利用"组分中药"模式探讨哈萨克药材准噶尔乌头在体内的毒性标记物

Aconitum soongaricum Stapf. is a commonly used traditional Kazak crude drug, and it has evident clinic efficacy in treatment of arthritis and pain, while its main effective fraction is Aconitum total alkaloids in it. With the crude drug becoming the large lot commercial medicine, more and more poisoning events appeared because of its toxicity. While the toxicity material base of it is not clear yet, which resulted in regular toxicity incidents and passive clinical detections. But, based on previous work in our group, those problems mentioned above may be successfully solved. The Multi-component Chinese Medicine model was planned to be used in this project. Through Preparative High Performance Liquid Chromatography (pHPLC), the total alkaloid may be separated to several successive parts, which will form components library. All parts will be planned to be administrated to rats respectively, and the tissues, organs, blood and urine of rats will be collected. Then, animal models and the thinking of metabonomics, including methods of scanning electron microscope, biochemical analysis and nuclear magnetic resonance, will be used to investigate the changing law of all metabolites in tissues, organs, blood and urine samples after been stimulated or disturbanced by those components. And the methods of partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) is used for data analyzing and judging. This project is intended to elucidate the toxicity material base, biological markers and its changing law, and will supply scientific foundations for evaluation of its security and for setting up indexes of toxicity detection.

"准噶尔乌头"为新疆哈萨克族常用大宗药材，在治疗关节炎和镇痛方面疗效显著，其有效部位为乌头总生物碱。但由于乌头的毒性造成了数量明显上升的中毒事件，而总生物碱中的具体毒性组分还不清楚，也导致了临床标记物检测的严重被动。不过，通过前期研究工作的结果，为解决上述问题提供了可能。 本项目借助"组分中药"模式的优势，利用制备型高效液相色谱对总生物碱部位进行切割，获得多个连续组分，建立标准组分库。将各个组分分别作用于实验大鼠，并获取大鼠各组织器官、血液、尿液等样本。再采用代谢组学思路，利用扫描电镜、生化分析、核磁共振等技术，考察生物体受到各组分刺激和扰动后，引发的器官、血液、尿样中内源性代谢物的变化规律，并采用偏最小二乘判别分析法（PLS-DA）对以上各组代谢数据进行挖掘和判识，最终从中识别出导致药材毒性的物质组分、生物标志物，及其动态规律。为评价药材安全性、在临床上建立毒性检测指标提供科学依据。

准噶尔乌头为新疆特产大宗药材，该药材在治疗关节炎和镇痛方面疗效显著。前期研究工作发现，准噶尔乌头与常用中药川乌和草乌相比，在物质基础、毒性强弱、毒性部位上存在较大差异，因此推测，两者在毒性机理上也大相径庭。同时，由于其毒性发生部位、毒性发生机理、在体内的标记物还不明确，阻碍了其创新药物研发与临床毒性评价。. 因此，本项目采用组分中药模式，对准噶尔乌头的乙酸乙酯与乙醇组分进行毒性评价。结合化学分析、组织病理学检查、生化分析，明确准噶尔乌头组分之间的物质基础差异、毒性差异，探讨毒性发生部位与变化规律；并利用核磁共振（1H-NMR）探讨药物对实验动物内源性代谢物的影响，期望发现毒性标志物，阐明内源性代谢物检测指标，及其变化规律。. 研究表明，准噶尔乌头乙酸乙酯组分与乙醇组分相比，均含有苯甲酰乌头原碱与乌头碱，但后者的含量远高于前者；前者主要成分为次乌头原碱与高乌甲素，后者主要成分为宋果灵、苯甲酰乌头原碱、乌头碱、3-脱氧乌头碱与草乌甲素。以上物质基础的差异也就导致了其药效和毒性的差异。. 乙酸乙酯与乙醇组分均对生化指标产生了较大影响，其中AST、TG和GLU 值升高，其它指标均降低；乙醇组分对生物体的影响更加明显，所有指标在2h 内的变化与振荡更加剧烈。病理学表明，两个组分对肝脏和肺影响巨大，而肾脏、心脏和脾未见明显异常。. 代谢组学结果显示，给药后八种氨基酸中，必须氨基酸（亮氨酸、苏氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸），非必须氨基酸（丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸、酪氨酸）总的代谢水平呈先下降后升高的变化趋势。可能是由于准噶尔乌头的药物毒性导致机体胰岛素抵抗，使葡萄糖代谢受阻（其标志为丙酮酸、乳酸浓度降低），导致血糖升高，机体动员脂肪以及降解蛋白，故血清中多种氨基酸代谢水平呈由低到高变化。给药后葡萄糖水平升高，导致丙酮酸、乳酸水平先降低后升高，表明丙氨酸在肝脏中脱氨基反应受到抑制。此外，给药后导致大鼠血清中的脂类代谢物及LDL、VLDL呈现先降后升趋势，表明可引起机体整体脂代谢的紊乱。以上均为该药材的毒性标志物。. 本项目为阐明此类药材的毒性发生机理提供了依据，为临床上进行毒性检测和控制提供了参数和指标，为此类创新药物的研发提供了可能。