Klinična presnovna analiza v kombinaciji s sledljivostjo biosintetske poti: nov pristop k označevalcu kakovosti kitajske Materia Medica

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Poudarki

"Odkritje kliničnih aktivnih sestavin kot vodilo, povratna analiza presnovnih transformacij kot povezava in sledljivost biosinteznih poti kot ključna", nova raziskovalna strategija za odkrivanje označevalca kakovosti kitajske materie medice (CMM), spodbuja standard kakovosti CMM.

cistanchelahkozdravijo bolezni ledvicizboljšati delovanje ledvic

Povzetek

Označevalec kakovosti (Q-označevalec) kitajske materije medice (CMM) ima pomembno vlogo pri nadzoru kakovostiCMMizdelkov. Vendar njegova raziskovalna strategija in tehnika ostajata nejasni. Na podlagi dejstva, da je standard kakovostiCMMmora biti povezana s klinično učinkovitostjo. Vzemite zdravljenje s tableto Jing1 Jiangtangdiabetes tipa 2kot primer. Q-marker, povezan z aktivnostjo preko povratne analize presnove zdravil v klinikah in sledljivost botaničnih biosintetskih poti, je odkrit in potrjen. Zato smo predlagali novo raziskovalno strategijo Q-markerja CMM z "odkritjem kliničnih aktivnih sestavin kot vodilom, povratno analizo presnovnih transformacij kot povezavo in sledljivostjo poti biosinteze kot ključno", da bi izboljšali nadzor kakovostiCMMizdelkov.

Ključne besede: kitajski medicinski material, označevalec kakovosti, klinična presnovna analiza, biosintezna pot, tableta Jinqi Jiangtang,Sladkorna bolezen tipa 2

Okrajšave: Q-marker, marker kakovosti; CMMCinska materia medica; CAS,(S)-kanadin sintaza; STOXX, (S)-tetrahidro protoberberin oksidaza; JOJTT, tablete Jinqi Jiangtang; UPLC, tekočinska kromatografija z izjemno zmogljivostjo; UPLC-MS/MS, tekočinska kromatografija z izjemno zmogljivostjo – tandemska masna spektrometrija; STZ, Streptozocin; HFD, dieta z visoko vsebnostjo maščob; FBG Glukoza v krvi na tešče; PBG Postprandialna glukoza v krvi; OGTT, peroralni glukozni tolerančni test.

akteozidvcistanchedobro vpliva naledvica

Ozadje

Nadzor kakovostiKitajska materia medica (CMM)je pomembna osnova za zagotavljanje varnosti in učinkovitosti CMM, prav tako pa je dolgo časa ključno in težko vprašanje v raziskavah standardizacije kitajske medicine. Označevalec kakovosti (O-označevalec) CMM je postal vroča tema v tradicionalnihkitajska medicinas pomembno vlogo pri nadzoru kakovosti CMM [1]. Njegova raziskovalna ideja in tehnika sta postali ključna znanstvena vprašanja, ki ju je bilo treba razširiti in izboljšati. Trenutno sta ločevanje in test bioaktivnosti aktivnih sestavin glavna raziskovalna strategija za odkrivanje Q-markerja CMM. Vendar je ta pristop lahko v veliki meri slep, negotov, dolgotrajen in težaven. Da bi obogatili in izboljšali teorijo, tehnične metode in raziskovalne poti Q-markerja CMM, je treba spodbujati transformacije in razvoj modela vrednotenja kakovosti CMM z Q-markerjem kot jedrom. Strategija, ki temelji na povratni analizi metabolizma zdravil v klinikah in sledljivosti botaničnih biosintetskih poti do odkritja Q-markerja CMM, bo koristen dodatek za razširitev trenutnih idej in pristopov raziskav Q-markerjev v kitajski medicini.

Zato iz zasnove, načela in prvotnega namena Q-markerja CMM predlagamo novo raziskovalno idejo za odkrivanje in validacijo Q-markerja, pri čemer izberemo tablete Jinqi Jiangtang (JQJTT) s pomembno klinično učinkovitostjo kot vzorčno zdravilo [2,3]. Na podlagi dejstva, da mora biti standard kakovosti CMM povezan s klinično učinkovitostjo, bi bilo učinkovito začeti z identifikacijo bioaktivnih sestavin v kliničnih vzorcih (npr. kri, urin), čemur bi sledila sledljivost po botaničnih biosintetskih poteh, da bi odkrili bioaktivne in inherentni ključni sekundarni metaboliti, ki so lahko potencialni O-marker. S končno validacijo s klasičnim hipoglikemičnim ovrednotenjem se lahko potrjeni O-marker prenaša in sledi, kar omogoča njegovo razpoložljivost pri nadzoru kakovosti celotnega proizvodnega procesa JOJTT. Ta strategija poudarja "OBRATNO" - od kliničnega profila presnove zdravil do ključnega botaničnega intermediata v biosintetskih poteh - kar zagotavlja, da je odkrit Q-marker klinično in botanično povezan, kar neposredno povezuje naravno lastnost in klinični pomen CMM. Ta nova zasnova Q-označevalca CMM z "odkritjem klinično aktivnih sestavin kot vodilom, povratno analizo presnovnih transformacij kot povezavo in sledljivostjo poti biosinteze kot ključno", zagotavlja uporabno strategijo za teoretične inovacije, tehnološki preboj in raziskave ideja razširitev nadzora kakovosti CMM.

JQJTT, klasična starodavna formula, ki se je prvič pojavila v knjigi Qianjin Fang, ki je bila objavljena leta 652 AD (Kitajska dinastija Tang), je zapisana v izdaji Kitajske farmakopeje 2015 (zvezek 1), ki jo sestavljajo Coptis Chinensis, Astragalus membranaceus in Lonicera japonica). Glede na izdajo kitajske farmakopeje iz leta 2015 (zvezek 1) so bili trije decokcijski kosi pripravljeni v alkaloidni izvleček,

ekstrakt saponina oziroma ekstrakt organske kisline; in zmešamo za pripravo tablet. Z biološkimi aktivnostmi, kot je znižanje glukoze v krvi, izboljšanje metabolizma lipidov in občutljivost za inzulin, je bilo z dvojno slepim, s placebom nadzorovanim randomiziranim kliničnim preskušanjem potrjeno, da ima JQJTT določen terapevtski učinek na sladkorno bolezen tipa 2 [4]. Vendar pa je treba standard kakovosti JQJTT še izboljšati.

Koncept in trenutne raziskave Q-markerja CMN

O-marker CMM so kemične sestavine, ki so del surovega zdravila ali nastanejo med predelavo, tesno povezane z atributom CMM in indikatorji, ki odražajo varnost in učinkovitost CMM v kliniki. Q-marker mora izpolnjevati štiri osnovne zahteve [1]: (1) Q-marker obstaja v surovih zdravilih, izvlečkih in (ali) formulacijah; (2) O-marker mora biti kvalitativno identificiran in kvantitativno določen ter tesno povezan z funkcionalne lastnosti CMM; (3) Q-marker je skladen s teorijo in prakso tradicionalne kitajske medicine; (4) Q-marker ima značilnosti prenosljivosti in sledljivosti. Inovativni akademski koncept Q-markerja CMM ima pomembno akademsko vrednost in praktični pomen za preučevanje standardov kakovosti CMM. Njegova raziskovalna ideja in tehnične metode so postale ključna znanstvena vprašanja, ki jih je bilo treba izboljšati.

Glavna raziskovalna pot Q-markerja CMM

Glavna raziskovalna pot do iskanja Q-markerja je identifikacija kemične sestavine, odkritje ekskluzivne sestavine in validacija njene bioaktivnosti, s čimer je bil v več primerih dosežen uspeh [5,6]. Kot običajna raziskovalna pot na tem področju pa ima taka metoda nekaj neizogibnih pomanjkljivosti. Kemične sestavine običajnega CMM so že v veliki meri raziskane, zato je težko in naporno najti nove sestavine. Še vedno ni znano, ali je mogoče ugotoviti izključno sestavino ali je povezana z bioaktivnostjo. Poleg tega je običajno težko potrditi, ali je najdena sestavina resnično ekskluzivna, da bi bila izključna sestavina z razvojem fitokemije neizključna. . Na primer, koptizin na splošno velja za izključno sestavino C. Chinensis, vendar so poročali, da je mogoče koptizin izolirati tudi iz Corydalis yanhusuo WT Wang[7]. Poleg tega je biološko aktivnost izključne sestavine morda težko oceniti, če je nizka ali jo je težko koncentrirati. Zato v skladu z načelom CMM Q-markerja raziskujemo nov raziskovalni pristop, ki temelji na konotaciji Q-markerja, da bi ga bilo treba povezati s klinično učinkovitostjo in ga je mogoče uporabiti za oceno kakovosti CMM, ki poudarja osnovne lastnosti "povezana klinična učinkovitost, botanično inherentna, sledljiva pri predelavi ter kvalitativno in kvantitativno zaznavna".

Kot je vsem znano, je treba po pridobitvi velikega števila sestavin (potencialni Q-marker) s fitokemičnim ločevanjem slediti oceni njihove bioaktivnosti za potrditev. Vendar pa je poleg dejstva, da je nemogoče ovrednotiti bioaktivnosti vseh izoliranih sestavin, korelacija med raziskavami na celici ali živali in klinično učinkovitostjo slabo pojasnjena, kar vodi do odkritja "psevdo-Q-markerja", ki ga je težko ugotoviti. nadzorovati kakovost in se povezati s kliniko [8-11]. Zato je mogoče aktivne sestavine ugotoviti iz končnega kliničnega učinka. Pravzaprav bi lahko razjasnili njihovo presnovno pravilo in vivo in prototip ali metabolite navzgor v smeri toka bi lahko obratno analizirali, kar je temeljnega pomena za raziskovanje potencialnega Q-markerja, povezanega s kliniko.

Intrinzična lastnost in povezava z bioaktivnostjo sekundarnih presnovkov zagotavlja pomemben namig za raziskovanje Q-markerja

Sekundarni presnovki v biosintetskih poteh rastlin so glavni vir aktivnih sestavin KMM, na katere med rastjo in razvojem rastlin vplivajo prst, podnebje, simbiotični organizmi, metode gojenja in drugi dejavniki, ki tvorijo lastne edinstvene biosintetske poti [12] . To pomeni, da čeprav imajo kemične sestavine (prekurzorji, intermediati in sekundarni presnovki) rastlin iz istega vira različne strukture, so večinoma sestavljene iz določene osnovne strukturne enote in se oblikujejo v različne intrinzične sestavine. Poleg tega so bili doseženi ustrezni dosežki v biosintetskih poteh aktivnih sestavin (sekundarnih presnovkov) običajnega CMM [13-15]. Na primer, biosintezna pot berberina, ene od aktivnih sestavin C. Chinensis, spada v sintezno pot benzilizokinolinskih alkaloidov. Sinteza alkaloida benzilizokinolina se začne z L-tirozinom, ki prek večstopenjske encimske reakcije tvori dva ključna intermediata, vključno s (S)-scorelinom in (S)-tetrahidrokolumbaminom. (S)-tetrahidrokolumbamin se nato pretvori v berberin (slika 1), kot tudi v strukturno podobne aktivne sestavine, kot so koptizin, palmatin, kolumbamin in magnoflorin [16], kar vodi do znanstvenega vprašanja, ali lahko nadzor kakovosti C. Chinensis uresničiti z nadzorovanjem (S)-tetrahidrokolumbamina ali (S)-scorelinea, običajnega ključnega intermediata znanih aktivnih sestavin C. Chinensis. Če se, je mogoče povezati in nadzorovati več spodnjih aktivnih sestavin s podobnimi strukturami in učinki za ovrednotenje kakovosti CMM. Zato je nova strategija pristopa – "aktivne sestavine so odkrite na kliniki, prototipi ali presnovki aktivnih sestavin pa so obratno analizirani s presnovnim pravilom in vivo in te intrinzične sestavine služijo kot potencialni Q-označevalec", inovativen razvoj za razširitev trenutne raziskovalne poti Q-markerja CMM (slika 2).

Q-marker JQJTT je mogoče raziskati z integracijsko strategijo – "Odkrivanje klinično aktivnih sestavin, Povratna analiza presnovnih transformacij in sledljivost biosinteznih poti"

Trenutno je kakovost JQJTT nadzorovana s kvalitativno in kvantitativno oceno delnih sestavin ter splošnimi zahtevami za pripravke, ki ne zadoščajo za odraz celovite kakovosti formule in jih je težko povezati s prenosom kakovosti in sledom surovih drog, decoction kosov in pripravki. S svojo relativno preprosto sestavo, v veliki meri raziskano presnovo bioaktivnih sestavin in vivo in botaničnimi biosintetskimi potmi je JQJTT lahko model, ki spodbuja raziskave o odkrivanju in validaciji Q-markerja CMM.

Proizvodnja in nadzor kakovosti reprezentativnega vzorca JQJTT ter zbiranje seruma bolnikov, ki so prejemali JQJTT

Pripravek JQJTT je proizveden s kvalificiranimi Coptis Chinensis, Astragalus membranaceus in Lonicera japonica po tehniki iz izdaje kitajske farmakopeje 2015 (zvezek 1). Na podlagi nacionalnih zakonskih standardov je mogoče uporabiti večkomponentno določanje in kemični prstni odtis za bolj celovito ovrednotenje kakovosti surovih mamil, decoction kosov in pripravkov, kar zagotavlja, da so nadaljnji rezultati raziskav lahko primerljivi in ​​sledljivi. Poleg tega so po medicinski etiki in merilih vključevanja in izključevanja bolniki zdiabetes tipa 2dobijo JQJTT in zberejo se njihovi vzorci seruma.

Identifikacija absorbiranih sestavin in presnovnih produktov JQJTT ter njihova povratna analiza glede na transformacije

Based on the established methodology, the absorbed constituents and their metabolic products of JQJTT are determined by UPLC-QTOF/MSE or UPLC-Q-Orbitrap MS/MS, and the unknown compound structure and discrepant constituents can be speculated. Next, following the strategy of reverse analysis, the constituents of JOJTT absorbed in the blood and their transformation rule can be speculated and elucidated, according to the structural metabolic characteristics of constituents and their products (Figure 3).

Pravilo transformacije sestavin v JQJTT je sledljivo po "surovih drogah, kosih decoction in pripravkih"

Z razjasnitvijo sestavin, absorbiranih v krvi, in njihovih metabolitov, te sestavine v surovih drogah, decoction delcih in pripravkih, povezanih z JQJTT, zazna UPLC ali UPLC-MS/MS, da se obratno sledi in analizira ter na koncu zagotovi, kakšni bi morali biti sekundarni metaboliti osredotočen na surove droge ali rastline.

Z razjasnitvijo sestavin, absorbiranih v krvi, in njihovih metabolitov, te sestavine v surovih drogah, decoction delcih in pripravkih, povezanih z JQJTT, zazna UPLC ali UPLC-MS/MS, da se obratno sledi in analizira ter na koncu zagotovi, kakšni bi morali biti sekundarni metaboliti osredotočen na surove droge ali rastline.

Odkritje potencialnega Q-markerja JQJTT po botaničnih biosintetskih poteh

Z razjasnjenimi biosintetskimi potmi kot namigom so absorbirane sestavine s kakovostno sposobnostjo prenosa in sledljivimi značilnostmi izbrane za analizo njihovih sekundarnih metabolitov ali ključnih vmesnih produktov navzgor, ki jih je mogoče določiti kot potencialne Q-označevalce, če so bioaktivni, inherentni in sposobni prenašati kakovost in jih je mogoče izslediti in zaznati.

Validacija Q-markerja JQJTT s klasičnim modelom vrednotenja v zvezi s terapevtskim učinkom

Potencialne Q-označevalce JQJTT kvalitativno in kvantitativno analizira UPLC ali UPLC-MSMS. Po kitajski farmakopeji se biološki testi na različnih serijah JQJTT izvajajo v uveljavljenem hipoglikemičnem modelu v celicah (celični model insulinske rezistence, vzpostavljen z uporabo celic HepG2) [17] in živali (podgane, hranjene z dieto z visoko vsebnostjo maščob, ki ji sledi intraperitonealna injekcija streptozocin) [18]. Z uporabo multivariatne statistične analize je ocenjena integralna relevantnost med O-markerjem in hipoglikemično aktivnostjo ter končno potrjen Q-marker JQJTT. Po potrebi se lahko za preverjanje uporabi retrospektivno klinično opazovanje.

Za vse zgoraj združujemo skupne zamisli in tehnike, da oblikujemo nov pristop k Q-markerju CMM,

ki temelji na "Odkritju kliničnih aktivnih sestavin, povratni analizi presnovnih transformacij in sledljivosti biosinteznih poti", da bi obogatili in izboljšali teorijo in tehnične metode CMM'Q-markerja (slika 4).

Diskusija

Predlog inovativne zasnove, Q-marker, nadomešča pomanjkljivost sedanje kontrole kakovosti, ki ima pomembne akademske vrednosti in praktični pomen. Za spodbujanje revolucije in razvoja nadzora kakovosti v CMM z O-markerjem kot jedrom je treba raziskovalno idejo in tehniko razširiti in izboljšati.

V tem članku v smislu dejstva, da bi moral biti standard kakovosti CMM povezan s kliničnim terapevtskim učinkom, predlagamo novo ideologijo, da se lahko odkritje O-markerja začne z identifikacijo bioaktivnih sestavin iz kliničnega opazovanja, čemur sledi obratna analiza o presnovi zdravil in vivo. Ta strategija odpravlja napako, da je konvencionalne raziskave o nadzoru kakovosti težko povezati s klinično varnostjo in učinkovitostjo, in preprečuje, da bi bile konvencionalne raziskave slepe in naključne. Naš predlog spodbuja trenutno kontrolo kakovosti CMM, ki naj bo idealno inovirana, z določenim terapevtskim učinkom in razjasnjeno biosintezno potjo, ki sta predpogoja. Poleg tega moramo poudariti, da je nova strategija novo raziskovanje, ne zanikanje trenutne raziskovalne metode Q-markerja CMM. Vsekakor imajo naše raziskovalne metode Q-markerja CMM neizogibne omejitve. Na primer, to raziskovalno strategijo je mogoče uporabiti za botanična, ne živalska ali mineralna zdravila. Botanične biosintetske poti in kemične snovi osebkov je treba delno razjasniti. Poleg tega bi lahko bilo pridobivanje kliničnih vzorcev za nekatere laboratorije neprijetno. Kljub temu bi morala biti raziskovalna pot v skladu s konceptom, načelom in prvotnim namenom O-markerja CMM raznolika. Vsaka raziskovalna strategija ima določeno področje uporabe. Izbrati in spremeniti ga je treba glede na različne raziskovalne predmete, da bi skupaj spodbujali inovacije in razvoj teorije in tehničnih metod Q-markerja CMM.

Reference

1. Liu CX, Cheng YY, Guo DA, et al. Nov koncept označevalca kakovosti za oceno kakovosti in procesno kontrolo kitajskih zdravil. Chin Herb Med, 2017. 9: 3−13.

2. Yue SJ, Liu J, Feng WW, et al. Sistemska farmakološka disekcija sinergističnega mehanizma Huangqi in Huanglian za diabetes mellitus. Front Pharmacol 2017. 8: 694.

3. Gao LH, Liu Q, Liu SN, et al. Prečiščena tableta JinQi-JiangTang blaži prediabetes z zmanjšanjem inzulinske rezistence in izboljšanjem delovanja beta celic pri miših. J Ethnopharmacol 2014. 151: 675−685.

4. Chao M, Zou D, Zhang Y, et al. Izboljšanje insulinske rezistence s tradicionalno kitajsko medicino pri bolnikih s sladkorno boleznijo tipa 2. Endocr, 2009. 36(2): 268.

5. Zhong Y, Zhu J, Yang Z, et al. Strategija, ki temelji na Q-markerju, za raziskave CMC kitajske medicine: študija primera saponinov Panax Notoginseng. Fitomedicina, 2018. 44: 129-137.

6. Liao M, Shang H, Li Y, et al. Integriran pristop za odkrivanje označevalcev kakovosti, na katerih temeljijo učinki zdravila Alisma Orientale na presnovo lipidov, z uporabo kemične analize in mrežne farmakologije. Fitomedicina, 2018. 45: 93−104.

7. Shi JM, Han WL, Ye WC, et al. Študija o kemičnih sestavinah Corydalis yanhusuo WTWang. Nat Prod Res Dev (Chin), 2011. 23: 647−651.

8. Feng WW, Zhang Y, Tang JF, et al. Kombinacija kemičnega odvzema prstnih odtisov z biološkim testom, prednostni pristop za nadzor kakovosti injekcije žafranike. Anal Chim Acta, 2018. 1003: 56−63.

9. Yan D, Xiong Y, Ma LN, et al. Predlog o vzpostavitvi vzorca vrednotenja kakovosti in ustreznega načina za kitajsko materio medico na podlagi klinične učinkovitosti. Chin Tradit Herbal Drugs (Chin), 2013. 44(1): 1−5.

10. Reardon S. Mišja hišica lahko uniči poskuse: Okoljski dejavniki so vzrok za številne neponovljive poskuse z glodavci. Narava, 2016. 530: 264.

11. Yan D, Liu J, Wang AT, et al. Raziskovanje raziskovalnih idej mehanizma dominantnih bolezni v tradicionalni kitajski medicini na podlagi medicine, ki temelji na dokazih. Chin J Chin Mater Med (Chin), 2018. 13: 2633−2638.

12. Zi J, Mafu S, Peters RJ. Do giberelinov in naprej! Surveing ​​the evolution of (Di) terpenoid metabolism. Annu Rev Plant Biol, 2014. 65(1): 259−286.

13. He SM, Liang YL, Cong K, et al. Identifikacija in karakterizacija genov, vključenih v biosintezo alkaloidov benzilizokinolina pri vrstah Coptis. Front Plant Sci, 2018. 9: 731.

14. Kojima M, Uritani I. Študije o biosintezi klorogenske kisline v koreninskem tkivu sladkega krompirja s posebnim poudarkom na izolaciji intermediata klorogenske kisline. Plant Physiol, 1973. 51: 768−771.

15. Moses T, Papadopoulou KK, Osbourn A. Presnovna in funkcionalna raznolikost saponinov, biosintetskih intermediatov in polsintetičnih derivatov. Crit Rev Biochem Mol Biol, 2014. 49: 439−462.

16. Ma Y, Guo J, Mao YP, et al. Analiza biosintetskih poti učinkovin v zdravilnih rastlinah in njihova dostopnost. Chin J Tradit Chin Med Pharm, 2017. 32: 2079−2083.

17. Song JJ, Wang Q, Du M, et al. Peptid IPPKKNQDKTE, pridobljen iz kazeinskega glikomakropeptida, izboljša visoko z glukozo povzročeno insulinsko rezistenco v celicah HepG2 z aktivacijo signalizacije AMPK. Mol Nutr Food Res, 2017. 61: 1600301.

18. Mansor LS, Gonzalez ER, Cole MA, et al. Srčni metabolizem pri novem podganjem modelu sladkorne bolezni tipa 2 z uporabo diete z visoko vsebnostjo maščob in majhnim odmerkom streptozotocina. Cardiovasc Diabetol, 2013. 12:136-136.