基于"天然共融混合物"概念以当归补血汤为例研究汤剂中的增溶稳定增效作用

Chinese decoction is the major form of Tradition Chinese materia medica (TCMM). The hypothesis is that the Natural Deep Eutectic Solvents in a decoction increase the extraction ratio, stability, and efficacy of the active components (AC)，which is the material basis of TCMM. In addition to water and oils, we found the presence of a third liquid in plants, which is composed of a number of primary metabolites (PM) (such as sugars, amino acids, organic acids etc.) in a certain ratio, called Natural Deep Eutectic Solvents (NADES) (plant physiol., 2011). NADES show high solubilization, stabilization, and extraction capacity for compounds, with both polar and less polar compounds being extracted efficiently at the same time (Anal. Chem., 2013). All those advantages of NADES should be present in herbal decoctions. However, the ingredients of NADES are removed in modern Chinese herbal preparations and ignored in studying the material basis for the efficacy of herbal medicines. In this proposal, we will study the interactions between PM and AC, and explore the role of PM in keeping the AC and improving their efficacy. A famous decoction, Danggui buxue Tang (DBT) prepared from Radix Astragali and Radix Angelicae Sinensis will be studied as a model. Integrated fingerprints, several multivariate data analysis, and diverse detection methods for physicochemical characteristics of NADES are employed to study the effect of NADES on the decoction in increasing the extraction ratio and stability of AC, and improving its efficacy. The aim of the study is to explore the role of PM in improving the efficacy of decoction and uncover the reason why the decoction is the major form of TCM remedies. This project will throw light on the modernization study of TCM such as the pharmacodynamic material basis of TCM.

汤剂是传统中药主体剂型。该项目假说是汤剂中的天然共融混合物有提高中药成分提取率和稳定性，辅助药效发挥的作用，这是汤剂有效性的物质基础。我们发现植物中存在除水和油外，由初级代谢成分（PM）组成的第三种溶液，即天然共融混合物（NADES）（plant physiol., 2011）。证实NADES能提高成分溶解度、稳定性、能同时高效提取中药中极性到弱极性成分（Anal. Chem., 2013）。NADES这些优势也会体现在中药汤剂中，但现代中药研究常采用"去粗取精"思维模式去除PM。本项目以PM与活性成分间的整体相互作用为研究对象，以当归补血汤为例，采用综合化学指纹图谱、多元统计分析、物理化学特征表征手段等，研究复方煎煮和补血功效中，NADES对活性成分增溶、稳定作用和药效增效作用，探讨PM在提高汤剂药效方面扮演的作用，揭示中药汤剂作为主要剂型的成因。本项目成果将为中药现代研究提供新思路。

传统中药研究“去粗取精”的研究思路，过于重视活性成分或者活性部位的活性研究，忽略了次级成分对活性成分的作用，常常遇到所得部位或者单体的活性不及全方或者完全消失的现象，这提示不能只注重单个成分或者部位的药理活性，应该注重不同成分间的相互作用。基于几十年对植物药的系统研究，RobVerpoorte 教授在世界上首次提出天然共熔混合物（NADES）概念，其研究结果揭示生物体中初级成分对次级成分可能具有促进溶解、提高稳定性的作用，为中药的有效性研究提供了新思路。.本项目首先以当归补血汤为例，考察“单煎”和“合煎”所得汤剂的化学轮廓和生物活性的区别。基于1HNMR的代谢组学、指纹图谱、大类成分定量和多成分定量研究结果显示，两种煎煮方式所得汤剂的初级成分和次级成分的化学轮廓没有差异，主要的活性成分（毛蕊异黄酮葡萄糖苷、毛蕊异黄酮、芒柄花苷、芒柄花素、阿魏酸）含量也没有显著性差异，而药材质量的差异会引起所得汤剂成分含量的显著性差异。整体动物模型实验和基于信号通路的细胞活性评价结果显示，“合煎”能提高当归补血汤的生物活性，采用敲除法验证了汤剂中初级成分对次级成分活性的增强作用；在整体动物实验中，两种煎煮方式所得汤剂活性相同。因此，两种煎煮模式没有引起汤剂中初级成分的变化，对次级成分的影响远远小于不同批次饮片导致的差异。. 蜜炙黄芪等饮片汤剂研究结果显示，汤剂中蜂蜜中的NADES，发挥促进成分溶出、提高汤剂中药效物质成分含量（总黄酮、总皂苷、生物碱）、提高细胞生物活性（ER-α、AR、Nrf2）的作用。该结果揭示汤剂中初级成分会对其次级活性成分发挥作用，该作用可能与初级成分的浓度和种类有关系。. 上述结果证明了项目假说及其适用条件，为NADES在中药中的应用提供了新方向，获得国家自然科学基金（81803734）的进一步支持。通过上述研究，建立了同时检测汤剂中初级和次级成分的方法，建立了黄芪、当归补血汤等汤剂的质量评价方法，建立了快速评价汤剂生物活性的评价方法。