Klinička metabolička analiza u kombinaciji sa sljedivosti biosintetskog puta: novi pristup markeru kvalitete kineske Materia Medica

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

Highlights

"Otkriće klinički aktivnih sastojaka kao smjernica, reverzna analiza metaboličkih transformacija kao veza i sljedivost puteva biosinteze kao ključ", nova istraživačka strategija za otkrivanje markera kvalitete kineske materia medica (CMM), promiče standard kvalitete CMM

cistanchemoguliječiti bolest bubregapoboljšati funkciju bubrega

Abstract

Marker kvaliteta (Q-marker) kineske materia medica (CMM) igra važnu ulogu u kontroli kvalitetaCMMproizvodi. Međutim, njegova istraživačka strategija i tehnika ostaju nejasne. Na osnovu činjenice da je standard kvaliteta odCMMtreba povezati s kliničkom djelotvornošću. Uzmite Jing1 Jiangtang tablete za liječenjedijabetes tipa 2kao primjer. otkriven je i validiran Q-marker koji se odnosi na aktivnost putem reverzne analize metabolizma lijekova u klinikama i sljedivosti botaničkih biosintetskih puteva. Stoga smo predložili novu strategiju istraživanja Q-markera CMM-a sa "Otkrićem klinički aktivnih sastojaka kao smjernicama, Reverznom analizom metaboličkih transformacija kao vezom i sljedivosti puteva biosinteze kao ključnom", kako bismo poboljšali kontrolu kvaliteteCMMproizvodi.

Ključne riječi: kineski materijal medicinski, marker kvaliteta, klinička metabolička analiza, biosintetski put, Jinqi Jiangtang tableta,Dijabetes tipa 2

Skraćenice: Q-marker, Marker kvaliteta; CMMChinese materia medica; CAS,(S)-kanadin sintaza; STOXX, (S)-tetrahidro protoberberin oksidaza; JOJTT, Jinqi Jiangtang tablete; UPLC, tečna hromatografija ultra-performanse; UPLC-MS/MS, Ultra-performance tečna hromatografija-tandem masena spektrometrija; STZ, Streptozocin; HFD, dijeta sa visokim sadržajem masti; FBG glukoza u krvi natašte; PBG Postprandijalna glukoza u krvi; OGTT, Oralni test tolerancije glukoze.

acteosideincistancheimaju dobre efekte nabubreg

Pozadina

Kontrola kvalitetakineska materia medica (CMM)je važna osnova za osiguranje sigurnosti i efikasnosti CMM-a, a također je ključno i teško pitanje u istraživanju standardizacije kineske medicine već duže vrijeme. Marker kvaliteta (O-marker) CMM-a postao je vruće pitanje u tradicionalnomKineska medicinasa istaknutom ulogom u kontroli kvaliteta CMM [1]. Njegova istraživačka ideja i tehnika postali su ključna naučna pitanja koja su zahtijevala proširenje i poboljšanje. Trenutno je odvajanje i test bioaktivnosti aktivnih sastojaka glavna istraživačka strategija za otkrivanje Q-markera CMM. Međutim, ovaj pristup može biti uglavnom slijep, neizvjestan, dugotrajan i naporan. U cilju obogaćivanja i unapređenja teorije, tehničkih metoda i istraživačkih puteva Q-markera CMM-a, potrebno je promovirati transformacije i razvoj modela evaluacije kvaliteta CMM-a sa Q-markerom kao jezgrom. Strategija zasnovana na obrnutoj analizi metabolizma lijekova u klinikama i sljedivosti botaničkih biosintetskih puteva do otkrivanja Q-markera CMM-a bit će koristan dodatak za proširenje trenutnih ideja i pristupa istraživanja Q-markera u kineskoj medicini.

Stoga, iz koncepcije, principa i prvobitne namjere Q-markera CMM-a, predlažemo novu istraživačku ideju za otkrivanje i validaciju Q-markera, odabirući Jinqi Jiangtang tablete (JQJTT) sa značajnom kliničkom djelotvornošću kao model lijeka. [2,3]. Na osnovu činjenice da standard kvalitete CMM treba biti u korelaciji s kliničkom djelotvornošću, bilo bi učinkovito započeti s identifikacijom bioaktivnih sastojaka u kliničkim uzorcima (npr. krv, urin), nakon čega slijedi sljedivost kroz botaničke biosintetske puteve kako bi se otkrio bioaktivan i inherentni ključni sekundarni metaboliti, koji bi mogli biti potencijalni O-marker. Uz konačnu validaciju klasičnim modelom hipoglikemijske evaluacije, potvrđeni O-marker se može prenijeti i pratiti, omogućavajući njegovu dostupnost u kontroli kvaliteta cjelokupnog proizvodnog procesa JOJTT-a. Ova strategija naglašava "REVERZIRANJE" - od kliničkog profila metabolizma lijekova do ključnog botaničkog intermedijara u putevima biosinteze - što osigurava da je otkriveni Q-marker klinički i botanički povezan, direktno povezujući prirodna svojstva i klinički značaj CMM. Ova nova koncepcija Q-markera CMM-a sa "Otkrićem klinički aktivnih sastojaka kao smjernicama, obrnutom analizom metaboličkih transformacija kao vezom i sljedivosti puteva biosinteze kao ključnom", pruža korisnu strategiju za teorijske inovacije, tehnološki napredak i istraživanje ideja proširenja kontrole kvaliteta CMM.

JQJTT, klasična drevna formula, prvi put se pojavila u Qianjin Fang, koja je objavljena 652. godine nove ere (Kineska dinastija Tan), zabilježena je u izdanju Kineske farmakopeje iz 2015. (tom 1), koja se sastoji od Coptis Chinensis, Astragalus membranaceus i Lonicera japonica). Prema izdanju Kineske farmakopeje iz 2015. (tom 1), tri komada dekokcije pripremljena su u ekstrakt alkaloida,

ekstrakt saponina i ekstrakt organske kiseline, respektivno; i pomiješan za popravak tableta. Uz bioaktivnosti kao što su snižavanje glukoze u krvi, poboljšanje metabolizma lipida i osjetljivost na inzulin, JQJTT je potvrđeno da ima definitivan terapeutski učinak na dijabetes tipa 2 u dvostruko slijepom, placebom kontroliranom randomiziranom kliničkom ispitivanju [4]. Međutim, standard kvaliteta JQJTT još uvijek treba dodatno poboljšati.

Koncept i aktuelno istraživanje Q-markera CMN-a

O-marker CMM su hemijski sastojci koji su inherentni sirovom lijeku ili nastali tokom obrade, usko povezani sa atributom CMM i indikatorima koji odražavaju sigurnost i efikasnost CMM u klinici. Q-marker treba da ispunjava četiri osnovna zahtjeva [1]: (1)Q-marker postoji u sirovim lijekovima, ekstraktima i (ili) formulacijama; (2)O-marker treba biti kvalitativno identificiran i kvantitativno određen, te biti usko povezan sa funkcionalna svojstva CMM;(3)Q-marker je u skladu sa teorijom i praksom tradicionalne kineske medicine;(4)Q-marker ima karakteristike prenosivosti i sljedivosti. Inovativni akademski koncept Q-markera CMM-a ima važnu akademsku vrijednost i praktični značaj za proučavanje standarda kvaliteta CMM-a. Njegova istraživačka ideja i tehničke metode postale su ključna naučna pitanja koja su zahtijevala poboljšanje.

Glavni put istraživanja Q-markera CMM

Glavni istraživački put za pronalaženje Q-markera je kroz identifikaciju hemijskog sastojka, otkrivanje ekskluzivnog sastojka i validaciju njegove bioaktivnosti, čime je postignut uspjeh u nekoliko slučajeva [5,6]. Kao uobičajena istraživačka putanja u ovoj oblasti, takva metoda, međutim, ima neke neizbježne nedostatke. Hemijski sastojci uobičajenog CMM-a su već uvelike istraženi, a teško je i naporno pronaći nove sastojke. Još uvijek je nepoznato da li se isključivi sastojak može otkriti ili su povezani s bioaktivnošću, štoviše, obično je teško potvrditi da li je pronađeni sastojak zaista isključiv da bi isključivi sastojak bio neisključiv s razvojem fitohemije . Na primjer, koptizin se općenito smatra ekskluzivnim sastojkom C. Chinensis, ali je zabilježeno da se koptizin može izolirati i iz Corydalis yanhusuo WT Wang[7]. Osim toga, bioaktivnost ekskluzivnog sastojka može biti teško procijeniti ako je niska ili se teško koncentriše. Stoga, prema principu Q-markera CMM-a, istražujemo novi istraživački pristup zasnovan na konotaciji Q-markera da bi trebao biti povezan s kliničkom djelotvornošću i da se može koristiti za procjenu kvaliteta CMM-a, koji naglašava osnovne atribute "povezana klinička efikasnost, botanički inherentna, sljedljiva u obradi i kvalitativno i kvantitativno uočljiva".

Kao što je svima poznato, nakon što se fitokemijskom separacijom dobije veliki broj sastojaka (potencijalni Q-marker), treba pratiti njihovu bioaktivnost radi potvrde. Međutim, osim činjenice da je nemoguće procijeniti bioaktivnost svih izolovanih sastojaka, korelacija između istraživanja na stanicama ili životinjama i kliničke efikasnosti je slabo razjašnjena, što dovodi do otkrića "pseudo-Q-markera" koji je teško utvrditi. kontrolirati kvalitet i povezivati ​​se s klinikom [8-11]. Stoga se aktivni sastojci mogu saznati iz terminalnog kliničkog učinka. U stvari, razjašnjavanje pravila njihovog metabolizma in vivo, i gornji prototip ili metaboliti mogli bi se analizirati obrnuto, što je od suštinske važnosti za istraživanje potencijalnog Q-markera vezanog za kliniku.

Intrinzična svojstva i povezanost bioaktivnosti sekundarnih metabolita daju važan trag za istraživanje Q-markera

Sekundarni metaboliti u putevima biosinteze biljaka glavni su izvor aktivnih sastojaka u CMM, na koje utječu tlo, klima, simbiotski organizmi, metode uzgoja i drugi faktori tokom rasta i razvoja biljaka, formirajući svoje jedinstvene biosintetske puteve [12] . Naime, iako hemijski sastojci (prekursori, intermedijeri i sekundarni metaboliti) biljaka iz istog izvora imaju različite strukture, oni su uglavnom sastavljeni od određene osnovne strukturne jedinice i formiraju se u različite intrinzične sastojke. Štaviše, postignuta su adekvatna dostignuća u biosintetskim putevima aktivnih sastojaka (sekundarnih metabolita) uobičajenog CMM [13-15]. Na primjer, put biosinteze berberina, jednog od aktivnih sastojaka C. Chinensis, pripada putu sinteze alkaloida benzilizohinolina. Sinteza benzilizohinolinskih alkaloida počinje od L-tirozina, koji formira dva ključna intermedijera uključujući (S)-skoralin i (S)-tetrahidrokolumbamin putem enzimske reakcije u više koraka. (S)-tetrahidrokolumbamin se zatim transformiše u berberin (slika 1), kao i strukturno slične aktivne sastojke kao što su koptizin, palmatin, kolumbamin i magnoflorin [16], što dovodi do naučnog pitanja da li kontrola kvaliteta C. Chinensis može biti realiziran kontrolisanjem (S)-tetrahidrokolumbamina ili (S)-skoralne linije, uobičajenog uzvodnog ključnog međuproizvoda poznatih aktivnih sastojaka C. Chinensis. Ako je tako, moguće je korelirati i kontrolisati nekoliko nizvodnih aktivnih sastojaka sa sličnim strukturama i efektima kako bi se procijenio kvalitet CMM. Stoga, nova strategija pristupa – „aktivni sastojci se otkrivaju iz klinike, uzvodni prototipovi ili metaboliti aktivnih sastojaka se obrnuto analiziraju metaboličkim pravilom in vivo, a ovi unutrašnji sastojci služe kao potencijalni Q-marker“, predstavlja inovativni razvoj za proširenje trenutni putevi istraživanja CMM-ovog Q-markera (slika 2).

Q-marker JQJTT može se istražiti strategijom integracije – "Otkriće klinički aktivnih sastojaka, Reverzna analiza metaboličkih transformacija i sljedivost puteva biosinteze"

Trenutno se kvalitet JQJTT kontroliše kvalitativnim i kvantitativnim određivanjem parcijalnih sastojaka i opštih zahteva za preparate, koji nisu dovoljni da odraze integralni kvalitet formule, a teško ih je povezati sa kvalitetom prenosa i traga sirovih lekova, decokcija i pripreme. Svojim relativno jednostavnim sastavom, uvelike istraženim metabolizmom bioaktivnih sastojaka in vivo i botaničkim putevima biosinteze, JQJTT može biti model koji promovira istraživanje o otkrivanju i validaciji Q-markera CMM.

Proizvodnja i kontrola kvaliteta reprezentativnog uzorka JQJTT i sakupljanje seruma pacijenata kojima je davan JQJTT

Preparat JQJTT se proizvodi od kvalifikovanih Coptis Chinensis, Astragalus membranaceus i Lonicera japonica prema tehnici u izdanju Kineske farmakopeje 2015 (tom 1). Na osnovu nacionalnih zakonskih standarda, višekomponentno određivanje i hemijski otisak prsta mogu se primeniti za integralniju procenu kvaliteta sirovih lekova, decokcija i preparata, čime se obezbeđuje da naknadni rezultati istraživanja mogu biti uporedivi i sledljivi. Osim toga, slijedeći medicinsku etiku i kriterije uključivanja i isključivanja, pacijenti sadijabetes tipa 2im se daje JQJTT, a uzorci njihovog seruma su prikupljeni.

Identifikacija apsorbiranih sastojaka i metaboličkih proizvoda JQJTT i njihova reverzna analiza prema transformacijama

Na osnovu utvrđene metodologije, apsorbovani sastojci i njihovi metabolički proizvodi JQJTT određuju se pomoću UPLC-QTOF/MSE ili UPLC-Q-Orbitrap MS/MS, a može se nagađati nepoznata struktura jedinjenja i različiti sastojci. Zatim, slijedeći strategiju obrnute analize, mogu se spekulirati i razjasniti sastojci JOJTT apsorbiranih u krvi i njihovo pravilo transformacije, prema strukturnim metaboličkim karakteristikama sastojaka i njihovih proizvoda (slika 3).

Pravilo transformacije sastojaka u JQJTT se može pratiti nakon "sirovih droga, decokcija i preparata"

Uz pročišćavanje sastojaka apsorbiranih u krvi i njihovih metabolita, UPLC ili UPLC-MS/MS otkriva ove sastojke u sirovim lijekovima, komadićima dekocija i preparatima koji se odnose na JQJTT kako bi se obrnuto pratilo i analiziralo i na kraju osiguralo koji bi sekundarni metaboliti trebali biti fokusiran na sirove droge ili biljke.

Uz pročišćavanje sastojaka apsorbiranih u krvi i njihovih metabolita, UPLC ili UPLC-MS/MS otkriva ove sastojke u sirovim lijekovima, komadićima dekocija i preparatima koji se odnose na JQJTT kako bi se obrnuto pratilo i analiziralo i na kraju osiguralo koji bi sekundarni metaboliti trebali biti fokusiran na sirove droge ili biljke.

Otkriće potencijalnog Q-markera JQJTT botaničkim biosintetičkim putevima

Uz razjašnjene biosintetske puteve kao trag, odabrani su apsorbirani sastojci s kvalitetnom sposobnošću prenosa i sljedivim karakteristikama za analizu njihovih sekundarnih metabolita ili ključnih intermedijara koji se mogu odrediti kao potencijalni Q-markeri ako su bioaktivni, inherentni i može kvalitetno prenositi i može se pratiti i detektirati.

Validacija Q-markera JQJTT klasičnim modelom evaluacije koji se odnosi na terapijski učinak

Potencijalni Q-markeri JQJTT se kvalitativno i kvantitativno analiziraju pomoću UPLC ili UPLC-MSMS. Prateći kinesku farmakopeju, biološki testovi na različitim serijama JQJTT provode se u utvrđenom hipoglikemijskom modelu u ćelijama (model ćelije otpornosti na inzulin ustanovljen korišćenjem HepG2 ćelija)[17] i životinja (štakori hranjeni hranom bogatom mastima praćenom intraperitonealnom injekcijom streptozocin)[18]. Koristeći multivarijantnu statističku analizu, procjenjuje se integralna relevantnost između O-markera i hipoglikemijske aktivnosti i konačno se potvrđuje Q-marker JQJTT. Retrospektivno kliničko posmatranje može se primijeniti za provjeru kada je to potrebno.

Za sve gore navedeno, kombinujemo zajedničke ideje i tehnike kako bismo formirali novi pristup CMM-ovom Q-markeru,

koji se zasniva na „Otkriću klinički aktivnih sastojaka, reverznoj analizi metaboličkih transformacija i sledljivosti puteva biosinteze“, kako bi se obogatila i poboljšala teorija i tehničke metode CMM'Q-markera (Slika 4).

Diskusija

Prijedlog inovativne koncepcije, Q-marker, nadoknađuje nedostatak trenutne kontrole kvaliteta, koja ima važne akademske vrijednosti i praktični značaj. A da bi se promovirala revolucija i razvoj kontrole kvaliteta u CMM-u sa O-markerom kao jezgrom, istraživačku ideju i tehniku ​​treba proširiti i poboljšati.

U ovom članku, u smislu činjenice da standard kvalitete CMM treba biti u korelaciji s kliničkim terapijskim učinkom, predlažemo novu ideologiju da otkriće O-markera može početi od identifikacije bioaktivnih sastojaka iz kliničkog promatranja, nakon čega slijedi reverzna analiza. o metabolizmu lijekova in vivo. Ova strategija prevazilazi nedostatak da je konvencionalno istraživanje o kontroli kvaliteta teško povezati sa kliničkom bezbednošću i efikasnošću, i sprečava da konvencionalno istraživanje bude slijepo i slučajno. Naš prijedlog promoviše trenutnu kontrolu kvaliteta CMM-a da bude idealno inovativna, uz definitivni terapeutski učinak i razjašnjeni put biosinteze koji bi bili preduslovi. Osim toga, moramo istaći da je nova strategija novo istraživanje, a ne poricanje trenutne CMM-ove metode istraživanja Q-markera. Naravno, naše metode istraživanja CMM-ovog Q-markera imaju neizbježna ograničenja. Na primjer, ova istraživačka strategija može se primijeniti na botaničke, a ne životinjske ili mineralne lijekove. A botanički putevi biosinteze i hemijske supstance ispitanika treba da budu delimično razjašnjeni. Osim toga, dobijanje kliničkih uzoraka može biti nezgodno za neke laboratorije. Ipak, u skladu sa konceptom, principom i originalnom namjerom CMM-ovog O-markera, put istraživanja bi trebao biti raznolik. Svaka strategija istraživanja ima određeni opseg primjene. Treba ga odabrati i mijenjati prema različitim istraživačkim objektima, kako bi se zajednički promovirala inovacija i razvoj teorije i tehničkih metoda CMM-ovog Q-markera.

Reference

1. Liu CX, Cheng YY, Guo DA, et al. Novi koncept markera kvaliteta za ocjenu kvaliteta i kontrolu procesa kineskih lijekova. Chin Herb Med, 2017. 9: 3−13.

2. Yue SJ, Liu J, Feng WW, et al. Sistemska farmakološka disekcija sinergističkog mehanizma Huangqija i Huangliana za dijabetes melitus. Front Pharmacol 2017. 8: 694.

3. Gao LH, Liu Q, Liu SN, et al. Rafinirana tableta-JinQi-JiangTang ublažava predijabetes smanjenjem insulinske rezistencije i poboljšanjem funkcije beta-ćelija kod miševa. J Ethnopharmacol 2014. 151: 675−685.

4. Chao M, Zou D, Zhang Y, et al. Poboljšanje insulinske rezistencije tradicionalnom kineskom medicinom kod pacijenata sa dijabetesom tipa 2. Endocr, 2009. 36(2): 268.

5. Zhong Y, Zhu J, Yang Z, et al. Strategija zasnovana na Q-markeru za CMC istraživanje kineske medicine: studija slučaja Panax Notoginseng saponina. Fitomedicina, 2018. 44: 129-137.

6. Liao M, Shang H, Li Y, et al. Integrisani pristup otkrivanju markera kvaliteta koji su u osnovi efekata Alisma Orientale na metabolizam lipida, koristeći hemijsku analizu i mrežnu farmakologiju. Fitomedicina, 2018. 45: 93−104.

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

8. Feng WW, Zhang Y, Tang JF, et al. Kombinacija hemijskog otiska prsta sa biološkim testom, poželjan pristup za kontrolu kvaliteta Safflower Injection. Anal Chim Acta, 2018. 1003:56−63.

9. Yan D, Xiong Y, Ma LN, et al. Prijedlog za uspostavljanje obrasca evaluacije kvaliteta i pravilnog načina rada kineske materia medica na osnovu kliničke efikasnosti. Chin Tradit Herbal Drugs (Chin), 2013. 44(1): 1−5.

10. Reardon S. Mišja kuća može upropastiti eksperimente: faktori okoline leže iza mnogih neponovljivih eksperimenata sa glodarima. Priroda, 2016. 530: 264.

11. Yan D, Liu J, Wang AT, et al. Istraživanje istraživačkih ideja o mehanizmu dominantnih bolesti u tradicionalnoj kineskoj medicini na osnovu medicine zasnovane na dokazima. Chin J Chin Mater Med (Chin), 2018. 13: 2633−2638.

12. Zi J, Mafu S, Peters RJ. Za gibereline i dalje! Istraživanje evolucije (Di)terpenoidnog metabolizma. Annu Rev Plant Biol, 2014. 65(1): 259−286.

13. He SM, Liang YL, Cong K, et al. Identifikacija i karakterizacija gena uključenih u biosintezu alkaloida benzilizohinolina u vrstama Coptis. Front Plant Sci, 2018. 9: 731.

14. Kojima M, Uritani I. Studije o biosintezi hlorogenske kiseline u tkivu korena slatkog krompira sa posebnim osvrtom na izolaciju intermedijera hlorogenske kiseline. Plant Physiol, 1973. 51: 768-771.

15. Moses T, Papadopoulou KK, Osbourn A. Metabolička i funkcionalna raznolikost saponina, biosintetskih intermedijera i polusintetičkih derivata. Crit Rev Biochem Mol Biol, 2014. 49: 439−462.

16. Ma Y, Guo J, Mao YP, et al. Analiza puteva biosinteze aktivnih sastojaka u ljekovitom bilju i njihova dostupnost. Chin J Tradit Chin Med Pharm, 2017. 32: 2079−2083.

17. Song JJ, Wang Q, Du M, et al. Peptid IPPKKNQDKTE izveden iz kazeina glikomakropeptida poboljšava inzulinsku rezistenciju izazvanu glukozom u HepG2 ćelijama putem aktivacije AMPK signalizacije. Mol Nutr Food Res, 2017. 61: 1600301.

18. Mansor LS, Gonzalez ER, Cole MA, et al. Srčani metabolizam u novom štakorskom modelu dijabetesa tipa 2 koji koristi dijetu s visokim udjelom masti i niskom dozom streptozotocina. Cardiovasc Diabetol, 2013. 12:136-136.