中药生物碱类化合物药动学研究现状与思考

作者                                    作者单位

刘丽丽            现代中药制剂教育部重点实验室·江西中医学院，江西 南昌 330004

刘小寒            江西省九江市武宁县妇幼保健

陈丽华            现代中药制剂教育部重点实验室·江西中医学院，江西 南昌 330004

朱卫丰            现代中药制剂教育部重点实验室·江西中医学院，江西 南昌 330004

生物碱广泛存在于植物界中，如麻黄、贝母、黄连、乌头等都主要含有生物碱成分，在临床上已有很多应用。生物碱结构多样，实验证明其具有广泛的生理和药理活性，包括抗菌消炎、止咳平喘，抗疟、抗心律失常、抗癌等，因此对该类化合物的研究已成为国内外医药界研究的热门课题。近年来，随着灵敏度高、特异性强检测技术的发展，生物碱类化合物的药动学过程得到进一步的揭示，为生物碱类药物的筛选和临床应用提供了数据。现将近年来生物碱类化合物药动学研究进展综述如下。

1 生物样品分析方法

在生物碱类化合物的药动学研究中，要对生物样品中生物碱及其代谢产物进行定量分析。首先应该重视生物分析方法的确证，符合生物分析方法确证的指导原则[1]。目前最普遍的方法是高效液相色谱法，由于生物样品(包括血浆、尿、唾液等)含有大量的内源性物质，必须对样品进行适当预处理。

1.1 生物样品前处理方法生物样品测定前须进行样品预处理, 预处理是进行分析测定过程的重要环节。通过预处理可以达到以下目的：①多数生物样品必须经过均匀化处理后才能测定;②排除内源性杂质和代谢物的干扰;③浓缩被测组份以满足仪器检测灵敏度的要求;④对呈结合状态的药物进行水解处理。

目前最常用的有液-液萃取和液-固萃取，后者又称为固相萃取(solid phase extraction, SPE)。比较简单的处理方法是将生物样品碱化后用甲醇、乙醇、乙腈等常见的蛋白沉淀试剂沉淀蛋白，高速离心后取上清液，吹干复溶后进样。丁志平等[2]在测定盐酸小檗碱大鼠体内血药浓度时，将1 ml乙腈加入到0.5 ml血清中，超声振荡1 min，4 000 r·min-1离心15 min，取0.8 ml上清液于50℃减压挥干，残渣用0.4 ml流动相溶解，高速离心(14 000 r·min-1)10 min，取上清液50 μl进样。回收率分别为(101.86±2.89)%，(99.38±2.29)%和(98.92±2.34)%。沉淀蛋白直接进样虽方法简单，但需要沉淀试剂对样品和内标有较高的溶解度。张蕾等[3]测定大鼠灌胃给予三物黄芩汤后血浆中苦参碱、氧化苦参碱和氧化槐果碱含量时，比较了氯仿、二氯甲烷-异丙醇(95∶5)和二氯甲烷-正己烷-异丙醇(100∶50∶5)对苦参碱、氧化苦参碱和氧化槐果碱的回收率，其中氯仿对待测物和内标的提取回收率较其他两种混合溶剂高而且稳定。SPE是近十几年迅速发展起来的一种生物样品预处理技术，其具有快速分离，回收率、精密度均较好，无乳化现象等诸多优点，近几年来在国内外得到广泛应用。Yu等[4]测定黄连中多种生物碱类成分在大鼠血浆浓度时，将SPE小柱，用甲醇2 ml活化，1 ml去离子水洗去甲醇。精密吸取血浆样品0.1 ml，加至SPE小柱，先用1 ml去离子水冲洗，再分别用1 ml甲醇溶液洗脱2次，收集甲醇液，45℃氮气吹干，用100 μl流动相溶解残渣，高速离心后取10 μl进样。

1.2 检测方法目前药动学给药方式一般采用口服和静脉给药两种。静脉给药可以避免在胃肠道内的代谢和分解以及肝脏的首过效应，口服给药则不可避免受到以上因素的影响，而且在胃肠道内的吸收还受到剂型和自身理化性质的影响，进入体内血液循环的药量更低，导致样品的浓度低。如果要准确测定体液中的药物浓度，应选择较高灵敏度的检测器，其中紫外检测器为HPLC最常用的检测器。徐晓月等[5]采用紫外检测器同时检测了大鼠血浆中士的宁、马钱子碱、士的宁氮氧化物和马钱子碱氮氧化物，检测限分别为0.262,0.250,0.290和0.257 ng·ml-1。Zhao等[6]在测定大鼠血浆中毒扁豆碱及其代谢产物氧化毒扁豆碱含量时采用光电二极管阵列检测器，检测限分别为10 ng·ml-1和25 ng·ml-1。除紫外检测器外，应用比较多的还有电化学和荧光检测器。梁新丽等[7]测定大鼠血浆中延胡索乙素含量时采用荧光检测器，最低定量限为2.096 ng·ml-1。近年由于质谱技术的发展，特别是串联质谱技术广泛应用，其高灵敏度，专属性强和分析速度快等优点在药动学研究发挥的作用越来越大。Yu等[4]采用液相色谱-质谱(LC-MS)测定了大鼠灌服黄连提取物后小檗碱、黄藤素、黄连碱、表小檗碱及药根碱体内血药浓度，其最低定量浓度均达到0.31 ng·ml-1。Wu等[8]采用LC-MS-MS测定志愿者静注后血浆中氧化苦参碱及其代谢物苦参碱的浓度，其中苦参碱定量限为0.2 ng·ml-1，氧化苦参碱定量限为0.5 ng·ml-1。

2 药动学研究

2.1 生物碱单体药动学研究生物活性成分是中药发挥疗效的物质基础，其药动学研究方法与化学合成药物相似。从中药中发现具有药理活性的单体，研究其药动学规律，是新药创制的重要途径。

小檗碱为黄连、黄柏、三棵针或其他小檗植物中提取的生物碱，具有广谱抗菌、降低血压及扩张冠状动脉、抗胆碱酯酶作用。人口服0.4 g，30 min后，血中浓度为1 μg·ml-1左右，不易吸收。采用同位素标记法[9]对小檗碱进行药动学研究，结果表明大鼠静脉注射后，主要经尿排泄，粪排泄很少;胆汁中有较多放射性排泄，存在着肝肠循环;血药浓度-时间曲线符合二室模型。苦参碱型生物碱均具有以苦参碱为代表的基本结构，属于喹诺里西啶类生物碱，具有抗肿瘤、抗肝炎、抗心律失常、抑制中枢神经系统等广泛的药理作用和生物活性[10]。目前对苦参碱型生物碱中苦参碱、氧化苦参碱、槐定碱、槐果碱、槐胺碱、拉马宁碱等单一生物碱的药物动力学进行了广泛深入的研究。Wu等[8]研究氧化苦参碱在人体内药动学规律，结果显示氧化苦参碱及其体内代谢产物苦参碱分别符合二室及一室模型，静注给药后只有小部分氧化苦参碱转化为苦参碱。吴永江等[11]建立了一种液-质联用测定家兔血浆中槐定碱、槐果碱和苦参碱浓度的方法，结果表明槐定碱和槐果碱符合二室模型，而苦参碱则符合三室模型。

关附甲素为毛莨科植物黄花乌头的块根-关白附子中提取分离得到的活性单体化合物。药理研究表明，关附甲素能减慢心律，显著降低CaC12诱发的大鼠室颤发生率和死亡率，有稳定心肌细胞膜及阻断钠通道等电生理活性。犬静脉注射盐酸关附甲素的药-时曲线符合开放三室模型[12]，与文献报道的人体内结果较为一致，但T1/2α和T1/2β值较人体内为长，说明盐酸关附甲素在两者的代谢有种属间差异。乌头碱是存在于乌头属多种植物中的一种双酯型剧毒生物碱，具有镇痛、抗炎、抗癫痫、抗肿瘤、提高免疫功能等多种生理活性，但因其具有强烈的心脏毒性和神经毒性，安全系数小，治疗剂量与中毒剂量接近，限制了对该化合物作为药用的进一步研究。Tazawat T等[13]采用酶联免疫法分析乌头碱在大鼠体内的血药浓度，结果表明按0.02 mg·kg-1剂量给大鼠静脉注射乌头碱，血药浓度-时间曲线符合二室模型。

2.2 生物碱提取物(有效部位)及其制剂药动学生物碱提取物药动学研究报道有乌苏里藜芦碱、马钱子总碱、贝母总生物碱等，有关制剂的药动学研究有片剂、胶囊、固体自微乳、速释微球、滴丸、注射液、乳剂及脂质体等方面。

乌苏里藜芦碱为乌苏里藜芦根提取得到的总生物碱，近年研究发现其具有很强的抗栓作用，在大鼠颈动脉点刺激模型中能明显延长血管栓塞时间(OT)，显示很好的量效关系和时效关系;但其有效剂量仅μg级水平，有效血药浓度极低，通常化学测定法难以检测，故采用药理效应法以OT为指标，经效应-剂量-时间三维转换，得量-时曲线为二室模型[14]。马钱子为剧毒中药，有效剂量和中毒剂量比较接近，临床常用其治疗一些慢性顽症且较长期地给患者服用。徐晓月等[5]用HPLC法研究马钱子砂烫炮制品中生物碱在大鼠体内的药动学，结果显示大鼠静脉注射马钱子总碱后，其主要成分士的宁、马钱子碱、士的宁氮氧化物和马钱子碱氮氧化物的代谢均符合二室开放模型。贝母生物碱是贝母中止咳平喘主要活性成分，现已被开发成多种制剂，曾令杰等[15]对大鼠静注伊犁贝母总生物碱后体内各生物碱代谢动力学进行了探讨，研究结果显示西贝素苷消除快，符合一室模型，而其苷元西贝素的消除慢，符合两室模型，伊贝碱苷A的消除同样比西贝素快，符合一室模型。

朱锦秀等[16]比较磷酸川芎嗪滴丸剂与片剂在健康人体内的生物等效性，采用HPLC法测定血清中的药物浓度，并用DAS2.0药动学程序计算其药动学参数和相对生物利用度，两者的体内过程均符合一室房室模型，受试制剂的相对生物利用度为(115.1±35.4)%，磷酸川芎嗪滴丸剂和片剂具有生物等效性。此外，羟基喜树碱固体自微乳和速释微球的结肠定位胶囊，汉防己甲素微球、苦参总碱注射液、氧化苦参碱生物黏附缓释片及三尖杉酯碱高、低包裹率脂质体在动物体内的药动学行为及体内分布亦有相继报道。

2.3 中药复方中生物碱药动学研究 由于中药方剂中有效物质基础及作用方式极其复杂，因此中药复方药动学研究是中药药动学研究的难点。近年来，中药复方生物碱药动学研究逐渐增多。 麻黄汤中君药麻黄所含生物碱类成分基本可看成是麻黄药理作用的代表性成分，贺丰等[17]借助于GC-MS手段，用血药浓度法进行了中药复方麻黄汤中麻黄碱和伪麻黄碱的人体动力学研究，结果显示所有药时曲线均符合一房室模型，从药动学角度研究中药复方配伍组方原则提供参考依据。补阳还五汤由黄芪、当归、赤芍、桃仁、川芎、红花、地龙7味中药组成，具有补气、活血通络之功效，方中主要代表成分为黄芪甲苷、川芎嗪、红花苷、蛋白质和多糖等。贺福元等(《中药复方药物动力学数学模型的建立及对补阳还五汤的研究》.成都中医药大学博士学位论文，2006)对大鼠静注补阳还五汤总方及总生物碱后药动学规律进行了探讨，结果显示两组方中川芎嗪药动学均为二室模型且药动学参数相近，但与单味川芎、纯品川芎嗪的药动学参数相差很大，提示中药复方配伍能改变有效成分或部位制剂的药动学参数。四逆汤由附子、干姜、炙甘草组成，是中医回阳救逆的经典名方，具有强心、抗休克作用。李锐等[18]应用中医方药血药PK-PD模型，以乌头生物碱为指标成分，探讨四逆汤精制物药动学与药效动力学的相关性，揭示四逆汤的配伍规律。结果乌头碱在犬体内呈一级速度消除，具有开放一房室模型的特征，药动学参数K血与K效、T1/2血与T1/2效接近，具有药效产生快、作用维持时间较长的特点，反映出四逆汤“走而不守，守而不走”的特性。Zhang等[19]对18名健康志愿者静脉注射参附粉针剂后体内6种成分进行测定，结果表明乌头碱，新乌头碱，次乌头碱体内浓度过低，无法检测，而苯甲酰乌头原碱，苯甲酰新乌头碱，苯甲酰海帕乌头原碱体内血药浓度-时间曲线符合一室模型。

此外，黄连解毒汤、黄连与生地黄不同比例配伍中盐酸小檗碱在大鼠体内的药动学规律;采用GC-FID测定健康志愿者含服速效救心丸后吸收入血浆成分川芎嗪，机体生理和病理状态分别给予复方川芎水提液在动脉血药时曲线上川芎嗪的双峰现象，对中药复方体内命运的特殊处置规律，为临床治疗药物监测及证治药动学假说的研究提供实验依据。

3 分析与展望

3.1 生物碱药代动力学研究方法较单一生物碱类的药代动力学研究数量相对较少，研究方法较为单一，大部分以HPLC测定血药浓度为主;由于生物碱进入体内含量低，血药浓度很难检测，这就需要更好的检测技术的出现。生物测定法方面，由于中药作用往往是多方面的，不同药理效应指标测出的药代动力学参数往往不同，某一药理作用并不能代表全部药理作用的体内动态过程。因此，要采用多种方法、多指标的研究相结合以得出更为准确的结果。开展更深层次的生物碱药动学-药效学(PK-PD)模型，深入研究生物碱的体内动力学和代谢情况，对指导生物碱类物质的药物筛选和结构改造，从而寻找疗效更好的药物。

3.2 复方中生物碱药代动力学研究较薄弱生物碱药代动力学集中在单体研究，中药复方中生物碱的药代动力学研究显得较为薄弱。随着药代动力学研究的深入，各相关交叉学科的发展，中药复方药代动力学研究对揭示复方药效的物质基础、方剂组方原理及配伍规律、指导临床合理用药、促进中药的剂型改革和新药研制，对中药的现代化及国际化具有重要意义，必须进一步加强中药复方中生物碱药代动力学研究。

3.3 生物碱毒性限制了其药代动力学的研究生物碱结构多样，具有多种生理活性和明显的药理作用，部分生物碱既是生理活性物质，也是毒性物质。由于生物碱毒性给药剂量、化学检测方法灵敏度等问题，限制了其药代动力学的研究。随着色谱-质谱联用技术(LC-MS)、质谱-质谱联用技术(MS-MS)、微透析-质谱联用技术等具有在线鉴别能力的定量技术，在体内药物分析中迅速推广，为开展具有微量性、多样性特点的中药动力学的研究提供了技术保障，能够丰富毒性生物碱药物的药代动力学研究。

综上所述，生物碱是一类重要的天然化合物，目前国内外对生物碱类化合物药动学研究有一定的基础，但对于含生物碱类成分的中药复方制剂中动力学及代谢方面研究相对还很薄弱。因此, 有必要探索适宜中药方剂的药代动力学研究方法和模式，加强对生物碱代谢方面的研究，对代谢物的结构、代谢途径及药理作用进行更为深入的研究以阐明中药生物碱发挥疗效的真正物质基础，更好地指导临床用药和中药新药的研发。

【参考文献】

[1] Shah VP, Midha KK,Findlay JW,et al.Bionanalytical method validation-a revisit with a decade of progress[J].Pharm Res,2000,17(12):1551.

[2] 丁志平,林 力,郑晓鹤,等.不同粒径黄连粉在大鼠体内药代动力学的研究[J].中医药学刊,2004,22(5):835.

[3] 张 蕾,王志伟,廉建伟,等.HPLC-MS法同时测定大鼠血浆中苦参碱、氧化苦参碱和氧化槐果碱的浓度及其药代动力学[J].药学学报,2008,43(8):843.

[4] Yu Sen, Pang Xiaoyan, Deng Yuanxiong,et al.A sensitive and specific liquid chromato graphy mass spectrometry method for simultaneous determination of berberine, palmatine, coptisine,epiberberine and jatrorrhizine from Coptidis Rhizoma in rat plasma[J].Mass Spectrom,2007,268:30.

[5] 徐晓月,蔡宝昌,潘 扬,等.马钱子生物碱在大鼠体内的药代动力学研究[J].药学学报,2003 ,38(6) :4586.

[6] Bin Zhao , Shabbir M. Moochhala, Cheng Shu Chaw,et al.Simple liquid chromatographic method for the determination of physostigmine and its metabolite eseroline in rat plasma:application to a pharmacokinetic study[J]. Chromatogr B, 2003,784:323.

[7] 梁新丽,廖正根,王光发,等.白芷提取物与延胡索总碱配伍对延胡索乙素在大鼠体内药代动力学的影响[J].药学学报,2009 ,44(6)：645.

[8] Wu Xiao luan , Hang Tai jun,, Shen Jian ping，et al.Determination and pharmacokinetic study of oxymatrine and its metabolite matrine in human plasma by liquid chromatography tandem mass spectrometry[J]. Pharmaceut Biomed Anal ,2006,41:918.

[9] Li Zejun, Wei Yu, Chu Taiwei, et al. Radioiodination, biodistribution and pharmacokinetics of berberine in mice[J] . Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2005,265(3 ):355.

[10] 张鹤鸣,徐今宁.苦参生物碱的分析方法和药动学研究进展[J].中国药房,2007,18(21):1665.

[11] 吴永江,陈建军,程翼宇.液-质联用研究槐定碱、槐果碱和苦参碱在免体内的药代动力学[J].分析化学,2005,33(11):1627.

[12] 吴民淑,王广基,蔡晓辉，等.液相色谱质谱联用法测定犬血浆中盐酸关附甲素的血药浓度及其药代动力学[J].药学学报,2002，37(7)：551.

[13] Tazawa T,Zhao HQ,Li Y, et al .A new enzyme immunoassay for aconitine and its application to quantitative determination of aconitine levels in plasma[J]. Biol.Pharm.Bull, 2003,26(9):1289.

[14] Han GZ, Li XY, Lu L, et al. Pharmacokinetic profile of Veratrum nigrum L.Varussurience Nakai alkaloids in rats[J]. Asian J Drug Metabolism &Pharmacokinetic, 2001,1(3):169.

[15] 曾令杰，林 鸽，李 萍. 伊贝母生物碱的HPLC分析及药动学研究[J].中药新药与临床药理,2003,14(1):37.

[16] 朱锦秀，李见春，祝晓光，等. 磷酸川芎嗪滴丸和片剂在健康人体内的生物等效性研究[J].药学服务与研究,2007,7(4):268.

[17] 贺 丰，罗佳波，陈飞龙，等. GC-MS法研究麻黄汤中麻黄碱、伪麻黄碱的人体内过程[J]. 中药新药与临床药理,2004,15(5):336.

[18] 李 锐，晏亦林，周莉玲，等. 四逆汤的药动学研究[J].中成药,2002,24(10):777.

[19] Zhang Fan, Tang Ming hai, Chen Li juan, et al .Simultaneous quantitation of aconitine, mesaconitine, hypaconitine,benzoylaconine, benzoylmesaconine and benzoylhypaconine in human plasmaby liquid chromatography-tandem mass spectrometry and pharmacokinetics evaluation of “SHEN-FU” injectable powder[J].Chromatogr B, 2008，873：173.