基于ADME和代谢组学技术的苍术炮制原理研究

This study is the follow-up and further studies of the Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 81202919). Combing the previous research results with the literature reports of metabonomics about spleen deficiency, we put forward the following hypothesis: “Processing with wheat bran can have effects on the absorption, distribution, metabolism and excretion of main compnents in Atractylodis Rhizoma. And the processed Atractylodis Rhizoma can more fully adjust the metabolic disorders of sugar, lipid and amino acid to enhance the function of tonifying spleen.To prove the hypothesis, we will study the ADME of crude and processed Atractylodis Rhizoma. Caco-2 and in vivo intestinal perfusion model in rats were established to study intestinal absorption metabolism. Pharmacokinetic parameters and tissue distribution of main components , metabolites in urine and feces were studied to clarify the effect on distribution, metabolism and excretion of Atractylodis Rhizoma before and after being processed. At the same time, metabonomics are applied to study the biomarkers of spleen deficiency. On this basis, the intervention effects of crude and processed Atractylodis Rhizoma on plasma and urine metabolic of rats with spleen deficiency were studied and the differences and changes of biomarkers after administration of crude and processed Atractylodis Rhizoma were analyzed. Finally the overall regulation mechanism of Atractylodis Rhizoma processed by wheat whan were revealed through metabolic pathway attribution analysis, thus to further elucidate its processing mechanism.

本课题是申请人主持的国家自然科学基金青年基金课题的深入研究。结合之前的研究成果和有关脾虚代谢组学的研究报道，我们认为：“麸炒可对苍术中主要成分的吸收、代谢、消除等产生影响；麸炒后的苍术作用于脾虚机体后，可更全面地调节脾虚引起的糖代谢、脂质代谢、氨基酸代谢等，从而使健脾作用增强”。 为证明此假说我们拟对生苍术和麸炒苍术进行ADME的研究，建立 Caco-2 细胞模型以及大鼠在体肠灌流模型，从细胞、在体两个层次研究主要入血成分的肠吸收代谢机制；采用药代动力学的方法对生苍术和麸炒苍术中的主要成分进行药代动力学和组织分布的研究，并结合对尿液、粪便等的排泄物进行研究，全面明确麸炒对苍术ADME的影响；采用代谢组学的研究方法，在明确脾虚生物标志物的基础上，比较生苍术和麸炒苍术干预后对脾虚大鼠血浆和尿液代谢谱的影响，分析二者生物标志物的差异及水平变化，并通过代谢通路分析，全面阐释苍术炮制机理。

本课题在前期已经明确了麸炒对苍术中主要成分苍术素等聚乙烯炔类成分药代动力学和组织分布影响的基础上，继续从麸炒对苍术中化学成分ADME的影响和代谢组学的角度深入探讨了苍术炮制的机理。采用Caco-2细胞模型对苍术麸炒前后白术内酯I、白术内酯II、白术内酯III和苍术苷A的跨膜转运情况进行了研究，明确了麸炒可提高苍术中白术内酯I、白术内酯II与苍术苷A的吸收效果；药代动力学研究结果表明，灌胃麸炒苍术的大鼠血浆中白术内酯Ⅰ、白术内酯Ⅱ、白术内酯Ⅲ与苍术苷A的达峰浓度Cmax均有不同程度增加，与生苍术组比较具显著性差异，且曲线下面积AUC值均高于生苍术组，体内吸收增加，即麸炒可促进苍术中化学成分的吸收，提高生物利用度；组织分布研究结果表明，灌胃麸炒苍术的大鼠的脾、大肠等组织中白术内酯Ⅰ、白术内酯Ⅱ与白术内酯Ⅲ在的浓度明显提高，与生苍术组比较，具显著性差异；排泄动力学研究表明，灌胃麸炒苍术的大鼠尿液中白术内酯Ⅰ、白术内酯Ⅱ、白术内酯Ⅲ和苍术苷A四种成分的总排泄率升高，与生苍术组对比具显著性差异，即麸炒可促进这些成分在大鼠尿液中的排泄，增加排泄量。但麸炒前后四种主要成分的t1/2和Ke值均无显著性差异，结合前期吸收、药代动力学及药效学结果，即苍术麸炒后白术内酯类和苍术苷A血药浓度升高且健脾作用增强的结果，推测这些成分在尿液中的变化可能与麸炒后体内吸收增加有关。以上研究从麸炒对苍术中主要成分ADME影响的角度解释了苍术麸炒的机理。血清代谢组学的研究表明生苍术和麸炒苍术提取物均可对部分脾虚生物标志物具有调节作用，但在胆红素、S-腺苷高半胱氨酸、酪胺、磷酸胆碱和S-腺苷甲硫氨酸等多个指标的调节作用上，麸炒苍术优于生苍术；尿液代谢组学的研究表明生苍术和麸炒苍术提取物均可对部分脾虚生物标志物具有调节作用，但在L-岩藻糖-1-磷酸盐、精氨基琥珀酸和L-胱氨酸等多个指标的调节作用上，麸炒苍术要优于生苍术。从代谢组学角度解释了苍术麸炒的机理。