一种利用“印迹模板”成分簇动力学与热力学平衡原理确定、表征与评价药效物质的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用中药“印迹模板”成分簇印迹动力学与热力学平衡原理确定、表征和评价药效物质的方法，属于中医药、分析化学和药理学及超分子化学结合的交叉技术领域；本发明专利技术在“印迹模板”成分簇的指纹图谱“物质单元”划分方法基础上，再建立“物质单元

【技术实现步骤摘要】
一种利用“印迹模板”成分簇动力学与热力学平衡原理确定、表征与评价药效物质的方法


[0001]本专利技术属于中医药、分析化学和药理学及超分子化学结合的交叉
，尤其涉及一种利用中药“印迹模板”成分簇印迹动力学与热力学平衡原理确定、表征与评价药效物质及作用规律的方法。

技术介绍

[0002]中药及其制剂通过成分群、多靶点、多层次，按超分子“印迹模板”作用于机体生物网络产生“气析”作用而发挥其整体药性、药效和毒效，呈方证关联。因此怎样揭示中医药方证关联的物质运行规律是阐明中医药原创性理论，实现中医药现代化关键核心问题，为3个重大前沿科学问题的重中之重问题，目前国内外尚无人破解，严重制约中医药现代化进程，严重制约中医药学科的发展，为公认的国际性难题。
[0003]中药作用于人体产生药效分为给药前的原成分群与固定时间点的静态药效学和给药后机体代谢所产生的动态药效学两部分。如用指纹图谱表达中药成分簇，前者为谱效学或网络药理学问题，后者为谱效动力学或网络药效动力学问题。其本质是中药多成分簇与多效应指标的量
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时
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效关系问题，其中中药多成分的药效物质基础，亦量
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效、构
‑
效、印
‑
效关系问题为根本性的“卡脑子”理论问题，目前的研究现状如下：
[0004]1.单成分药物量
‑
效、构
‑
效、印
‑
效关系的研究方法成熟、简单明了，但解决不了中药多成分复杂的量
‑r/>效关系问题：单成分的量
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效关系研究属定量药理学研究内容，多采用Hill量效曲线进行研究，体外原成分的剂量与效应的Hill参数可采用Lineweaver
‑
Burk、Scott比值法、Scatchard法、Hill对数法及加权回归法等进行确定。体内成分采用药效动力学/药物动力学数学模型(亦PK/PD模型)进行研究。其研究方法为大家所熟悉，其中PK模型主要有房室乳突模型、非线性动力学模型、统计矩数学模型等。再将中央室当作输入室，靶受体当作处置室建立效应体室的药物浓度动力学曲线，再结合Hill量效等曲线建立PD数学模型。计算时，可先对浓度
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时间数据进行模型拟合，求出药物动力学参数，再将效应
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时效数据进行模型拟合，推算出药效动力学参数E
max
、EC
50
、K
1e
和K
e0
。这样根据E
max
的大小就能确定成分有效性强弱。单成分的构
‑
效关系研究较为详细，常见于各类文献报道，主要是针对具体指标(靶点)结构特征，从定性的角度建立了成分与指标(靶点)构
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效关系；或从定量的角度建立分子结构的拓扑指数与指标(靶点)的构
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效定量关系，已广泛应用于药品的有效性与安全性研究；由于单成分结构属性明确，在一定色谱条件下的保留时间确定，没必要进行印
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效关系。因此，单成分药物给药前、给药后的血药浓度呈相关性，量
‑
效、构
‑
效关系容易研究，其研究方法并不为大家所重视。但用单成分的方法来研中药复方药效物质基础研究却遇到理论上亟待突破的棘手问题。
[0005]2.中药复方多成分簇药效物质基础研究艰难，还没有建立普适量
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效、构
‑
效、印
‑
效的研究方法：目前，绝大多数中药复方制剂在临床上发挥治疗作用的物质基础尚未阐明，亦即中药复方的有效成分还不清楚，即使是单味中药或复方的有效部位或有效成分群的成
分数目也比较多，且不稳定。大量的实验证明若按传统的“一成分一效应；一成分一参数”的化学药物活性筛选研究模式是不可能解决中药多成分作用的药效物质基础研究科学问题：体外原成分群及体内代谢后成分群的有效性问题。近年来对中药复方成分群的有效性研究已采用谱效学、成分敲除、网络药理学等、数据挖掘方法等来研究有效成分群与效应之间内关系，这种研究方法为多成分多靶点的作用关系研究奠定了基础，但没有深入探讨成分与指标(靶点)的超分子作用关系，所获得的中药成分与指标(靶点)的有效性网络过于复杂，同时多为预测性研究，其实验验证困难，如采用网络药理学探讨不换金正气散合麻黄羌活汤和化湿败毒方治疗新型冠状病毒肺炎的作用机制，得到疾病潜在靶点487个，两种中药汤剂分别得到活性成分92种和247种，潜在药物靶点408个和613个，核心靶点14个和15个，GO生物过程99条和120条，细胞组分各11条，分子功能18条和25条，KEGG信号通路96条和92条，这样的结果难能指导临床应用。同时也不能阐明给药后体内中药复方有效成分簇进入体内量
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效关系，也不能阐明体外中药成分簇与效应指标(靶点)的普适量
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效作用定量规律，更谈不上中药多成分的构
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效和印
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效关系研究了。
[0006]3.中药成分簇物质基础表征方式难解决成分簇与效应(指标)的变化不对等问题：目前多采用指纹图谱表征中药成分簇的物质单元，分特征峰与非特征峰。现已建立了相关系数法、聚类分析、夹角余弦法、模糊尖T一分布法、欧氏距离法、超信息特征数字化及总量统计矩(相似度)法等方法，主要是针对特征峰进行分析，对于非特征峰尽管总量统计矩法可以应用进行分析，但没有针对非特征峰研究专属性很常的指纹图谱分析方法。这些分析方法的共同特征是强调对目标性有效成分群的定性定量分析，认为只要控制住成分群的含量和构成比，中药及复方疗效就会得到控制。诚然，有相同成分含量与构成比的中药其疗效固然相同，但不同含量和构成比的中药成分群的疗效就未必不同。譬如对417批鱼腥草挥发油与疗效的关系分析；对金银花与山银花的化学成分与疗效的关系分析，发现鱼腥草、金银花与山银花的化学成分变化并不呈对等关系(肖美凤,张雨恬,杨岩涛,等.基于鱼腥草挥发性成分动态性的中药制剂“印迹模板”一致性分析.中国实验方剂学杂志,2019,25(14):150
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155.；贺福元,贺红,邓凯文,等.借超分子“印迹模板”的自主作用解开金(山)银花纷争.中国中药杂志,2016,41(06):1152
‑
1160.)：相同或相似的成分含量和构成比，具有相同的药效；而具有不同的成分和构成比不一定药效不同，这就卡住了中药成分簇量
‑
效研究的理论“脑子”，成为举世公认的世界级难题。
[0007]因此，中药药效物质基础研究的理论上突破就成为中医药现代化3个重大前沿科学问题和3个重大工程技术难题的重中之重的“卡脑子”难题。
[0008]造成这种状况的主要原因是受单成分有效性研究的思路影响深，缺乏对单个中药有效成分量
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效、构
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效与印
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效关系整合成谱量
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构...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用中药“印迹模板”成分簇印迹动力学与热力学平衡原理确定、表征和评价药效物质的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)提取中药成分并进行HPLC、HPLC
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MS和/或GC
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MS测定，获得指纹图谱，对指纹图谱分析获得对应的峰面积和化学成分的含量；2)计算已知化学成分的化学结构拓扑指数；3)按照频数匹配法将中药提取成分样品中检测到的化学成分进行“印迹模板”成分簇归类，每一类“印迹模板”成分簇为一个“物质单元”，并计算其段带总量统计矩参和拓扑指数；4)对不同批次的中药成分进行药效学实验，获得药效学数据；建立动力学平衡关系式，获得各成分簇“物质单元”的线性关系式：式I中的c
i
为第i个成分簇“物质单元”的浓度、效应、色谱参数、拓扑数据，k
i
为第i个成分的表观平衡作用系数，s为第i个成分的平衡作用常数的正、负号值，当为正时，取偶数，当为负数取奇数；b
i
为第i个成分的速度常数，k
i
c
i
为第i个成分的作用强度；为第i个成分的作用方向；对不同批次的中药提取成分样品“物质单元”的含量、效应、色谱、拓扑数据，进行线性回归分析，获得受动力学控制的“物质单元”的作用系数、作用强度和作用方向；建立热力学平衡方程式，获得各成分“物质单元”的非线性化学势关系式：式II中R为气体常数，T为绝对温度，f
i
为第i个成分的活度系数；为第i个成分的标准化学势；为常数；f
i
c
i
ln f
i
c
i
为第i个成分的表观化学势；为第i个成分的作用方向；对不同批次的中药提取成分样品中的“物质单元”的含量、效应、色谱、拓扑数据进行化学势非线性回归，获得受热力学控制的“物质单元”的活度系数、表观化学势和作用方向；建立动力学与热力学的混合关系式，获得各成分“物质单元”的非线性化学势和线性平衡常数关系式：式III中的第i成分簇“物质单元”与第j成分簇“物质单元”的浓度、效应、色谱参数、拓扑数据呈线性、非线性混合平衡关系；对不同批次的中药提取成分样品中的“物质单元”的含量、效应、色谱、拓扑数据进行非线性回归，获得受动力学与热力学混合控制的“物质单元”的作用与活度系数、作用强度与表观化学势、作用方向；5)对上述不同批次的中药提取成分样品获得的动力学和热力学控制的“物质单元”的作用强度和表观化学势、作用系数和活度系数、作用方向按照大小排序，获得以“物质单元”表征的量
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量、量
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效、构
‑
构、构
‑
效、构
‑
印、印
‑
效、构
‑
印
‑
效的定量关系；根据动力学平衡关系式对不同批次的中药提取成分样品“物质单元”的含量、效应、色谱、拓扑数据进行线性回归，根据线性回归的统计学结果，若回归有显著作用，说明“物质单元”的成分间、成分与药效指标间、成分与色谱参数间、色谱参数与药效指标间受动力学控
制，否则，不以动力学控制为主；根据热力学平衡方程式对不同批次的中药提取成分样品“物质单元”的含量、效应、色谱、拓扑数据进行非线性回归，根据非线性回归的统计学结果，若回归有显著作用，说明“物质单元”的成分间、成分与药效指标间、成分与色谱参数间、色谱参数与药效指标间受热力学控制，否则不以热力学控制为主；根据线性动力学与热力学的混合方程式对不同批次的中药提取成分样品“物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺福元，潘雪，贺琪珺，邓凯文，
申请(专利权)人：湖南中医药大学，
类型：发明
国别省市：