中药药理研究思路与方法

1中药药理学研究思路与方法张艳军2010年1月2主要内容一、中药药理学的概念二、中药药理学学科任务三、中药药理的发展趋势四、中药药理研究模式五、中药毒理研究发展趋势六、总结3中药药理学是以中医药基本理论为指导,运用现代科学方法,研究中药和机体相互作用规律的一门学科。一、中药药理学的概念中药药效学中药毒理学中药药动学中药药理学4二、中药药理学学科任务指导临床合理用药，提高疗效阐明中医药理论的现代科学本质为中药配伍和新药研究提供现代科学依据探讨中药防治疾病的现代科学依据5三、中药药理的发展趋势中药单体的作用机理的深入研究中药复方的药理及物质基础及配伍规律研究中药药性理论研究中药毒理研究中药代谢动力学研究6四、中药药理学研究模式1.中药单体的研究中药化学单体构建化学组分库高通量筛选整体动物实验组织器官细胞亚细胞分子生物学阐明机理7Berberineisanovelcholesterol-loweringdrugworkingthroughauniquemechanismdistinctfromstatinsWeijiaKong,JingWei,ParveenAbidi,etal.NatureMedicine,2004,10(12):1344例-1differentcompoundsisolatedfrom700ChineseherbshumanhepatomacellBBRasanewupregulatorofliverLDLRexpressionBBRincreasesLDLRmRNAstabilityActivationofERKisrequiredforBBRtoincreaseLDLRBBRloweredserumLDL-cinhypercholesterolemicpeopleLipid-loweringeffectsofBBRinhamsters8Figure-1UpregulationofLDLRexpressionbyBBRinhumanhepatomacelllines9Figure-2BBRincreasesLDLRexpressionbystabilizingLDLRmRNAthroughthe5’proximalsectionoftheLDLRmRNA3’UTR.10Figure-3(a)TheactivityofBBRonLDLRexpressionwasmostsensitivetoU0126.Figure-3BlockingERKactivationabolishedtheregulatoryeffectofBBRonLDLR.Figure-3(b)BBRrapidlyactivatedERKandthekineticsofERKactivationprecededtheupregulationofLDLRexpressionbyBBR.Figure-3(c)TheactivationofERKbyBBRisalsodosedependent.11Figure-4BBRreducesplasmaLDL-candincreasesliverLDLRexpressioninhamsters.Figure-4(a)Figure-4(b)Figure-4(a):TreatmentofhyperlipidemicanimalswithBBRresultedindose-dependentdecreasesinbothserumtotalcholesterolandLDL-c.Figure-4(b):3.5-foldincreaseinmRNAanda2.6-foldincreaseinproteinhamsterliverstreatedwith100mg/kg/dofBBR.12Figure-5BBRloweredserumLDL-cinhypercholesterolemicpeople012345678910beforeafterbeforeafterbeforeafterbeforeafterCholesterolTriglycerideHDL-cLDL-chypercholesterolemicBBRPlacebo020406080100beforeafterbeforeafterbeforeafterbeforeafterbeforeafterbeforeafterALTASTGGTBil-TCrBUNum/LBBRPlaceboFigure-6BBRtreatmentalsosignificantlyimprovedliverfunctioninthissubgroup13Results&conclusion:OraladministrationofBBRin32hypercholesterilemicpatientsfor3monthsreducedserumcholesterolby29%,triglyceridesby35%andLDL-cholesterolby25%.TreatmentofhyperlipidemichamsterswithBBRreducedserumcholesterolby40%andLDL-cholesterolby42%,witha3.5-foldincreaseinhepaticLDLRmRNAanda2.6-foldincreaseinhepaticLDLRprotein.Usinghumanhepatomacells,BBRupregulatesLDLRexpressionindependentofsterolregulatoryelementbindingproteins,butdependentonERKactivation.BBRelevatesLDLRexpressionthroughapost-transcriptionalmechanismthatstabilizesthemRNA.Usingaheterologoussystemwithluciferaseasareporter,the5’proximalsectionoftheLDLRmRNA3’untranslatedregionresponsiblefortheregulatoryeffectofBBR.BBRasanewhypolipidemicdrugwithamechanismofactiondifferentfromthatofstatindrugs.142.中药复方药理研究的思路与方法一个结合二个基本讲清三个化学层次四个药理水平中药复方药理研究总思路15(一)中药复方组分配伍研究(二)基于定向剔除技术的复方药效物质基础研究(三)中药血清药理学研究(四)体外血脑屏障模型研究......中药复方药理研究方法16方剂是一个复杂体系，其作用的人体也是一个复杂系统，面对双重复杂系统，必须在复杂性科学理论的指导下，将复杂系统中非线性规律部分降阶、降维为线性规律去研究。因此，研究必须遵循“复杂-简单-复杂”的原则，借鉴现代药学的研究方法，发挥中医药理论优势，保持中药方剂的配伍特点，创建基于组效关系的组分配伍研制现代中药的理论模式和相关技术体系，研制创新中药。(一)中药复方组分配伍研究17类别组方层次中医理论质控用量疗效传统中药饮片+↓++植物药成分-↑+现代中药有效组分+↑++药物研究思路之比较18HTS构效关系药效筛选化学药物设计+实验HTS构效关系药效筛选化学药物设计+实验构效关系药效筛选化学药物设计+实验药物研制模式中医理论+实验临床经验植化-药效传统中药中医理论+实验临床经验植化-药效传统中药经验+设计+实验标准组分组分配伍组效关系优化设计现代中药经验+设计+实验标准组分组分配伍组效关系优化设计现代中药经验+设计+实验标准组分组分配伍组效关系优化设计现代中药1919☆NATREVDRUGDISCOV,DDT等认为多成分组合药物将成为未来药物的主流☆国际上针对不同靶点，对已上市单分子药物进行组合设计，研发治疗肿瘤等复杂性疾病的新药已经启动☆多组分药物设计已成为新兴的药学研究前沿21世纪是复方药物的世纪20经验+设计+实验现代中药标准组分组分配伍植化组效关系优化设计药效现代中药研制模式21张伯礼，等.中国天然药物，2003，3(5):269~272现代中药的基础和应用基础研究2222心血管药物研究关键技术药物筛选多靶点高通量筛选单靶点高效筛选药效及作用机理研究离体实验在体实验血管内皮细胞、平滑肌细胞RAW264.7单核巨噬样细胞牛肾上腺髓质细胞心肌缺血动物模型血管动脉粥样硬化动物模型为组方优化设计提供依据针对疾病关键病理环节、症状、证型（如心血管疾病：改善脂代谢、抗氧化、抗炎、抗血小板聚集、预防和治疗动脉粥样硬化、改善心肌缺血）心肌细胞、心脏微血管内皮细胞主动脉条离体心脏疼痛、心悸动物模型2323有效组分/成分/配伍效应相关技术SOP单体组分组分配伍体外BBB与神经元共培养动物模型BMECAs内皮细胞神经元胶质细胞行为学组织结构抗炎抗氧化神经营养通透性系统效应屏障结构综合分析脑血流脑血管病药物研究关键技术24中药有效组分/成分关联规则分析有效组分组合物实验验证组效关系数据配伍配比优化优化策略组效关系建模优化算法模型校正YiWanget.al,ChemBiol&DrugDes2006;68:166-172YiyuChengetal,ComputBioChem2006;30:148-152YiWangetal,MedBioEngComput2008;46:605-611临床经验文献知识试验设计计算建模虚拟组方全局寻优统计回归仿真计算经验设计模式虚拟设计模式经验与试验结合减毒增效效应配伍遗传算法随机搜索组分配伍优化设计关键技术25复方丹参方的现代研究例-2现代中药标准组分优化设计组分配伍组效关系药效评价提取分离活性评价临床有效方剂组分配伍优化设计现代中药发现新模式26人参皂苷Rg1人参皂苷Re三七皂苷R1OOHOGlcGlcGlcGlcOOHHOOGlcGlcOOHHOOGlcGlcRhaOOHHOOGlcGlcXyl人参皂苷Rb1丹参水溶性组分丹参脂溶性组分三七皂苷类组分复方丹参方的标准组分HOHOCH2CHCOOHOHCHOHOHOHOHOOCOCHCH2OHOHCOOHOHOCHCHCOCHCH2OHOHOCOOH丹参素原儿茶醛丹酚酸BHOHOCH2CHCOOHOHCHOHOHOHOHOOCOCHCH2OHOHCOOHOHOCHCHCOCHCH2OHOHOCOOH丹参素原儿茶醛丹酚酸B丹参素丹酚酸B人参皂苷Rg1人参皂苷Re三七皂苷R1OOHOGlcGlcGlcGlcOOHHOOGlcGlcOOHHOOGlcGlcRhaOOHHOOGlcGlcXyl人参皂苷Rb1人参皂苷Rb1人参皂苷Rg1三七皂苷R1OOO丹参酮ⅡA27组效关系研究活性组分在体水平离体器官细胞分子冠脉循环心肌保护抗炎冠脉流量内皮细胞心肌细胞抑制凋亡调控信号免疫丹参水溶性(丹酚酸类)++++++++++++脂溶性(二萜醌类)++++++++--+三七总皂苷+++-+++++-黄酮++-+-++-+冰片龙脑--+----++28基于组效关系的组分配伍优选FDA配伍组合均匀设计BEC组分分离分析A:丹酚酸B:丹参素C:丹参酮D:三七总皂苷E:三七黄酮F:冰片配伍协同效应张伯礼，等.复方丹参方药效物质及作用机理研究.世界科学技术—中医药现代化，2003，5(5):14~1729等比设计-非线性建模-多目标优化非线性建模：方剂不同配比与药效之间的关系采用神经网络算法进行非线性拟合、建模。多目标优化：采用优化计算方法，寻找能使多个药效指标接近综合最优的配伍配比。商洪才,张伯礼等.丹参、三七不同配比的多目标模糊优化研究.北京中医药大学学报.2003,26（4）:28-31王睿,张伯礼等.ED-NM-MO三联法在中药方剂配比多目标优化中的应用.天津中医药.2005,23（