以代谢激活理论为导向的中药潜在肝损成分质谱快速识别及其致毒关联度研究

It has been proposed that the increase in the instances of idiosyncratic adverse drug reactions (IADRs) and black box warnings may be attributed to the occurrence of reactive metabolites (RM). Although the potential for RM formation is routinely examined as part of lead optimization efforts in drug discovery, little is known about whether the components in Traditional Chinese Medicine (TCM) can be metabolically activated to RMs. Here we intended to develop two novel, selective, high-throughput mass spectrometry based screen for reactive metabolites formed from liver microsome extracts with added glutathione (GSH) for use in the metabolic activation theory based discovery of potential hepatotoxic components in TCM. These potential hepatotoxic components can be used as the toxicity related chemical marker of the TCM from that they are derived. In this project, three widely used TCMs with an extremely high degree of hepatotoxic potential will be used for the proof-of-concept study, including Tripterygium wilfordii Hook.f, Aconitum carmichaelii debx, and Rhizoma dioscoreae bulbferae. In addition, we can employ versatile approaches from multidiscipline, such as pharmaceutical analysis, drug metabolism, toxicology, etc, to clarify the detailed mechanism bases of these TCMs. Consequently, this project will be not only helpful for providing a rationales for the safety of clinical practice and individualized medication therapy of these TCMs, but also of value in triggering more interest in its related area of many researchers, including who is working on the toxic material foundation study of TCM, compatibility study of TCM, and toxicokinetics of TCM, etc.

外源性化合物的肝毒性往往源于其经历肝脏代谢激活后形成的反应性代谢物。理论上，中药中同样可能存在具有代谢激活风险的潜在肝损成分。本项目拟通过对几种临床常用且具有确切肝毒性的中药如雷公藤、附子和黄药子的示范性研究建立一种以代谢激活理论为导向的中药潜在肝损成分质谱快速识别体系，即根据反应性代谢物亲核捕获产物特殊的质谱裂解途径，利用质谱技术选择性地监测中药在体外试验体系中形成的这类化合物并对它们进行结构解析，再在此基础上借助代谢激活规律逆向分析推断它们的"源头"－中药潜在肝损成分。最后，本项目还拟运用多学科实验手段综合评估这些成分的代谢激活作用与其所属中药整体肝毒性的关联度并且探索可能的干预措施。本项目不仅能够从药物代谢的角度诠释这些中药的肝毒性物质基础，而且有望为它们的临床安全应用以及个体化用药提供科学依据与指导。此外，本项目提出的研究策略对中药药对配伍等同类研究也具有重要参考价值。

外源性化合物的肝毒性往往源于其经历肝脏代谢激活后形成的反应性代谢物。随着中医药在全世界范围内应用日益广泛，人们对中草药安全性问题的关注也逐渐增加。代谢激活致毒受到了全世界医药研究工作者的广泛关注，越来越多的研究发现重要活性成分的代谢激活也是某些中药致毒的机理。关注中药成分的代谢激活，以及中药多成分相互作用对特定代谢激活成分的影响，是解释中药毒性以及中药增效解毒机制的一个新思路。本项目建立了以代谢激活理论为导向的中药潜在肝损成分质谱快速识别体系，根据反应性代谢物亲核捕获产物特殊的质谱裂解途径，利用质谱技术选择性地监测中药在体外试验体系中形成的这类化合物并对它们进行结构解析，发现了金银花等中药中的木犀草素和苦地丁中的紫堇灵两个潜在肝损伤成分。根据预定的方案、路线，充分运用药物分析、药物代谢、中药毒理学等多学科实验手段探索综合评估这些成分的代谢激活作用与其肝毒性的关系，及其致毒机制等开展了一系列的研究。本项目发现木犀草素在CYP450 3A等的介导下，在体外和体内生成具有亲电性的邻苯醌代谢物中间体；木犀草素对原代大鼠肝细胞、原代人肝细胞、HepG2细胞、L02细胞等具有毒性作用，并且邻苯醌代谢物在木犀草素的细胞毒性和肝毒性中具有重要作用。 木犀草素通过邻苯醌代谢物，对小鼠造成急性肝损伤，对大鼠造成特异质肝损伤。木犀草素形成邻苯醌中间体具有种属差异特征，临床使用需要高度重视。本研究对于木犀草素以及含儿茶酚结构的化合物的新药开发有警示作用，对于理解黄酮类化合物的细胞毒作用机制以及中药的毒性研究具有借鉴意义。此外，发现双花百合片中的活性成分紫堇灵能够发生代谢激活，并对介导紫堇灵产生反应性代谢物的CYP450酶进行了鉴定。紫堇灵对不同来源的肝细胞均表现出一定的细胞毒作用。本项目探讨了紫堇灵引起大鼠原代肝细胞的毒性作用的机制及其与反应性代谢物的产生的关系，并对紫堇灵在小鼠体内的毒性进行了初步考察。同时，对人和大鼠服用以中苦地丁为臣药的复方制剂双花百合片后，代谢激活成分紫堇灵在体内的处置过程进行了研究，并初步探讨了复方中其他中药材对紫堇灵成分在体内处置过程的影响以及相关酶学机制，为紫堇灵及复方双花百合片的安全性及配伍机制研究提供参考。