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名优中成药二次开发的策略与实践
——以参芎葡萄糖注射液和安宫牛黄丸为例*

2019-02-12曾河坤

世界科学技术-中医药现代化 2019年9期
关键词:参芎牛黄丸安宫

曾河坤,聂 红**

(1. 广东省药效物质基础和创新药物研究重点实验室 暨南大学 广州 510632;2. 教育部中药现代化与创新药物研究国际联合实验室 暨南大学 广州 510632)

中成药是指在中医药理论指导下,针对某种疾病或某一类疾病的预防或治疗需求,以中药材为原材料,按照既定的处方与制剂工艺加工形成的,用于临床治疗的中药制品。据国家统计局统计,我国的中成药产量从2013 年的272.05 万吨上升到2017 年的383.61 万吨,中成药制造高科技产业主营业务收入也已从2013 年的5022.59 亿元上升到2016 年的6748.31亿元,2017 年下降至5505.18 亿元,占医药制造业高技术产业总主营业务收入的20.3%,间接效益达200亿元。

名优中成药二次开发是针对目前已上市的名优中成药,围绕药品质量、临床用药存在问题或影响因素等进行深入研究并取得成果[1],该成果可以用于修订说明书、制定质量标准、扩大适应症范围等方面。据统计,2004 年市场上年销售额超亿元的中药制剂中,90%以上都属于二次开发品种[2]。张伯礼等人曾提出名优中成药二次开发的常用模式,主要包含以下五种策略导向[3]:

(1)临床导向:基于临床循证评价,提供更多的安全性和有效性的临床证据。例如在一项于国内88 家医院进行的共有3500 多位患有不同心肌梗死情况的患者参与的芪参益气滴丸对心肌梗死二级预防的随机临床研究中,在比较了芪参益气滴丸与阿司匹林的临床有效性及安全性后,发现芪参益气滴丸在心肌梗死二级预防方面的临床应用价值高于阿司匹林[4]。

(2)药理导向:以网络药理学为平台,结合文献分析与动物、细胞实验,阐明名优中成药作用机制。例如在芪参益气滴丸给药后对心肌梗死大鼠的影响研究中,通过网络药理学方法对通过基因芯片筛选出的靶基因以及相应文献进行了分析,总共挖掘出包括3个源自降香的新成分(反式橙花叔醇、(3S,6R,7R)-3,7,11-三甲基-3,6-环氧-1,10-十二碳烯-7-醇、(3S,6S,7R)-3,7,11-三甲基-3,6-环氧-1,10-十二碳烯-7-醇)在内的12个芪参益气滴丸的主要有效成分,以及主要有效成分中人参皂苷和丹参素的共同作用靶点JUN、MAPK8 和MAPK3,以及通过包括免疫炎症、血管生成、心室重构和心肌修复、能量代谢发挥抗急性心肌梗死作用在内的共16 条信号通路。该研究结果阐述了芪参益气滴丸对心肌梗死模型大鼠的保护作用的多组分、多靶点、多通路的特点[5]。通过观察复方丹参片对结扎冠状动脉前降支再灌注造模的心肌缺血大鼠的心脏切片以及相关蛋白和基因的检查结果,发现复方丹参片可以通过调节心肌酶保护心肌细胞、减少再灌注损伤区域、提升自由基清除能力,以及通过激活Akt-eNOS 信号通路抑制细胞凋亡等发挥其抗心肌缺血再灌注损伤的疗效[6]。

(3)安全导向:对中药注射剂、不良反应发生率较高的中成药与含有毒中药材的中成药进行安全性评价。如参麦注射液对冠心病致慢性心衰患者的安全性与有效性临床研究中,通过对8所三甲医院内共240位冠心病致慢性心衰患者临床随机使用参麦注射液或安慰剂后的疗效进行观察,并通过6分钟步行试验、SF-36生活质量评估、中医症候积分、左心室射血功能得分以及B 型利钠肽水平对患者病情进行评估,发现参麦注射液对冠心病致慢性心衰患者病情控制与心脏恢复方面疗效显著,且通过检测肝肾系数与分析统计不良反应结果,确认了参麦注射液在临床使用过程中具有良好的安全性[7]。在对含有毒中药材朱砂、雄黄的名优中成药安宫牛黄丸对大鼠脑缺血再灌注模型的疗效与安全性研究中发现安宫牛黄丸可通过抑制脑中动脉结扎再灌注造模大鼠的氧化/氮化应激介导的基质金属蛋白酶,保护大脑血管内皮细胞间致密蛋白,从而减少缺血再灌注区域,发挥神经保护作用。与此同时,研究者还发现如连续使用安宫牛黄丸一周会导致少许砷在血液与器官富集,但并未影响肝肾功能。此外,去朱砂、去雄黄或去朱砂、雄黄的改良版安宫牛黄丸与含朱砂、雄黄的安宫牛黄丸相比,其神经保护作用较弱或无神经保护作用,而单独使用汞或砷也不具有神经保护作用[8-9]。

(4)质量标准导向:以提升质量标准为导向,建立更科学严格的质量标准。如在快速鉴定复方丹参滴丸有效成分的研究中,通过核磁共振、氢谱定量法等对复方丹参滴丸内丹酚酸类、人参皂苷类以及冰片类有效成分同步进行定量分析,建立了新型快速的同步检测复方丹参滴丸的质控方法,消除了因为检测方法不同而导致的活性成分标准差异[10]。

(5)工艺导向:以优化制药工艺品质为导向,实现中药工业技术创新驱动。如在对丹红注射液生产工艺改进的过程中引入了“质量源于设计”的理念,通过蒙特卡洛模拟法为丹红注射液的生产工艺建立包含所有涉及生产元素的可控范围在内的设计空间,并在设计空间内确定了丹红注射液的关键工艺为提取、醇沉以及活性炭吸附。该工艺改进方法将有利于稳定丹红注射液的生产质量,有助于丹红注射液在未来通过美国FDA的新药审批流程[11]。

在中成药的临床应用中,还存在着许多“老药新用”的现象。“老药新用”又称药物重定位(Drug Repurposing/Repositioning),指对于已应用于临床的药品或者目前尚未上市但药物结构与生物活性明确的药品,通过研究扩大该药品的适应症范围或发现该药品的新作用靶点[12]。研究调查表明,美国FDA 批准的新药中,约有70%-80%为已经批准药物扩大适应症的改良型新药[13]。“老药新用”的经济价值在于拓宽了现有产品的适应症范围,而在审批新适应症方面无需重复进行安全性与质量方面研究,大幅度降低审批难度与审批成本[14]。目前中成药“老药新用”研究主要集中在中药活性成分研究、扩大适应症、中药结构与剂型改变等几个方面,其中扩大适应症研究目前大多需要依据传统中医理论来进行推断阐释和进一步验证[15]。

以下将以本课题组对参芎葡萄糖注射液(国药准字H52020703)以及安宫牛黄丸(国药准字Z44020047)的二次开发为例,探讨名优中成药的二次开发策略与实践。

1 参芎葡萄糖注射液的配伍安全性研究

参芎葡萄糖注射液为贵州景峰注射剂有限公司生产的小输液制剂,主要成分为丹参素与盐酸川芎嗪,主要用于治疗闭塞性脑血管疾病及其他缺血性血管疾病。该注射剂临床应用广泛,疗效显著,但也存在偶发不良反应事件。自该药物上市起至2015年,在重庆市内共发生了529 例疑似注射“参芎葡萄糖注射液”后产生的不良反应事件,其中就包括了61 例合并用药不良反应事件[16]。课题组分析了参芎葡萄糖注射液在临床上的具体合并用药情况后发现,参芎葡萄糖注射液在药物配伍相容性、安全性以及体内代谢方面需要进行进一步实验研究再确认。经过文献调研与数据综合分析,发现参芎葡萄糖注射液在临床上最常与6 种注射液进行合用而疑似出现安全隐患,即左氧氟沙星氯化钠注射液、注射用头孢哌酮钠舒巴坦钠、前列地尔注射剂、右旋糖酐40 葡萄糖注射液、骨肽注射剂以及甘油果糖氯化钠注射液。课题组采用等温滴定量热法等方法分别考察参芎葡萄糖注射液与上述6 种最常合用药物之间的相互作用,并以吉布斯自由能参数结果判断溶合反应类型,同时通过对比不同注射剂混合前后高效液相色谱图、pH 值、不溶性微粒数等特征信息对注射液配伍风险进行综合评价。结果发现参芎葡萄糖注射液与左氧氟沙星氯化钠注射液、注射用头孢哌酮钠舒巴坦钠、前列地尔注射剂、骨肽注射剂、甘油果糖氯化钠注射液联用时滴定液的吉布斯自由能均小于零,提示每组两种注射剂之间会发生自发性结合反应,因此在合用时需要注意该自发反应导致的药物不良反应,而与右旋糖酐40葡萄糖注射液联用时吉布斯自由能大于零,提示该两种注射剂之间不会发生结合反应,即该两种药物联用时,不会因为成分发生结合而产生药物不良反应[17]。

为研究参芎葡萄糖注射液在人体内单次使用与多次使用时,其主要成分丹参素与川芎嗪在体内分布情况,进一步了解该注射液的安全性与有效性。课题组采用高效液相色谱法(HPLC)对参芎葡萄糖注射液、丹参素溶液、川芎嗪溶液在大鼠体内单次给药与多次给药后,不同药物在心、肝、肺、脾、肾、脑、肌肉、脂肪等组织内的代谢情况进行探究。研究结果显示参芎葡萄糖注射液中活性成分川芎嗪在心脏内分布明显高于川芎嗪溶液,而两者在脑中分布相差不大。此外,随着时间推移,参芎葡萄糖注射液内活性成分川芎嗪可以在各器官内逐渐代谢,而川芎嗪溶液中川芎嗪会首先在脂肪组织内富集,然后再进一步代谢。因此,与川芎嗪溶液、丹参素溶液相比,参芎葡萄糖注射液在各器官代谢情况良好。由于参芎葡萄糖注射液中活性成分更容易富集在心脏内,因此该注射液可能存在治疗心血管疾病的功效[18]。

2 参芎葡萄糖注射液的扩大适应症及作用机制研究

临床研究发现,参芎葡萄糖注射液可以联合尿激酶静脉溶栓治疗急性心肌梗死,疗效确切且具有临床意义[19-20]。此外,参芎葡萄糖注射液对急性心肌梗死冠脉介入治疗后心室重塑也有良好的抑制作用,明显改善心室功能[21-22]。根据上述临床研究文献以及前期工作基础,课题组通过建立异丙肾上腺素致大鼠急性心肌梗死模型和体外阿霉素诱导的心肌细胞损伤模型。从动物实验与细胞实验验证参芎葡萄糖注射液对急性心肌梗死的治疗作用,研究结果发现,参芎葡萄糖注射液可以缩小由异丙肾上腺素诱导的急性心肌梗死大鼠模型的心肌梗死面积,降低心肌肌酸激酶、乳酸脱氢酶、心肌肌钙蛋白I 以及脑钠素的含量,保护心肌细胞,抑制心肌损伤,促进心功能恢复正常;而在阿霉素引起的心脏细胞实验中,参芎葡萄糖注射液可以显著减轻细胞内钙超载,并对细胞活力有一定的改善作用[23-24]。该研究结果与参芎葡萄糖注射液用于心肌梗死的临床研究相一致,对参芎葡萄糖注射液扩大适应症研究提供了理论依据。在此基础上,课题组根据在该研究中发现的现象,提炼出了几个科学问题并进一步凝练出科学假说,申请并获批了国家自然科学基金面上项目“基于自噬信号通路研究参芎注射液抗MIR 及心律失常的分子机制”(项目编号:81673634),目前项目研究正在进行中。

3 安宫牛黄丸的扩大适应症及作用机制研究

安宫牛黄丸出自清代吴瑭著作《温病条辨》,源自改良后的牛黄清心丸,为广州白云山中一药业有限公司中药大品种(国药准字Z44020047),主要成分包括牛黄、郁金、犀角、黄连、黄芩、山栀、朱砂、雄黄、冰片、麝香、珍珠等十一味药材,可清热解毒、镇惊开窍,临床广泛用于脑出血、中风昏厥、高热症、脑炎、脑膜炎、中毒性脑病及败血症等的治疗[25],但在引发这些严重并发症的基础性疾病如高血脂、动脉粥样硬化等的防治方面缺乏科学探究与临床案例。在对安宫牛黄丸的常用临床适应症范围进行归纳总结后,课题组认为探究安宫牛黄丸对动脉粥样硬化的早中期防治作用存在重要意义。该实验分为两步进行:首先是利用高脂饮食联合维生素D3 制备大鼠动脉粥样硬化模型,采用小剂量间断给药的方法并通过统计超声、组织病理染色切片、比较主动脉中膜厚度,发现安宫牛黄丸可以显著地改善动脉粥样硬化。动脉粥样硬化与血小板最大聚集率呈正相关,而实验发现安宫牛黄丸可以显著改善该指标,抑制血栓形成。可以调节血清中胆固醇与脂蛋白的含量,显著改善大鼠的高血脂情况,还可能从控制炎性反应、改善脂质氧化等多方面改善动脉粥样硬化。通过对比对照组、模型组与给药组主动脉切片病理染色结果与大鼠主动脉透射电镜结果,发现安宫牛黄丸能明显改善主动脉动脉粥样硬化病理变化,还可以通过抑制心肌细胞凋亡发挥心脏保护作用。因此,以上实验研究结果表明安宫牛黄丸可以从降脂、抗炎、抗氧化等方面发挥抗动脉粥样硬化作用,同时还可以通过抑制心肌细胞凋亡,改善心脏病理状况,发挥心脏保护作用[26]。目前已根据该实验结果成功申请并获授权发明专利1项:“中药组合物在制备治疗动脉粥样硬化的药物中的应用”[27]。

为了进一步研究安宫牛黄丸在抗动脉粥样硬化方面的影响及作用机制,前期研究表明,安宫牛黄丸在防治动脉粥样硬化病变方面可能与降低斑块附近的炎性反应相关。因此研究组选用转基因小鼠制备动脉粥样硬化模型,评价安宫牛黄丸对转基因小鼠动脉粥样硬化的防治作用,并探讨其可能的作用机制。课题组通过对实验动物主动脉根部切片进行病理学与组织学分析,以及对血糖、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇与高密度脂蛋白胆固醇比值、T17/Treg 比值等检测确定造模成功后进行实验研究。结果发现:在血清中血脂相关生化指标检测中,发现高剂量安宫牛黄丸对于正常组与实验组小鼠的血清中低密度脂蛋白胆固醇与高密度脂蛋白胆固醇比值无太大影响,即安宫牛黄丸并非通过调节血脂相关生化指标调控动脉粥样硬化病变;而使用流式细胞仪分析了不同组别动物脾脏中T17 细胞与Treg 细胞的情况后发现,安宫牛黄丸可以显著调节和维持T17/Treg 平衡;在对主动脉血管中炎性相关因子、趋化因子及其受体以及细胞黏连分子等促炎性细胞因子与抑炎性细胞因子的相关基因表达水平检测中发现,安宫牛黄丸可以通过调节主动脉促炎性细胞因子与抑炎性细胞因子表达水平,降低动脉粥样硬化对于主动脉的炎性影响。通过对不同组别的主动脉根部切片进行的切片染色分析,发现安宫牛黄丸能够有效降低炎性细胞浸润。因此,安宫牛黄丸可以通过调节脾脏内Th17/Treg平衡、抑制血管内慢性炎症以及延缓动脉斑块发展几个方面降低早中期动脉粥样硬化病变,发挥其多通路、多靶点抗早中期动脉粥样硬化作用[28]。

4 讨论与总结

中医药是中华民族的瑰宝,其中大量宝贵的防治疾病的方法至今仍然护佑着国人的健康。中成药为中医药防病治病提供了极大便利,随着中药现代化的不断推进,国家政策的鼓励与支持,名优中成药的二次开发势在必行。

名优中成药的二次开发模式,如临床导向、药理导向、安全导向、质量标准导向和工艺导向等方向,是目前名优中成药二次开发的常用策略。本课题组在案例中主要以安全导向与药理导向两个方面为主进行名优中成药二次开发的阐述,通过对药物进行安全性与有效性再确认,为该药物的临床应用或药物优化提供实验证据。如本课题组还通过分析临床案例与中药绞股蓝的临床使用特点,通过动物实验证实绞股蓝总苷片可通过调节脂代谢、减轻肝损伤及降低氧化应激反应等多途径发挥药物对脂肪肝模型大鼠的保护作用[29]。该研究为绞股蓝总苷片的扩大适应症研究提供了新的思路和实验证据。

同时,对名优中成药的安全性与有效性的再确认研究不仅能够为该中成药的临床应用提供更多的实验研究证据,降低患者不良反应的风险,临床研究结果也有利于向社会提供药物有效性的循证依据,提升名优中成药的信誉度,同时还能为厂家保护自身专利药品提供实验证据。如本课题组为名优中成药“抗妇炎胶囊”进行了药理学实验研究,不仅验证了该药物对于酚类粘液致雌性大鼠宫腔黏连损伤有明显的改善作用,还探索了该药物的具体作用机制[30],为产品扩大适应症及申请专利保护提供了实验证据[31]。此外,在研究中发现的风险因素也能帮助中成药生产厂家在药物改进方面指明方向,有利于厂家对该中成药进行进一步开发和优化。如课题组通过对仙灵骨葆胶囊的衍生药物抗骨疏胶囊的两种提取物进行分析,通过动物实验证实其中一种胶囊提取物药效比等剂量仙灵骨葆胶囊更强,提示该胶囊可在达到同等药效的情况下降低原用药剂量[32]。

此外,中成药在临床上“老药新用”的情况也屡见不鲜。目前常见的有中药结构与剂型改变、扩大适应症等。例如课题组在研究中药苦参提取物的过程中,发现了氧化苦参碱具有显著抗过敏性接触性皮炎导致的非组胺依赖性瘙痒的疗效[33],并在此基础上将剂型从溶液改为微凝胶,不仅延长了止痒效应时间,同时也可以相对减少氧化苦参碱的使用量[34],目前正在尝试改成更加方便使用的剂型,该研究更改了原中药活性成分的剂型,不仅可以降低在药物生产过程中的原料消耗,还能降低生产成本。中成药扩大适应症大多需要依据传统中医理论进行推断阐释,而在实践过程中也可以根据临床上的“老药新用”情况进行合理推断找到研究方向。如课题组根据参芎葡萄糖注射液的临床“异病同治”及“老药新用”情况以及前期临床及实验结果的综合分析,最终确定以急性心肌缺血作为该药扩大适应症研究的方向,而在进行安宫牛黄丸的扩大适应症研究时,则是通过综合了安宫牛黄丸自身特点,以及对其适应症的基础性疾病进行归纳总结之后,确定了扩大适应症研究方向。随着世界各国对药品监管的力度不断加大,从新药开发到投入市场应用过程往往十分漫长,开发投入也变得十分庞大,从而导致新药入市时价格高昂,而二次开发拥有开发周期短、开发成本低的特点,不仅能缩短患者获得治疗的时间,还可能降低患者的治疗成本,提升患者的生活质量,减轻社会资源的负担。

综上所述,名优中成药二次开发的系统性策略主要为张伯礼等人提出的以核心技术体系为主导的5项二次开发常用策略,可产生巨大的社会效益和经济效益。本课题组以参芎葡萄糖注射液与安宫牛黄丸的二次开发为例,详细阐述了以药理导向、安全导向以及扩大适应症研究等为主的名优中成药二次开发过程。不仅能提供药物有效性的依据为临床应用提供证据,提升中成药信誉度,同时还能为厂家保护自身专利药品提供实验证据和设置技术壁垒,而在研究中发现的风险因素也能在下一步药物改进方面为研发指明方向。扩大适应症研究的策略不仅能为新适应症的患者尽早提供新的有效治疗方案,还可能降低患者治疗成本,减轻社会负担。因此,推广名优中成药的二次开发需要国家及行业政策制定者、广大科研工作者和药品生产厂家统一共识,凝心聚力,共同为广大人民群众的健康保驾护航。

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