川西獐牙菜药物代谢动力学和质量控制研究进展

杜茜，张珍源，陈西敬，赵娣（中国药科大学基础医学与临床药学学院，南京 211199）

川西獐牙菜又称藏茵陈，是龙胆科獐牙菜属干燥全草，为一年生矮小草本植物[1]。川西獐牙菜始最早收录在《四部医书》，被称为藏药中的奇葩，是清热利胆的良药[2]，常用于治疗肝胆疾病如慢性肝炎、肝硬化、胆囊疾病等[3]。近年来发现川西獐牙菜有抗肿瘤[4]、抗微生物[5]、抗突变[6]等作用。川西獐牙菜中主要化合物分为三类：一是环烯醚萜类，如獐芽菜苷、獐芽菜苦苷和龙胆苦苷等；二是三萜类化合物，如齐墩果酸等；三是呫吨酮类，如芒果苷、当药醇苷等[7-10]。化合物的结构式见图1。以往报道对该药的药理作用和化学成分综述较多，本文主要从川西獐牙菜的药物代谢动力学和质量控制方面进行综述，分析药物开发可能的挑战和困难，为进一步利用或开发川西獐牙菜提供参考。

图1 川西獐牙菜主要成分化学结构式Fig 1 Structural formula of the main ingredients of Swertia mussotii

1 川西獐牙菜的药物代谢动力学研究

中药是化合物组成的复杂体系，具有多成分、多环节、多靶点的特征，尤其是各种成分之间由于结构相近可能存在相互转化、相互影响，使得中药进入体内后的吸收、分布、代谢以及排泄等一系列过程的作用机制变得极为复杂。目前川西獐牙菜提取物的药物代谢动力学研究报道非常少。Ye等[11]通过UPLC-MS/MS的方法对獐牙菜提取物在大鼠体内的药物代谢动力学行为进行了研究，结果如表1所示，目标分析物分别为环烯醚萜类成分中的龙胆苦苷、獐芽菜苷和獐芽菜苦苷，3种成分都是在1.09～2.67 h达峰，半衰期在3.03～6.35 h，从药物浓度-时间曲线峰面积来看呈现出非线性吸收的特点。Suryawanshi等[12]发现，家兔耳缘静脉注射獐牙菜的提取物1 mg·kg－1时，芒果苷的半衰期为0.73～1.05 h，与单体芒果苷相比无显著差异。川西獐牙菜提取物所含的主要单体比如龙胆苦苷、獐芽菜苦苷、獐芽菜苷、芒果苷的药物代谢动力学研究相对较多[13-15]，故接下来分别从吸收、分布、代谢和排泄的角度对上述4种主要成分进行药物代谢动力学描述。

表1 川西獐芽菜提取物以及主要单体的药代动力学参数Tab 1 Pharmacokinetic parameters of Swertia mussotii extract and main monomer

1.1 吸收

龙胆苦苷、獐芽菜苦苷、獐芽菜苷作为川西獐牙菜药效物质基础的一部分[16-17]，均属于环烯醚萜类成分，存在吸收较快，生物利用度相对低的情况。龙胆苦苷是川西獐牙菜中含量最多的化合物[14]。Wang等[18-19]先后研究了小鼠和大鼠体内龙胆苦苷的吸收特征。小鼠分为两组，一组灌胃150 mg·kg－1龙胆苦苷，另一组静脉注射50 mg·kg－1龙胆苦苷，龙胆苦苷符合开放性二房室模型，生物利用度约为39.6%；大鼠分别静脉注射30 mg·kg－1或灌胃150 mg·kg－1龙胆苦苷，结果表明龙胆苦苷生物利用度仅为4.71%，推测两者差异可能是由于种属不同，肠道壁或肝脏的首过代谢，细菌菌群在肠道中的代谢不同导致的[20]。Shi等[21]将24只大鼠分为了4组，分别尾静脉注射2 mg·kg－1，灌胃50、100和150 mg·kg－1的獐芽菜苦苷，结果表明獐芽菜苦苷的生物利用度较低（≤8.0%），且达峰时间（tmax）在1 h左右，说明獐芽菜苦苷在体内吸收较快。Li等[22]将大鼠分为两组，一组尾静脉注射4 mg·kg－1的獐芽菜苦苷，另一组灌胃25 mg·kg－1的獐芽菜苦苷，采用DAS软件计算其绝对生物利用度，结果其生物利用度较低，仅为10.3%，推测可能是獐芽菜苦苷肠道渗透性较差或者肝脏的首过效应造成的。Luo等[23]使用HPLC-UV测定静脉注射1 mg·kg－1以及灌胃500 mg·kg－1獐芽菜苷的大鼠血浆、粪便和胆汁样品，结果表明其生物利用度约为0.31%，而粪便和胆汁的排泄率分别为（43.38±3.2）%和（31.2±7.2）%，说明獐芽菜苷大部分会随着粪便被排出体外，这也可能是其生物利用度低的原因之一。

而呫吨酮类成分芒果苷在大鼠体内的绝对生物利用度较低，只有0.31%～1.2%，且研究发现其存在非线性吸收的现象。Han等[24]将大鼠分为两组，一组灌胃25 mg·kg－1的芒果苷，另外一组尾静脉注射10 mg·kg－1芒果苷，使用DAS计算得出其生物利用度约为1.2%。这可能与芒果苷极性较大，渗透性较差有关。Ma等[25]通过磷脂络合技术，采用大鼠原位肠灌注模型研究络合物的肠吸收，发现大鼠分别灌胃芒果苷和络合物后，络合物的生物利用度约为单体的2.3倍，这也说明肠通透性能影响芒果苷的吸收。Qiu等[26]对静脉注射3.0 mg·kg－1芒果苷的大鼠进行药物代谢动力学研究，发现半衰期较短，为1 h左右。Liu等[27]开展了芒果苷在大鼠体内的多剂量研究，灌胃给予不同剂量（17.5、35、70 mg·kg－1）的芒果苷后计算其药物代谢动力学参数，发现芒果苷在体内能够快速吸收，达峰时间在0.25～1 h，同时达峰浓度Cmax和曲线下面积（AUC）会随着芒果苷剂量的增高而增大，但并未成比例增加，这也暗示了其在体内可能以非线性的方式进行吸收。Cai等[28]也发现灌胃给药后芒果苷在大鼠体内的吸收是非线性过程。同时，Hou等[29]研究了21名男性中国志愿者，分别口服0.1 g、0.3 g和0.9 g芒果苷，采用HPLC-MS测定血浆浓度，使用非房室模型计算其药物代谢动力学参数，当芒果苷剂量从0.1 g增加到0.3 g，从0.3 g增加到0.9 g时AUC0～t并没有随着剂量增加而成比例增加，且Log（浓度/剂量）-时间关系曲线没有重叠，以上均说明芒果苷是非线性吸收。

1.2 分布

组织分布研究结果表明，川西獐牙菜提取物所含的主要的环烯醚萜类成分如龙胆苦苷、獐芽菜苦苷等可以在机体内广泛分布，而呫吨酮类物质如芒果苷则在胃肠道出现一定的蓄积。郜尽[30]将大鼠以120 mg·kg－1肌内注射龙胆苦苷后发现，在3.5 min时肺、肝、心、脾等龙胆苦苷有较高的浓度，但脑中未检测到，说明该药可能不通过血脑屏障。同时王长虹等[31]将小鼠静脉注射50 mg·kg－1龙胆苦苷后，发现在1～3 h肾、肝、肺、脾、胃、心等浓度较高，在8 h左右基本消除完毕。两者消除时间可能是种属差异导致结果有较大差异。Li等[22]对灌胃50 mg·kg－1獐芽菜苦苷的大鼠进行了组织分布实验，实验结果表明在1 h左右会在各个器官（肝，心，脾，肺，肾和脑）产生广泛分布，獐芽菜苦苷的浓度达到峰值，另外在肾脏和肝中有很高的浓度，说明獐芽菜苦苷可能被肝脏大量摄取且主要随着尿液排出体外。Lin等[32]对服用35 mg·kg－1芒果苷的大鼠进行组织分布实验，单体组的结果表明，芒果苷在血浆和组织中的分布迅速且广泛，在胃和肠中浓度最高，且在给药6 h后其浓度仍高于其他组织，提示可能在胃肠道中存在积累，导致血浆浓度和生物利用度降低。

1.3 代谢

环烯醚萜类化合物的母核含有环戊烷结构，是五元碳环并六元氧杂环单萜类化合物。裂环环烯醚萜则是环戊烷C7-C8共价键断裂形成，龙胆苦苷、獐芽菜苦苷与獐芽菜苷均为裂环环烯醚萜类。该类化合物进入体内后容易被肠道的β-葡萄糖苷酶水解，生成对应的苷元，但由于所生成的苷元为半缩醛结构，故容易形成更稳定的结构，例如双醛或含氮杂环化合物等[33]。

早在1989年，El-Sedawy 等[20]将龙胆苦苷与人肠道的厌氧细菌进行温孵，发现能够代谢为红白金花内酯、龙胆醛等。Zeng等[34]和Han等[35]分别使用UPLC/ESI-Q-TOF-MS和UHPLC/Q-TOF-MS研究龙胆苦苷的代谢过程，发现龙胆苦苷与β-葡萄糖苷酶孵育后形成半缩醛苷元，易于转化为双醛形式：一是双醛结构双醛与氮原子反应生成席夫碱，经分子内环化得到代谢产物如红白金花内酯、龙胆醛等；二是双醛结构在体内进行葡萄糖醛酸化，例如在人尿液和大鼠尿液中[36]中代谢为葡萄糖醛酸缀合物。

Shi等[21]使用UPLC-Q/TOF-MS/MS鉴定獐芽菜苦苷的大鼠体内代谢产物，推断存在3种代谢途径：一是6-羟基断裂后，吡喃环被保留，然后发生C＝O反应；二是半缩醛的开环反应，半缩醛异构成双醛；三是RDA裂解反应，由于六元环烯烃的存在，吡喃环被分离（见图2）；由此可见去羟基化、去羰基化和裂解环是獐芽菜苦苷裂解的特征步骤，整体来讲糖苷化过程在下一次代谢前先形成苷元，得到中间配基，但是其苷元不稳定，是形成半缩醛。此时暴露的两个羰基碳原子容易受到氮原子的亲核攻击。当氮原子攻击其中一个羰基碳时，原来位置上的氧原子就会脱落，氮原子也可以攻击另一个羰基碳原子，最终环化形成吡啶结构，形成龙胆宁碱。同时，半缩醛结构也会以另一种方式打开，然后异构化、重排得到红白金花内酯[37]。Wu等[38]使用衍生化的方法也得到了同样的结论。Ma等[39]对獐芽菜苦苷的代谢物鉴定研究也发现了多种不同的生物转化反应，包括还原、脱水、脱氢、羟化、氢化、磺化、甲基化、甲氧基化、N-杂环化，确定了龙胆宁碱是其主要代谢产物。Han等[40]使用UHPLC/Q-TOF-MS鉴定了大鼠灌胃100 mg·kg－1獐芽菜苷的尿液代谢产物，约有11种代谢物包含Ⅰ相代谢产物、Ⅱ相代谢产物和苷元，苷元及其葡萄糖缀合物是主要的代谢产物。

图2 獐芽菜苦苷裂解机制[21，37]Fig 2 Cleavage mechanism of pyroside sprouts[21，37]

除了裂环环烯醚萜类，粗提物还含有呫吨酮类化合物，比如芒果苷。芒果苷在体内主要以Ⅱ相代谢为主，会被体内的β-葡萄糖苷酶水解糖苷键形成苷元，继而进行葡萄糖醛酸化、硫酸化等Ⅱ相反应[41]。Liu等[42]对灌胃200 mg·kg－1芒果苷的大鼠进行代谢产物鉴定，发现尿液中的代谢产物约有32种，同时发现代谢产物在大鼠体内分布广泛但是差异较大，如在心脏和脾脏检测到1种代谢产物，在肺组织中可见芒果苷及2种代谢产物，在肝脏中除芒果苷外，还鉴定出6种代谢产物，在肾脏则出现5种代谢产物。目前已经明确了芒果苷在体内先经过去糖基化再进行去羟基化、甲基化、糖基化、葡萄糖醛酸化和硫酸化等反应。对部分代谢产物进行肠道体外培养，发现肠道细菌参与甲基化和去糖基化代谢产物的形成，但代谢产物是否有活性尚未确定。

1.4 排泄

川西獐牙菜提取物及相应单体在机体内的排泄研究相对较少。冯怡等[43]将健康受试者分别静脉滴注80、240、400 mg龙胆苦苷，发现3个剂量25.5 h时平均累计尿排泄率为76.1%，说明龙胆苦苷在人体内主要是以原形从尿液中排出。徐贵丽[44]发现大鼠灌胃20 mg·kg－1獐芽菜苦苷后从尿中排泄量约占给药量的1.0%，而粪便仅为0.05%。Wang等[45]研究表明大鼠灌胃120 mg·kg－1的芒果苷后，其尿液的累计排泄率为（6.52±0.12）%，推测排泄率低可能是因为芒果苷在肠道中被代谢或者首过效应的影响，也有可能是其他原因造成的。

2 川西獐牙菜的质量控制

根据现有的青海省藏药炮制规范规定[46]，川西獐牙菜粉末呈黄绿色，加75%的乙醇，滤过浓缩，点于滤纸上，置紫外光灯（365 nm）下观察，显淡橙黄色荧光，滴加1%乙酸镁甲酸液，荧光明显加强，呈亮金黄色，另取滤液，点滤纸上，烘干后，滴加1%三氯化铁乙醇液，呈浅墨绿色；且按干燥品计算獐芽菜苦苷和龙胆苦苷总计不得少于1.3%。川西獐牙菜所含主要成分龙胆苦苷、獐芽菜苷、獐芽菜苦苷、当药醇苷、芒果苷和齐墩果酸，可以使用薄层色谱或超高效液相色谱方法进行鉴别[47-48]。近年来尚未在药典中录入川西獐牙菜提取物的质量标准，需对主要成分制定质量标准，防止市场上出现以次充好的局面。

有学者对同一地区的川西獐牙菜进行指纹图谱分析，发现四川境内的药材质量稳定[49]。另外，川西獐牙菜和印度獐牙菜在磨碎后肉眼无法辨别，Fan等[50]使用核磁共振氢谱发现与印度獐牙菜相比，川西獐牙菜含有的龙胆苦苷、异荭草素、葡萄糖、马钱苷酸含量会更高。保怡等[51]测定时发现川西獐牙菜的采摘日期或地域的不同会导致化学成分差异较大，例如四川产出的獐牙菜含有当药醇苷，而青海玉树产出的不含该类化合物。这也意味着产地不同，提取物所含的成分也会有所差异，这可能会对其体内药效、毒性以及药代动力学行为产生差异化影响。

3 讨论及展望

川西獐牙菜因分布广、疗效好，受藏医的喜爱，许多藏药书籍记载了川西獐牙菜广泛的临床运用，有些疗效已经被证实，有些仍旧在探索之中。

龙胆苦苷、獐芽菜苷、獐芽菜苦苷和芒果苷均是川西獐牙菜的主要成分。目前的研究表明，主要单体在体内都可以较快地吸收达峰，除龙胆苦苷外，其余单体以原形的暴露及排泄都较少，说明其生物利用度低可能存在广泛代谢并以代谢物的形式排出。但是对于其可能的机制比如是否存在肠道代谢、肝脏首过效应，是否有转运体参与其吸收等都有待进一步的研究。同时，环烯醚萜类化合物（龙胆苦苷、獐芽菜苷、獐芽菜苦苷）均是以Ⅱ相代谢为主，在体内先经过β-葡萄糖水解为苷元，呈半缩醛形式，易于转化为双醛形式且二醛与氮原子反应生成席夫碱，经分子内环化得到含氮代谢产物；芒果苷也以Ⅱ相代谢为主，糖苷键发生断裂后形成苷元，在苷元的基础上再进行去羟基化、甲基化、糖基化、葡萄糖醛酸化和硫酸化反应。但是缺少相关代谢酶亚型的鉴定以及酶动力学研究。另外虽然鉴定出的代谢产物较多，但关于活性代谢物的评估较少，希望后续能对代谢产物进行筛选，再对活性化合物进行评估，从而扩展药物的使用范畴。再者，上述研究大多是以单体的形式在正常动物体内开展的，川西獐牙菜提取物中所含的不同单体之间是否有相互作用，在病理情况下其药物处置过程是否会发生改变尚未见报道。最后，川西獐牙菜目前缺乏有效的质量控制标准，这在限制其国际化的同时，也可能会对其体内药效、毒性以及药代行为产生差异化的影响。