基于构-量-毒关系的白果复合毒性物质基础及其致毒机理研究

Ginkgo Semen is recorded as a toxic medicinal material in the ancient and modern classics of herbal medicine. The references and our previous works showed that the toxic substances in Ginkgo Semen relate to the ginkgo acids, pyridoxols, allergic proteins and cyanogenic glycosides, while their toxicity-structure relationship, dose-effect relationship, metabolic features and toxic mechanism are still not clear and definite. Hereby, we provide the hypothesis that the toxicity of Ginkgo Semen is originated from the combined toxic effects of multiple consitituents with various chemical-structures and toxicity characteristics and which have the internal connection with structure-dose-toxicity relationship. Following works will be carried out: (1) Based on the different model organism and evaluation model, the structure-dose-toxicity relationship and toxicity characteristics for combined toxicity of Ginkgo Semen will be described. (2) Based on the metabolic process in vivo and in vitro, the toxicity characteristics and interaction mechanism of multiple toxic substances and their metabolites will be revealed. (3) Based on metabonomics technology, the changes of endogenous metabolites and metabolic pathway abnormalities caused by the toxic substance in Ginkgo Semen will be discussed and the toxicity markers and toxicity mechanism will be clarified. These researches may provide the scientific basis for safety use of ginkgo in clinical and daily health care, and reference for the toxicity evaluation of the edible Chinese herbal contained multiple toxic consitituents with vaious toxicity. These researches could also be helpful for the industrialization of the ginkgo resource.

“白果有毒”见于历代本草及现代典籍。文献报道及本课题组研究表明白果的毒性物质涉及银杏酸类、吡哆醇类、致敏蛋白质及氰苷类等，但其构-毒关系、量-毒关系、代谢特征及致毒机理尚未系统阐明。据此提出“白果毒性是由化学结构类型不同、毒性特征各异的多元组（成）分形成的复合毒性，具有内在的构-量-毒关系及其毒性表征”的科学问题。拟开展工作：（1）基于不同类型模式生物与不同层次评价模型，揭示白果多元毒性物质的构-量-毒关系及其复合毒性表征；（2）基于体内外代谢过程揭示其多元毒性物质及其代谢产物的毒性特征和相互作用机制；（3）基于代谢组学技术阐明白果毒性物质导致的内源性代谢物谱变化和代谢通路异常，以揭示白果对机体产生的毒性标志物与致毒机理。以期为药食兼用白果临床合理用药或保健食用的安全性提供科学依据，为含有多元复合毒性物质中药毒性评价及致毒机理研究提供方法借鉴，为白果资源产业化过程解除其毒性提供有效支撑。

本项目基于文献报道及课题组前期研究积累，通过建立现代分析检测方法，对白果中的主要毒性物质银杏酸类（GAs）、吡哆醇类（MPN）及氰类化合物进行定性定量分析，结果显示白果中不含有氰化物类物质，提示氰化物不是引起白果急性中毒的毒性物质；不同批次间，银杏酸类及吡哆醇类物质含量差异较大，银杏酸类及吡哆醇类物质集中分布于白果胚芽中。采用模式生物实验方法，对银杏酸类及吡哆醇类物质进行毒性评价，结果显示GAs无急性毒性症状，处于低毒级别；MPN对斑马鱼幼鱼有神经毒性的影响；小鼠口服MPN出现抽搐惊厥等急性毒性症状，中毒剂量与死亡剂量相近。银杏酸类、吡哆醇类毒性物质及其代谢物的药动学研究结果显示，不同剂量组GAs口服后，大鼠血浆C-T曲线均出现双峰现象；6个代谢产物包括羟基化、葡萄糖醛酸化及双重氧化产物，具有不同的生成速率与含量；口服MPN后，大鼠血浆中的4-PA、PN 及PL均有升高；口服MPN-5′-glucoside后，血浆中MPN-5′-glucoside含量迅速升高。银杏酸类、吡哆醇类毒性物质组织分布研究结果显示，GAs口服后，主要蓄积于肝脏；MPN口服后，5 min即达到最大分布量，之后逐渐减少，肝脏中的分布蓄积量较大。银杏酸类、吡哆醇类毒性物质血清代谢组学研究结果表明，GAs对肝肾功能存在一定的损伤，且机体存在自我恢复的能力。口服MPN后，TBIL水平显著下降，LDH的活力，在给药后，显著性的增高，之后在整个实验过程中逐渐下降，至24 h时恢复至与空白组相近的水平。大鼠同时给予GAs与MPN后，存在相互影响。GAs对MPN的吸收存在显著的抑制作用，并降低其Cmax。白果中吡哆醇类毒性物质复合毒性研究：同时给予MPN后，并未显著影响MPN-5’-glucoside的药动学参数。白果干燥加工过程可使MPN减少，可能与自身含有的催化酶的转化有关，在保持湿度，控制温度的条件下，可保证转化酶的活性，达到白果减毒加工的目的，在此基础上建立了基于物理与酶促联合方法解除白果毒性的方法，并进行了工艺参数的优化。研究结果可为药食兼用白果临床合理用药或保健食用的安全性提供科学依据，为含有多元复合毒性物质中药毒性评价及致毒机理研究提供方法借鉴，为白果资源产业化过程解除其毒性提供有效支撑。