基于代謝的中藥配伍減毒研究進展

陳惠玲 王奇 王建新 卓越

中藥配伍是古人根據長期的實踐經驗得出的臨床用藥規律,其最早出現在《神農本草經》所提出的“七情配伍”原則中,正如文中所言:“若有毒宜制,可用相畏相殺者。”[1]合理的配伍不僅可以增強藥效、提高療效,還可以減少或消除毒副作用,使藥物的使用更加安全[2]。但是,傳統中醫藥理論主要從性味歸經、七情等方面闡釋中藥配伍減毒原理,這些理論缺少現代科學分析的支持,因此,用現代科學技術闡明配伍降低毒性的分子機制是解決中藥毒性問題的關鍵。中藥成分在體內經過吸收、分布、代謝、排泄(absorption, distribution, metabolism, excretion,ADME)的過程是其發揮藥理作用的基礎,療效和毒副作用容易受代謝過程的影響。通過合理的配伍可以影響有效成分及毒性物質在體內代謝過程,從而達到增效減毒的作用。同時,也可調節毒性物質引起的內源性物質紊亂。本文將以某些常見的有毒中藥為切入點,基于代謝的角度去探討常見有毒中藥配伍的減毒機理,為有毒中藥的研究及臨床的合理應用提供新的思路。

1 常見通過配伍減毒的中藥組合回顧

通過數據挖掘[3]可以發現,高頻數出現的有毒中藥主要包括附子、雷公藤、半夏、川烏等中藥,而與之配伍減毒的組合里甘草往往排在前面。見表1。

表1 常見的中藥配伍減毒組合

2 配伍作用影響外源性物質代謝

某些含生物堿類或苷類的中藥具有毒性,然而其有毒成分經藥物代謝酶的催化后可變成低毒性代謝產物快速排出體內。某些含萜類中藥本身無毒,但其體內的特殊成分經藥物代謝酶的催化后可轉化成潛在的毒性化合物, 對肝臟造成直接或間接損傷[18]。藥物代謝酶主要包括細胞色素P450超家族酶(cytochrome P450, CYP450),尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉移酶(uridine diphosphate glucuronyltransferases, UGTs)、磺酸化酶以及脂酶[19],它們在藥物代謝中起著重要的作用。傳統中藥具有多種化合物的特點,其療效是多種成分協同作用的結果[20],而聯合用藥后藥物活性的變化可能是由于其他藥物引起的體內CYP450酶水平的改變,即代謝相互作用[21]。因此配伍作用對代謝酶的抑制或誘導可能影響到一些外源性和內源性物質的代謝,進一步影響機體的平衡狀態。

2.1 中藥配伍影響外源性物質代謝減輕含生物堿類成分的毒性

某些生物堿能侵害機體的神經中樞系統或產生肝臟毒性,如烏頭屬的生物堿主要作用于神經系統和心血管系統,過量使用可致室性心律失常和心臟驟停而死亡[22-23]。烏頭可分為川烏和草烏,最早記載于《神農本草經》,在明代以前都被統稱為烏頭。人參與烏頭常配對使用,Xu等[4]人基于超高效液相色譜—串聯質譜法(UHPLC-MS/MS)法發現在人參的主要活性成分人參皂苷Rg1(ginsenoside Rg1)的參與下,烏頭堿的藥代動力學行為被改變,其被更快代謝成低毒性的單酯生物堿。原理在于Rg1加強了CYP450酶的活性,使得大毒性的雙酯型二萜生物堿快速轉化成低毒性的單酯型二萜生物堿[24],且單酯型二萜生物堿還具有較好的抗炎活性,可以達到減毒增效的效果[5](圖1)。

圖1 烏頭堿的減毒過程

附子是中醫臨床常用藥,具有回陽救逆、補火助陽、散寒止痛的作用,對其使用不當可造成對心臟和神經系統的損害。附子體內的雙酯型二萜類生物堿,是發揮功效的活性成分,也是致毒的“罪魁禍首”[25-26]。Ni等[6]人同樣利用液相色譜—串聯質譜法(LC-MS/MS)的技術證明甘草配伍附子后可提高附子體內毒性生物堿成分的代謝,起到降低附子毒性的作用。其原理與上述烏頭減毒的原理一致,都是將劇毒的雙酯型二萜生物堿催化轉變為毒性較弱的單酯型生物堿,再排出體內。

吳茱萸是常用溫里藥材,但也具有明顯的肝腎毒性[27-28]。有研究總結吳茱萸的毒性機制之一為吳茱萸次堿的仲胺結構被CYP450酶催化為活性代謝物[29],并與大鼠肝細胞中的蛋白質共價結合生成藥物—蛋白質共價鍵加合物,而加合物可能通過損害被修飾蛋白質的生理功能或通過免疫介導機制引起毒性。與吳茱萸最常配伍運用的中藥當屬黃連,中醫經典藥方左金丸、戊己丸中皆可見其身影。而黃連與吳茱萸配伍可減少吳茱萸活性代謝產物的生成,以降低吳茱萸對人體的毒害作用,原因在于黃連可顯著抑制CYP450酶活性[8]。

有研究表明半夏總生物堿能夠對小鼠造成呼吸抑制、抽搐、嘔吐等顯著的急性毒性反應,提示生物堿可能是半夏的毒性物質基礎[30-31]。奚麗君等[7]發現半夏與生姜合用可以讓半夏有毒成分在體內快速代謝,實現降低半夏毒性的目的。

2.2 中藥配伍影響外源性物質代謝減輕含萜類成分的毒性

黃獨別名黃藥子,在我國有著悠久的藥用歷史,臨床上常用于治療缺碘所致甲狀腺腫大、多種癌癥及呼吸道感染等癥[32]。黃獨素B(diosbulbin B,DIOB)是一種含呋喃的二萜內酯,也是黃藥子的主要有效及毒理成分[33]。DIOB在CYP450酶的催化作用下代謝生成親電子中間體順—烯二酮,這種活性中間體可以與蛋白質發生共價鍵結合進而破壞蛋白質的功能,最終產生肝毒性[34-36](圖2)。黃藥子肝毒性與劑量和時間有一定的相關性,一定劑量范圍內的中毒是可逆的,因此,臨床上常通過藥物配伍來減弱其毒性[32]。甘草是與黃藥子配伍的常用中藥,兩者配伍后DIOB在體內的代謝被抑制,活性中間體的數目也相應減少,原因在于甘草抑制CYP2E1、CYP3A4的mRNA表達[14],最終減輕了黃藥子引起的肝臟毒性。

圖2 黃藥子的致肝毒性機理

雷公藤甲素(triptolide, TP)是目前公認的雷公藤特征活性成分,也是主要毒性成分,對肝臟有明顯的毒副作用[37]。它在進入體內后可以經CYP450酶催化生成親電子中間體,再與大分子物質共價結合引起脂質過氧化,從而誘發肝細胞死亡[36,38](圖3)。《本草圖經》中記載:“甘草能解百毒,為眾藥之要”,甘草中的主要成分甘草酸能保護肝臟,因此甘草是雷公藤減毒增效研究中比較受關注的一味中藥[39]。張銳等[13]人同樣利用LC-MS/MS研究了在甘草介入下雷公藤甲素和雷公藤內酯酮的部分代謝產物,認為是甘草可以加快雷公藤二萜內酯的代謝和轉化,從而以更安全高效的代謝產物在體內發揮療效。

圖3 雷公藤甲素與GSH結合模式

2.3 中藥配伍影響外源性物質代謝減輕含苷類成分的毒性

蒼耳子的肝毒性成分包括蒼術苷和羧基蒼術苷和毒蛋白類,使用不當或長期使用可造成對肝腎和心臟方面的損害[40]。武斌等[9-10]發現黃芪配伍蒼耳子后大鼠體內的谷丙轉氨酶(glutamic pyruvic transaminase,ALT),谷草轉氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase,AST)水平均可見下降,且肝臟病變程度也顯著變低,推斷黃芪可以通過誘導CYP450酶從而加快蒼耳子毒蛋白在體內的代謝,以此減輕蒼耳子造成的毒性。

3 配伍作用影響內源性物質代謝

中藥可通過多靶點、多通路來干預內源性代謝產物達到治療疾病的作用。內源性物質的測定對于獲取不同生物體中的生物成分、代謝途徑和疾病生物標志物等重要的生物信息具有重要意義[41]。大量研究表明中藥配伍可引起內源性代謝產物的變化,研究有毒中藥及其配伍后內源性代謝產物的變化,可從整體觀評價配伍作用的療效及安全性,進一步促進機制的研究。

3.1 中藥配伍影響內源性物質代謝減輕含蒽醌類成分的毒性

何首烏內含二苯乙烯苷、蒽醌類、鞣質和磷脂等多種成分[42],其中的蒽醌類成分如大黃素等可造成肝臟損害[43]。服用何首烏中毒嚴重時可導致肝衰竭[44]。Gao等[16]人基于超高壓液相色譜飛行時間質譜儀(UPLC/QTOF-MS)的代謝組學技術分析茯苓對何首烏的減毒作用,發現何首烏配伍茯苓后可以通過調控不同氨基酸的水平使得精氨酸和脯氨酸代謝、初級膽汁酸生物合成和鞘脂代謝等代謝途徑回歸平衡狀態,從而起到對肝臟的保護作用。

3.2 中藥配伍影響內源性物質代謝減輕含萜類成分的毒性

川楝子味苦,性寒,有小毒,川楝素作為其體內主要的活性成分可對肝臟、腎臟、消化系統和生殖系統造成損害[45]。熊印華等[15]運用氣相色譜—質譜聯用法(GC-MS)等代謝組學手段,從脂肪酸代謝輪廓的角度研究了延胡索對川楝子的減毒作用,發現體循環中延胡索聯合川楝子組的脂肪酸的代謝輪廓接近正常組水平。與單獨給藥組相比,延胡索聯合川楝子組的C22:6n3和C20:4n6等脂肪酸量均顯著升高,推測延胡索可以上調C22:6n3水平,抑制C20:4n6級聯的炎癥代謝通路保護肝臟,這可能是延胡索減輕川楝子肝毒性的分子作用機制之一。

3.3 中藥配伍影響內源性物質代謝減輕含苷類成分的毒性

香加皮性溫、味苦,有毒,內含C21甾體類、強心苷類、三萜類等多種化合物,杠柳毒苷既是其強心的活性成分,也是其產生心臟毒性的毒性成分,若使用不當可損害心臟[46-47]。Wang等[48]人采用GC-MS的代謝組學方法,探索三七中的有效成分三七皂苷對杠柳毒苷的減毒機理,發現三七皂苷可以通過提高琥珀酸蘇氨酸、丙氨酸和脯氨酸等內源性代謝產物的水平進而影響三羧酸循環、能量代謝和花生四烯酸代謝,加快杠柳毒苷在體內的代謝,有效降低杠柳毒苷導致的心臟毒性梔子除了具有良好的藥用效果,本身對內臟也有一定的毒性作用,其中又以肝毒性損害為主。京尼平苷是梔子中含量最高的環烯醚萜苷類物質[49],也是梔子產生肝毒性的重要物質,且口服給藥的毒性比腹腔給藥的更強[50-51],而京尼平作為京尼平苷在腸道菌群作用下中的代謝產物,容易與氨基酸等大分子共價結合,引起更嚴重的毒性反應[52]。羅羽莎[11]利用代謝組學技術從腸道菌群的角度揭示了淡豆豉降低梔子肝毒性的機制,發現淡豆豉與梔子配伍后可通過增加丁酸含量去抵抗梔子導致的肝損傷。原因是丁酸可通過增強肝細胞Nrf2肝細胞核的表達及加長其作用時間來維持腸道屏障的完整性,繼而保護京尼平引發的肝損傷。

3.4 中藥配伍影響內源性物質代謝減輕含重金屬類成分的毒性

朱砂是我國一味傳統中藥,起安神、鎮驚等作用,臨床上常被用來治療失眠、多夢等疾病[53]。然而,朱砂的汞含量極高,即使是小劑量使用也能造成對神經系統和肝腎的損害[54]。有學者[17]利用氫核磁共振(H-NMR)等代謝組學技術,發現黃芩可能通過黃芩苷調節與能量代謝、膽堿代謝、氨基酸代謝和腸道菌群相關的內源性代謝產物來改善肝臟代謝功能。具體表現為:與單獨給藥組相比,朱砂與黃芩聯合給藥后可降低大鼠體內纈氨酸、丙氨酸和牛磺酸的水平,積極促進三羧酸循環等一系列代謝途徑,從而緩解朱砂對肝腎的損害。

4 討論

外源性和內源性物質的代謝轉變需要藥物代謝酶的參與。作為在藥物代謝中較為關鍵的酶類,CYP450酶是研究中藥配伍減毒機理中關鍵的存在。藥物對CYP450酶的誘導或抑制可能引發藥物間相互作用,導致藥物治療失敗或產生毒性。此外,中藥對Ⅱ相代謝酶的影響也不容忽視。大部分中藥通過口服進入體內,其有效成分再通過腸道的吸收從而發揮藥效。中藥配伍可通過對II相酶如UGTs的誘導[55]或抑制[56]從而影響腸內代謝環節,繼而影響原型藥成分及代謝產物等有效成分對藥效的整體作用[57]。因此,評估候選藥物和新藥與代謝酶之間的潛在相互作用,已成為藥物開發過程和監管機構指南中不可或缺的一部分[58]。同時加強中藥對代謝酶作用的研究不僅有助于了解外源性和內源性物質的代謝變化,也有益于中藥新藥開發。

藥物到達機體的作用部位離不開吸收和分布這兩個重要步驟,藥物的吸收效率也直接影響到藥物在體內的發揮[59]。而草藥間的相互作用可以發生在ADME的各個環節[60]。某些有毒的中藥如雷公藤,與三七[61]、甘草[62-63]等配伍后可通過降低其毒性成分雷公藤甲素在體內的吸收、分布及加快雷公藤內酯的排泄來達到減毒的效果。因而可知,中藥配伍減毒的機制與ADME的各個環節有著緊密的聯系,研究不同藥物成分在體內ADME過程有助于闡明配伍減毒增效的具體機制。

中藥具有多成分、多靶點、多作用、多途徑等復雜特征,其體內活性成分是發揮“藥效”的物質基礎和關鍵[64],配伍后藥物之間的相互作用或藥物對代謝酶的影響可能會介入物質基礎的代謝與轉變。利用代謝組學技術,如選擇具有良好選擇性、高分辨率的UPLC/QTOF-MS法[65],定性或定量分析配伍前后物質基礎的變化,有利于找到配伍作用的靶點及闡明其機制[66]。另一方面,有毒中藥配伍減毒的作用機制之一是進入體內的活性成分可以借助直接或間接作用干涉交集區域靶點,抵抗或削弱有毒成分的生物效應,從而發揮減毒作用[67]。而網絡藥理學從“多基因—多靶點—復雜疾病”的整體模式出發,與中醫藥的整體觀念相符合,是闡明中藥復方的理論研究及配伍規律的可靠工具[68]。因此,借助代謝組學技術,結合網絡藥理學內容對中藥復方進行整體、多層次和多水平的研究[69],為闡明中藥配伍減毒研究提供更科學、更全面的依據。