来 源：谯 茹，樊启猛，贺 鹏，李海英，张伟龙，李文娇，潘 雪，贺福元．补阳还五汤抗脑卒中网络动力学研究 [J]. 中草药, 2024, 55(1): 127-137.
缺血性脑卒中是一种由于脑动脉血栓淤积，脑局部供血障碍，脑组织随即缺血、缺氧，形成局部梗死灶，引发神经功能障碍及机体损伤的疾病[1]。缺血性脑卒中具有发病率高、复发率高、致残率高、致死率高的特点，引起的生理病理级联反应可在数分钟内引起缺血核心区不可逆神经组织功能损伤，严重影响患者的身体健康和生活质量，给其家庭和社会经济带来沉重负担[2]。目前针对缺血性脑卒中的治疗，主要采取药物注射溶栓及机械介入除栓2种方法，然而这2种方法治疗时间窗窄，出血风险大，具有严格的适应证，且后遗症较多，预后效果差，临床应用范围受限[3]。
补阳还五汤出自清代医学家王清任的《医林改错·卷下·瘫痿论》[4]，作为治疗缺血性脑卒中的经典方剂之一，以气虚血瘀立论，具有补气、活血化瘀、通络的功效，临床疗效显著[5-6]。而中药复方制剂具有多成分、多靶点、多途径的特点，其活性成分的复杂性以及可调节靶点的多样性一直是方剂研究的重点和难点[7]。
目前关于中药复方成分的药物动力学研究，多按不同时序分析复方中代表性成分单次或多次给药、配伍给药等药-时曲线下面积变化，成分在不同组织的达峰浓度（Cmax）、达峰时间（Tmax）、半衰期（t1/2）等药动学参数大小[8]，简单回答药效成分在体内的分布及代谢情况，忽略成分与成分在体内分布与代谢时相互作用的动力学规律以及成分之间可能存在的君臣佐使作用关系，虽有见一成分对另一成分的体内代谢作用研究，但也未阐明作用动力学本质规律[9]。而关于中药复方的药效物质基础研究，主要集中于利用网络药理学等分析药物成分对相关靶点作用强度关系，配伍前后化学成分变化，不同提取方法对提取物成分及药理作用差异，入血药源成分差异[10]等研究。虽说明了中药组方成分在体内、体外的变化过程，提供一定的参考价值，但仍未阐明成分之间变化规律。
基于此，本课题组负责人以超分子“印迹模板”理论中的物质流量平衡原理建立网络动力学数学模型[11-12]，将成分或靶点都视为网络节点，对应的质量浓度为Ci，各节点之间相互连接，对于含n个节点的网络体系，即可构成二维n×n拓扑网络，用平衡常数（作用系数）Kij或Kji表示节点之间的作用关系，解释为第i节点对第j节点的作用或第j节点对第i节点的作用（图1）。若体内各节点的浓度达到平衡，各节点流量的增减取决于该节点的质量浓度和其他节点的质量浓度，为正、负2种作用方式的代数和，按多中心同时展开，多节点同时考虑，由此可推出生物代谢的数学量变规律，即各节点AUC∞与K乘积的代数和等于各节点成分的初始质量浓度之和，可获得各节点质量浓度通解表达式为
由此可建立AUC¥、K与初始质量浓度的n元线性方程组矩阵，经改变各节点的浓度构成，通过克莱姆法、逆拉氏变换等一系列计算后，即可解得矩阵系数A(K)，进一步计算即可得成分间的K[13]。
本研究以补阳还五汤成分的网络动力学研究为切入点，研究补阳还五汤成分与成分之间的作用关系，锁定主要药效成分，阐明中药多成分组合的量变规律及作用强度关系，以期为包括补阳还五汤在内的中药复方组分优选以及制剂制备提供理论支撑。
1 补阳还五汤中成分含量及MCAO大鼠血浆中成分含量测定结果
补阳还五汤药液、对照品给药后血浆以及空白血浆总离子流图见图2。40组补阳还五汤中20个成分的含量结果见图3，40组补阳还五汤最后1次给药前后血浆中毛蕊异黄酮葡萄糖苷、藁本内酯等20个成分的含量结果见图4。结果显示各批补阳还五汤中所含成分数目和含量不相同，给药后大鼠体内的成分数目及含量也存在一定差异。这可能与中药成分随域、随时、随株变化相关，从而导致不用批次间中药材成分含量的差异性。但其整体“印迹模板”存在相似性，即不同批次的补阳还五汤质量稳定，宏观上表现出不同批次的药物药理作用相同[16]。
2 补阳还五汤入血成分网络动力学平衡常数
补阳还五汤入血20个成分的网络动力学平衡常数见表2。平衡常数绝对值越大，成分-成分间的作用速度越快、影响越大、联系越紧密[17]。正负表示作用的方向，作用为负，表明成分与成分之间为拮抗作用；系数为正，表明成分与成分之间为促进作用，二者可能形成了超分子[18]。根据表2结果，以藁本内酯为例，藁本内酯对丁烯苯酞、洋川芎内酯C、3-羟基-9,10-二甲氧基紫檀烷、洋川芎内酯H、洋川芎内酯I的作用方向为正，对其他成分作用方向为负，且对洋川芎内酯C（71.75）的正向作用强度最大，对洋川芎内酯A（−87.95）负向作用强度最大，对阿魏酸（−3.16）的影响最小；同理可知其他成分对除此成分的作用方向与强度大小，从而解析各成分之间的作用关系。
依据平衡常数计算结果可知，产生正向作用的有10个成分，按作用大小排序为异黄芪皂苷I（970.51）＞琥珀酸（934.39）＞刺芒柄花苷（916.91）＞洋川芎内酯H（729.49）＞洋川芎内酯I（637.18）＞香草醛（377.03）＞丁烯苯酞（273.81）＞苦杏仁苷（236.82）＞氧化芍药苷（102.15）＞3-羟基-9,10-二甲氧基紫檀烷（52.19）；
产生负向作用的为另外10个成分，按作用大小排序为黄芪皂苷I（−3110.90）＞洋川芎内酯C（−599.52）＞阿魏酸（−568.56）＞羟基红花黄色素A（−532.92）＞藁本内酯（−527.63）＞胡萝卜苷（−513.75）＞洋川芎内酯A（−139.03）＞毛蕊异黄酮（−128.45）＞芒柄花素（−117.36）＞毛蕊异黄酮葡萄糖苷（−92.06），由此可知黄芪皂苷I、异黄芪皂苷I等对成分群间的网络影响较大，推测其可能对补阳还五汤成分群的体内过程的贡献程度较大，在入血成分中作用最强，为主要药效成分。这2种成分主要来源于黄芪[19]，这也与补阳还五汤中黄芪为君药相印证。
通过计算20入血成分之间的相似度（图5）发现，各成分之间的相似度均较小，说明各成分在体内代谢速度不近相似，表明成分与机体作用的方式与路径存在一定差别。
讨论
补阳还五汤是目前广泛用于治疗缺血性心脑血管疾病和脑卒中致残的中药复方制剂[20]，其药理、药效和质量标准已有较多的研究和报道。补阳还五汤作为一种中药复方制剂，其进入体内后发挥药效的物质基础有可能是药物原型、代谢产物[21]，甚至是药物成分彼此之间形成成分簇的巨复分子体[22]。
目前对于中药复方物质基础的理论研究集中于网络药理学研究，实验研究集中于药效成分分析、药效组分分析或代谢物分析[23]，将2种方法结合起来即可有效阐明中药复方的药效物质基础。但这2种方法都忽略了中药成分进入体内后由于结构相似或药效基团碰撞、药效成分吸收与消除等作用的动力学过程。同时，中药复方相较于单成分化学药的优点就在于配伍用药，利用不同药味之间的君臣佐使、升降浮沉性质，但整方药研究起来难度大，化学成分多，各物质成分含量差异大，体内外活性成分不一致，难以确定真正的药效物质成分，且单一活性成分难以体现中药复方用药内涵，极大地限制了中药复方的发展。
本课题组负责人构建的超分子“印迹模板”网络动力学平衡常数模型即可解决这一问题，获得复方各成分之间效应作用大小、活度系数正负号等，从而获得各成分的作用强度、作用和反作用方向、单位作用能力等表征药物效应体系作用程度的参数，解析各成分作用强度关系，揭示成分之间量-量作用关系，反映印迹作用强弱，确定成分之间的“君臣佐使”作用关系[22]。但需注意的是中药各成分中效应系数大者不一定代谢时间长，代谢时间长者不一定效应系数大，整体效应应向代谢时间长且效应系数大者靠近。
本研究通过建立的网络动力学数学模型，计算出补阳还五汤中20个成分的网络动力学平衡常数，确定黄芪皂苷I、异黄芪皂苷I、琥珀酸、刺芒柄花苷、洋川芎内酯H、洋川芎内酯I、洋川芎内酯C、阿魏酸、羟基红花色素A等为补阳还五汤复方中作用强度最大的几种成分，其中黄芪皂苷I、异黄芪皂苷I、刺芒柄花苷主要来源于黄芪，琥珀酸来源于地龙，但目前未见这几种外源性成分的药理作用研究。
其中内源性琥珀酸作为琥珀酸脱氢酶的底物，在维持细胞结构完整性方面发挥作用。研究表明，TP53诱导的糖酵解调节磷酸酶（TP53-induced glycolysis regulatory phosphatase，TIGAR）可通过调控琥珀酸脱氢酶从而上调琥珀酸，对神经元中线粒体功能产生保护作用，减轻脑损伤[24]。
洋川芎内酯H、I、C来源于当归和川芎，研究表明洋川芎内酯H可通过激活磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）-蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）通路，抑制核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）的表达，从而减少神经细胞凋亡[25]；洋川芎内酯I可能通过激活环腺苷酸反应元件结合蛋白（cyclic-AMP response binding protein，CREB）通路，增加糖氧剥夺/复氧大鼠脑皮层神经元细胞线粒体电势，调控活性氧和三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）的生成，抑制肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、IL-1β等炎症因子的表达及NF-κB、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）磷酸化，从而保护神经元细胞[26-27]。
阿魏酸来源于当归和川芎，可通过抑制NF-κB p65核转位减轻缺血再灌注大鼠脑神经细胞炎症反应，抑制p38 MAPK通路，保护星形胶质细胞，维持脑部正常形态[28-29]。羟基红花色素A作为红花的主要药理活性成分之一，可对脑缺血大鼠发挥抗炎、抗氧化、维持血脑屏障结构和功能完整性的作用[30-31]。
同时，补阳还五汤中的大部分化学成分由于结构单位过大以及脂溶性过低等特性而难以透过正常环境下的血脑屏障，但其中的一些小分子物质，如绿原酸、芒柄花素、羟基红花色素A等可透过正常环境下的血脑屏障，且当使用芳香开窍药冰片时，又可引药上行，增加其在脑组织内的浓度，增强治疗效果[32-33]。也有研究表明活血行气药川芎可促进芍药苷、松果菊苷、天麻素等苷类物质进入血脑屏障，这可能与川芎中藁本内酯、洋川芎内酯A、洋川芎内酯I等药理活性物质抑制P-糖蛋白、多药耐药蛋白1表达有关[34]。
本研究通过对网络动力学关键问题的深入分析，阐明中药成分之间复杂关系以及化学成分对药效作用贡献的大小，将会对中药的有效性、安全性和新药研究等，对推动中药国际化、科学化和标准化产生重大影响。网络动力学方法不仅为中药复方关键成分群筛选、多成分配伍用药与复方药味加减提供可测可算的实验方法与依据，也为下一步进行体内超分子成分群与靶点群网络动力学研究与实验结果验证奠定基础，同时给中药复方的数字化、现代化研究提供新方法。
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