和认可。