Analisis Metabolik Klinis Dikombinasikan Dengan Ketertelusuran Jalur Biosintetik: Pendekatan Baru Untuk Penanda Kualitas Materia Medica Cina

Kontak:{0}}/ WhatsApp: 008618081934791

Highlight

"Penemuan konstituen aktif klinis sebagai panduan, Analisis terbalik transformasi metabolisme sebagai tautan, dan Keterlacakan jalur biosintesis sebagai kunci", strategi penelitian baru untuk menemukan penanda kualitas materia medica Cina (CMM), mempromosikan standar kualitas CMM

cistanchebisamengobati penyakit ginjalmeningkatkan fungsi ginjal

Abstrak

Penanda kualitas (penanda Q) dari materia medica Cina (CMM) memainkan peran penting dalam kontrol kualitasCMMproduk. Namun, strategi dan teknik penelitiannya masih belum jelas. Berdasarkan fakta bahwa standar kualitasCMMharus dikaitkan dengan kemanjuran klinis. Ambil pengobatan tablet Jing1 Jiangtangdiabetes tipe 2sebagai contoh. penanda-Q yang terkait dengan aktivitas melalui analisis terbalik dari metabolisme obat di klinik dan keterlacakan jalur biosintetik botani ditemukan dan divalidasi. Oleh karena itu, kami mengusulkan strategi penelitian baru penanda-Q CMM dengan "Penemuan konstituen aktif klinis sebagai panduan, Analisis terbalik transformasi metabolisme sebagai tautan, dan Keterlacakan jalur biosintesis sebagai kunci", untuk meningkatkan kontrol kualitasCMMproduk.

Kata kunci: Medis bahan Cina, Penanda kualitas, Analisis metabolisme klinis, Jalur biosintetik, Tablet Jinqi Jiangtang,Diabetes tipe 2

Singkatan: Q-marker, Quality marker; CMM materia medica Cina; CAS,(S)-canadin sintase; STOXX, (S)-tetrahidro protoberberin oksidase; JOJTT, Tablet Jinqi Jiangtang; UPLC, kromatografi cair ultra-kinerja; UPLC-MS/MS, Ultra-kinerja kromatografi cair-spektrometri massa tandem; STZ, Streptozocin; HFD, Diet tinggi lemak; FBG glukosa darah puasa; PBG glukosa darah postprandial; OGTT, Tes toleransi glukosa oral.

akteosidadicistanchememiliki efek yang baik padaginjal

Latar belakang

Kontrol kualitas dariMateria medica Cina (CMM)merupakan dasar penting untuk memastikan keamanan dan kemanjuran CMM, dan juga merupakan masalah kunci dan sulit dalam penelitian standardisasi pengobatan Cina untuk waktu yang lama. Penanda kualitas (penanda O) dari CMM telah menjadi isu panas di tradisionalpengobatan cinadengan peran penting dalam kontrol kualitas CMM [1]. Ide dan teknik penelitiannya telah menjadi isu ilmiah utama yang menuntut untuk dikembangkan dan ditingkatkan. Saat ini, pemisahan dan uji bioaktivitas dari konstituen aktif adalah strategi penelitian utama untuk menemukan Q-marker CMM. Namun, pendekatan ini mungkin sebagian besar buta, tidak pasti, memakan waktu, dan melelahkan. Untuk memperkaya dan meningkatkan teori, metode teknis, dan jalur penelitian penanda-Q CMM, perlu untuk mempromosikan transformasi dan pengembangan model evaluasi kualitas CMM dengan penanda-Q sebagai intinya. Strategi yang didasarkan pada analisis terbalik dari metabolisme obat di klinik dan keterlacakan jalur biosintetik botani ke penemuan penanda-Q CMM akan menjadi suplemen yang berguna untuk memperluas ide dan pendekatan penelitian penanda-Q pengobatan Tiongkok saat ini.

Oleh karena itu, dari konsepsi, prinsip, dan tujuan awal penanda-Q CMM, kami mengusulkan ide penelitian baru untuk penemuan dan validasi penanda-Q, memilih Tablet Jinqi Jiangtang (JQJTT) dengan kemanjuran klinis yang signifikan sebagai obat model. [2,3]. Berdasarkan kenyataan bahwa standar mutu CMM harus dikorelasikan dengan efikasi klinis, maka akan efektif dimulai dengan identifikasi konstituen bioaktif dalam sampel klinis (misalnya darah, urin), diikuti dengan penelusuran melalui jalur biosintetik botani untuk menemukan bioaktif. dan metabolit sekunder kunci yang melekat, yang mungkin menjadi penanda O potensial. Dengan validasi akhir oleh model evaluasi hipoglikemik klasik, penanda-O yang dikonfirmasi dapat ditransmisikan dan dilacak, memungkinkan ketersediaannya dalam kontrol kualitas seluruh proses produksi JOJTT. Strategi ini menekankan "BALIK" -dari profil metabolisme obat klinis hingga perantara botani utama dalam jalur biosintetik - yang memastikan penanda-Q yang ditemukan terkait secara klinis dan botani, secara langsung menghubungkan sifat alami dan signifikansi klinis CMM. Konsep baru penanda-Q CMM dengan "Penemuan konstituen aktif secara klinis sebagai panduan, Analisis terbalik transformasi metabolik sebagai tautan, dan Keterlacakan jalur biosintesis sebagai kunci", memberikan strategi yang berguna untuk inovasi teoretis, terobosan teknologi, dan penelitian perluasan ide kontrol kualitas CMM.

JQJTT, formula kuno klasik, pertama kali muncul di Qianjin Fang, yang diterbitkan pada 652 M (Dinasti Tang Cina), tercatat dalam Chinese Pharmacopoeia 2015 edisi (volume 1), yang terdiri dari Coptis Chinensis, Astragalus membranaceus, dan Lonicera japonika). Menurut Chinese Pharmacopoeia edisi 2015 (volume 1), ketiga potongan rebusan tersebut diolah menjadi ekstrak alkaloid,

ekstrak saponin dan ekstrak asam organik, masing-masing; dan dicampur ke reparasi tablet. Dengan bioaktivitas seperti menurunkan glukosa darah, meningkatkan metabolisme lipid, dan sensitivitas insulin, JQJTT dikonfirmasi memiliki efek terapeutik yang pasti pada diabetes tipe 2 oleh uji klinis acak terkontrol plasebo double-blind [4]. Namun, standar kualitas JQJTT masih perlu lebih ditingkatkan.

Konsep dan penelitian terkini tentang penanda-Q CMN

Penanda-O CMM adalah konstituen kimia yang melekat pada obat mentah atau terbentuk selama pemrosesan, terkait erat dengan atribut dan indikator CMM yang mencerminkan keamanan dan kemanjuran CMM di klinik. Penanda Q harus memenuhi empat persyaratan dasar [1]:(1)Penanda Q ada dalam obat mentah, ekstrak, dan (atau) formulasi;(2)Penanda O harus diidentifikasi secara kualitatif dan ditentukan secara kuantitatif, dan terkait erat dengan sifat fungsional CMM;(3)Q-Marker konsisten dengan teori dan praktik pengobatan tradisional Tiongkok;(4)Q-marker memiliki karakteristik kemampuan transfer dan ketertelusuran. Konsep akademik inovatif dari Q-marker CMM memiliki nilai akademis yang penting dan signifikansi praktis untuk studi standar kualitas CMM. Ide penelitian dan metode teknisnya telah menjadi isu ilmiah utama yang menuntut untuk ditingkatkan.

Jalur penelitian utama pada penanda-Q CMM

Jalur penelitian utama untuk menemukan Q-marker adalah melalui identifikasi konstituen kimia, penemuan konstituen eksklusif, dan validasi bioaktivitasnya, dimana keberhasilan dicapai dalam beberapa kasus [5,6]. Sebagai jalur penelitian umum di bidang ini, metode seperti itu, bagaimanapun, memiliki beberapa cacat yang tak terelakkan. Konstituen kimia dalam CMM umum telah banyak dieksplorasi, dan sulit dan melelahkan untuk menemukan konstituen baru. Masih belum diketahui apakah konstituen eksklusif dapat ditemukan atau apakah mereka terkait dengan bioaktivitas. Selain itu, biasanya sulit untuk mengkonfirmasi apakah konstituen yang ditemukan benar-benar eksklusif bahwa konstituen eksklusif akan menjadi non-eksklusif dengan perkembangan fitokimia. . Misalnya, coptisine umumnya dianggap sebagai konstituen eksklusif C. Chinensis, tetapi telah dilaporkan bahwa coptisine juga dapat diisolasi dari Corydalis yanhusuo WT Wang[7]. Selain itu, bioaktivitas konstituen eksklusif mungkin sulit untuk dievaluasi jika rendah atau sulit untuk dikonsentrasikan. Oleh karena itu, sesuai dengan prinsip penanda-Q CMM, kami sedang menjajaki pendekatan penelitian baru berdasarkan konotasi penanda-Q yang harus dikaitkan dengan kemanjuran klinis dan dapat digunakan untuk mengevaluasi kualitas CMM, yang menekankan pada atribut-atribut dasar. "kemanjuran klinis terkait, secara botani melekat, dapat dilacak dalam pemrosesan, dan dapat dideteksi secara kualitatif & kuantitatif".

Seperti diketahui semua, setelah sejumlah besar konstituen (potensial Q-marker) diperoleh melalui pemisahan fitokimia, evaluasi bioaktivitas mereka harus diikuti untuk konfirmasi. Namun, terlepas dari kenyataan bahwa tidak mungkin untuk mengevaluasi bioaktivitas semua konstituen yang diisolasi, korelasi antara penelitian pada sel atau hewan dan kemanjuran klinis kurang dijelaskan, yang mengarah pada penemuan "penanda pseudo-Q" yang sulit untuk ditentukan. kontrol kualitas dan asosiasikan dengan klinik [8-11]. Oleh karena itu, konstituen aktif dapat diketahui dari efek terminal-klinis. Faktanya, mengklarifikasi aturan metabolisme mereka secara in vivo, dan prototipe atau metabolit hulu dapat dianalisis secara terbalik, yang merupakan dasar untuk mengeksplorasi penanda-Q potensial terkait klinik.

Sifat intrinsik dan asosiasi bioaktivitas metabolit sekunder memberikan petunjuk penting untuk mengeksplorasi penanda-Q

Metabolit sekunder dalam jalur biosintetik tanaman merupakan sumber utama konstituen aktif dalam CMM, yang dipengaruhi oleh tanah, iklim, organisme simbiosis, metode budidaya, dan faktor lain selama pertumbuhan dan perkembangan tanaman, membentuk jalur biosintesis unik mereka sendiri [12] . Artinya, meskipun konstituen kimia (prekursor, intermediet, dan metabolit sekunder) tanaman dari sumber yang sama memiliki berbagai struktur, mereka sebagian besar terdiri dari unit struktural dasar tertentu dan membentuk menjadi konstituen intrinsik yang berbeda. Selain itu, pencapaian yang memadai telah dibuat dalam jalur biosintetik konstituen aktif (metabolit sekunder) CMM umum [13-15]. Misalnya, jalur biosintesis berberin, salah satu konstituen aktif C. Chinensis, termasuk dalam jalur sintesis alkaloid benzylisoquinoline. Sintesis alkaloid benzylisoquinoline dimulai dari L-tirosin, yang membentuk dua intermediet utama termasuk (S)-scoreline dan (S)-tetrahydrocolumbamine melalui reaksi enzimatik multi-langkah. (S)-tetrahydrocolumbamine kemudian diubah menjadi berberin (Gambar 1), serta konstituen aktif yang serupa secara struktural seperti coptisine, palmatine, columbamine, dan magnoflorine [16], yang mengarah ke masalah ilmiah bahwa apakah kontrol kualitas C. Chinensis dapat diwujudkan dengan mengontrol (S)-tetrahydrocolumbamine atau (S)-scoreline, perantara kunci hulu umum dari konstituen aktif C. Chinensis yang diketahui. Jika ya, dimungkinkan untuk mengkorelasikan dan mengontrol beberapa konstituen aktif hilir dengan struktur dan efek yang serupa untuk mengevaluasi kualitas CMM. Oleh karena itu, strategi pendekatan baru - "konstituen aktif ditemukan dari klinik, prototipe hulu atau metabolit konstituen aktif dianalisis secara terbalik dengan aturan metabolisme in vivo, dan konstituen intrinsik ini berfungsi sebagai penanda Q potensial", merupakan pengembangan inovatif untuk diperluas jalur penelitian saat ini dari penanda-Q CMM (Gambar 2).

Q-marker JQJTT dapat dieksplorasi dengan strategi integrasi - "Penemuan konstituen aktif klinis, Analisis terbalik transformasi metabolik dan Keterlacakan jalur biosintesis"

Saat ini, kualitas JQJTT dikendalikan oleh kualitatif dan kuantitas dari konstituen parsial dan persyaratan umum untuk persiapan, yang tidak cukup untuk mencerminkan kualitas integral dari formula, dan sulit untuk menghubungkan kualitas transmisi dan jejak obat mentah, potongan rebusan, dan persiapan. Dengan komposisinya yang relatif sederhana, metabolisme konstituen bioaktif yang banyak dieksplorasi secara in vivo, dan jalur biosintetik botani, JQJTT dapat menjadi model yang mempromosikan penelitian tentang penemuan dan validasi penanda-Q CMM.

Produksi dan kontrol kualitas sampel yang representatif dari JQJTT, dan pengumpulan serum pasien yang diberikan JQJTT

Sediaan JQJTT diproduksi dengan Coptis Chinensis, Astragalus membranaceus, dan Lonicera japonica yang memenuhi syarat mengikuti teknik dalam Chinese Pharmacopoeia edisi 2015 (volume 1). Berdasarkan standar undang-undang nasional, penentuan multi-konstituen dan sidik jari kimia dapat diterapkan untuk mengevaluasi secara lebih integral kualitas obat mentah, potongan rebusan, dan sediaan, yang memastikan bahwa hasil penelitian selanjutnya dapat dibandingkan dan dapat dilacak. Selain itu, mengikuti etika medis dan kriteria inklusi dan eksklusi, pasien dengandiabetes tipe 2diberikan JQJTT, dan sampel serum mereka dikumpulkan.

Identifikasi konstituen yang diserap dan produk metabolisme JQJTT dan analisis kebalikannya menurut transformasi

Berdasarkan metodologi yang ditetapkan, konstituen yang diserap dan produk metabolisme JQJTT ditentukan oleh UPLC-QTOF/MSE atau UPLC-Q-Orbitrap MS/MS, dan struktur senyawa yang tidak diketahui serta konstituen yang tidak sesuai dapat dispekulasikan. Selanjutnya, mengikuti strategi analisis terbalik, konstituen JOJTT yang diserap dalam darah dan aturan transformasinya dapat dispekulasikan dan dijelaskan, sesuai dengan karakteristik metabolisme struktural konstituen dan produknya (Gambar 3).

Aturan transformasi konstituen dalam JQJTT dapat dilacak mengikuti "obat mentah, potongan rebusan dan persiapan"

Dengan klarifikasi konstituen yang diserap dalam darah dan metabolitnya, konstituen dalam obat mentah, potongan rebusan, dan preparat yang terkait dengan JQJTT dideteksi oleh UPLC atau UPLC-MS/MS untuk melacak dan menganalisis terbalik dan akhirnya memastikan metabolit sekunder apa yang seharusnya difokuskan pada obat-obatan mentah atau tanaman.

Dengan klarifikasi konstituen yang diserap dalam darah dan metabolitnya, konstituen dalam obat mentah, potongan rebusan, dan preparat yang terkait dengan JQJTT dideteksi oleh UPLC atau UPLC-MS/MS untuk melacak dan menganalisis terbalik dan akhirnya memastikan metabolit sekunder apa yang seharusnya difokuskan pada obat-obatan mentah atau tanaman.

Penemuan penanda-Q potensial JQJTT oleh jalur biosintetik botani

Dengan jalur biosintetik yang diklarifikasi sebagai petunjuk, konstituen yang diserap dengan kemampuan transmisi yang berkualitas dan karakteristik yang dapat dilacak dipilih untuk menganalisis metabolit sekunder hulu atau intermediet kuncinya, yang dapat ditentukan sebagai penanda Q potensial jika bioaktif, inheren, dan mampu mentransmisikan kualitas dan dapat dilacak dan dideteksi.

Validasi Q-marker JQJTT dengan model evaluasi klasik terkait efek terapeutik

Penanda-Q potensial JQJTT dianalisis secara kualitatif dan kuantitatif dengan UPLC atau UPLC-MSMS. Mengikuti Farmakope Cina, bioassay pada batch yang berbeda dari JQJTT dilakukan dalam model hipoglikemik mapan dalam sel (model sel resistensi insulin yang dibuat menggunakan sel HepG2)[17 dan hewan (tikus yang diberi diet tinggi lemak diikuti dengan injeksi intraperitoneal dari streptozocin)[18]. Menggunakan analisis statistik multivariat, relevansi integral antara penanda-O dan aktivitas hipoglikemik dinilai dan penanda-Q JQJTT akhirnya dikonfirmasi. Pengamatan klinis retrospektif dapat diterapkan untuk memverifikasi bila diperlukan.

Untuk semua di atas, kami menggabungkan ide dan teknik umum untuk membentuk pendekatan baru terhadap penanda-Q CMM,

yang didasarkan pada "Penemuan konstituen aktif klinis, Analisis terbalik transformasi metabolisme dan Ketertelusuran jalur biosintesis", sehingga dapat memperkaya dan meningkatkan teori dan metode teknis penanda CMM'Q (Gambar 4).

Diskusi

Usulan konsepsi inovatif, Q-marker, menebus kekurangan kontrol kualitas saat ini, yang memiliki nilai akademis penting dan signifikansi praktis. Dan untuk mempromosikan revolusi dan pengembangan kontrol kualitas di CMM dengan penanda-O sebagai intinya, ide dan teknik penelitian perlu diperluas dan ditingkatkan.

Dalam artikel ini, dalam hal fakta bahwa standar kualitas CMM harus dikorelasikan dengan efek terapeutik klinis, kami mengusulkan ideologi baru bahwa penemuan penanda-O dapat dimulai dari identifikasi konstituen bioaktif dari pengamatan klinis, diikuti dengan analisis terbalik. tentang metabolisme obat in vivo. Strategi ini mengatasi cacat bahwa penelitian konvensional tentang kontrol kualitas sulit untuk dikaitkan dengan keamanan dan kemanjuran klinis, dan mencegah penelitian konvensional menjadi buta dan tidak disengaja. Proposal kami mempromosikan kontrol kualitas CMM saat ini untuk diinovasi secara ideal, dengan efek terapeutik yang pasti dan jalur biosintesis yang diklarifikasi sebagai prasyarat. Selain itu, kami harus menunjukkan bahwa strategi baru adalah eksplorasi baru, bukan penolakan metode penelitian penanda-Q CMM saat ini. Tentu saja, metode penelitian penanda-Q CMM kami memiliki keterbatasan yang tak terelakkan. Misalnya, strategi penelitian ini dapat diterapkan pada obat-obatan botani, bukan hewan atau mineral. Dan jalur biosintetik botani dan zat kimia dari subjek harus dijelaskan sebagian. Selain itu, memperoleh sampel klinis mungkin tidak nyaman untuk beberapa laboratorium. Meskipun demikian, sesuai dengan konsep, prinsip, dan tujuan awal penanda-O CMM, jalur penelitian harus beragam. Setiap strategi penelitian memiliki ruang lingkup aplikasi tertentu. Itu harus dipilih dan diubah sesuai dengan objek penelitian yang berbeda, sehingga dapat bersama-sama mempromosikan inovasi dan pengembangan teori dan metode teknis penanda-Q CMM.

Referensi

1. Liu CX, Cheng YY, Guo DA, dkk. Sebuah konsep baru pada penanda kualitas untuk penilaian kualitas dan pengendalian proses obat-obatan Cina. Obat Herbal Chin, 2017. 9: 3−13.

2. Yue SJ, Liu J, Feng WW, dkk. Sistem farmakologi berbasis diseksi mekanisme sinergis Huangqi dan Huanglian untuk diabetes mellitus. Depan Pharmacol 2017. 8: 694.

3. Gao LH, Liu Q, Liu SN, dkk. Tablet JinQi-JiangTang yang disempurnakan memperbaiki pradiabetes dengan mengurangi resistensi insulin dan meningkatkan fungsi sel beta pada tikus. J Ethnopharmacol 2014. 151: 675−685.

4. Chao M, Zou D, Zhang Y, dkk. Meningkatkan resistensi insulin dengan pengobatan tradisional Cina pada pasien diabetes tipe 2. Endokr, 2009. 36(2): 268.

5. Zhong Y, Zhu J, Yang Z, dkk. Strategi berbasis penanda-Q untuk penelitian CMC pengobatan Cina: Studi kasus saponin Panax Notoginseng. Fitomedika, 2018. 44: 129-137.

6. Liao M, Shang H, Li Y, dkk. Pendekatan terpadu untuk mengungkap penanda kualitas yang mendasari efek Alisma Orientale pada metabolisme lipid, menggunakan analisis kimia dan farmakologi jaringan. Fitomedika, 2018. 45: 93−104.

7. Shi JM, Han WL, Ye WC, dkk. Kajian kandungan kimia Corydalis yanhusuo WTWang. Nat Prod Res Dev (Chin), 2011. 23: 647−651.

8. Feng WW, Zhang Y, Tang JF, dkk. Kombinasi sidik jari kimia dengan bioassay, pendekatan yang lebih baik untuk kontrol kualitas Injeksi Safflower. Anal Chim Acta, 2018. 1003:56−63.

9. Yan D, Xiong Y, Ma LN, dkk. Proposal pembentukan pola evaluasi kualitas dan mode yang tepat untuk materia medika Cina berdasarkan kemanjuran klinis. Obat Herbal Tradisional Dagu (Chin), 2013. 44(1): 1−5.

10. Reardon S. Rumah tikus dapat merusak eksperimen: Faktor lingkungan berada di balik banyak eksperimen hewan pengerat yang tidak dapat direproduksi. Alam, 2016. 530: 264.

11. Yan D, Liu J, Wang AT, dkk. Menggali gagasan penelitian tentang mekanisme penyakit dominan dalam pengobatan tradisional Tiongkok berdasarkan pengobatan berbasis bukti. Chin J Chin Mater Med (Chin), 2018. 13: 2633−2638.

12. Zi J, Mafu S, Peters RJ. Untuk giberelin dan seterusnya! Survei evolusi (Di) metabolisme terpenoid. Annu Rev Plant Biol, 2014. 65(1): 259−286.

13. Dia SM, Liang YL, Cong K, dkk. Identifikasi dan karakterisasi gen yang terlibat dalam biosintesis alkaloid benzylisoquinoline pada spesies Coptis. Front Plant Sci, 2018. 9: 731.

14. Kojima M, Uritani I. Studi tentang biosintesis asam klorogenat dalam jaringan akar ubi jalar dalam referensi khusus untuk isolasi zat antara asam klorogenat. Fisiol Tumbuhan, 1973. 51: 768−771.

15. Moses T, Papadopoulou KK, Osbourn A. Metabolik dan keragaman fungsional saponin, intermediet biosintetik, dan turunan semi-sintetik. Kritik Rev Biochem Mol Biol, 2014. 49: 439−462.

16. Ma Y, Guo J, Mao YP, dkk. Analisis jalur biosintesis zat aktif pada tumbuhan obat dan ketersediaannya. Chin J Tradit Chin Med Pharm, 2017. 32: 2079−2083.

17. Lagu JJ, Wang Q, Du M, dkk. Peptida turunan glikomakropeptida kasein IPPKKNQDKTE memperbaiki resistensi insulin yang diinduksi glukosa tinggi dalam sel HepG2 melalui aktivasi pensinyalan AMPK. Mol Nutr Food Res, 2017. 61: 16000301.

18. Mansor LS, Gonzalez ER, Cole MA, dkk. Metabolisme jantung pada model tikus baru diabetes tipe 2 menggunakan diet tinggi lemak dengan streptozotocin dosis rendah. Cardiovasc Diabetol, 2013. 12:136-136.