药物代谢举例—天然活性成分代谢

天然人参皂苷难以吸收
胃肠道代谢
胃中可发生水合及糖苷键水解 肠道大量发生糖苷键水解（菌群）
胃肠道代谢产物（次级人参皂苷及苷元） 含糖少、脂溶性强、渗透性好、溶解度 降低，多为外排转运体P-gp等底物，可 吸收进入体循环
次级人参皂苷及苷元 可能是药理活性物质
人参皂苷类药物
今幸胶囊（保健食品）
- H2O - 2H2O - 3H2O - 4H2O
m/z 665 m/z 647 m/z 629 m/z 611
+MS2(812.6)
m/z 673
794.6
8000 6000 4000
M9
665.5 647.5 629.5 776.6 405.5 673.6 611.5 500 600 758.5 691.6 700 812.6
+ NADPH + GSH
13.0, M8 + NADPH + GSH ketoconazole (1 µ M)
O OH
x10
m/z 784.6
HO
Biblioteka Baidu
B
m/z 784.6
O O
C
13.0, M8
m/z 812.6
2
0 x10 6 6 4 2 0 6 x10 6 4 2 0
－ NADPH + GSHEE
O O
H
20(R)-Rg3
HO
人参皂苷C-K
代谢产物鉴定研究流程
体外代谢：

代谢产物分析：


微粒体、S9、胞浆、细胞、匀浆、重组酶 捕获试剂（GSH、GEE、NAC、甲氧胺） 化学抑制剂
精确质量信息、质量亏损过滤
质谱裂解途径 色谱行为
代谢途径
体内代谢：
药物


动物/人体给药
尿、粪、血浆、胆汁收集
M3-2
150 200 250 300 350 400 450 m/z
Intens. 4 x10 4 3 2 1
+ MS2(491.4) E
HO O O
159.0
473.3
HO O O H H
Intens. x10 4 1.0 0.8 0.6 0.4
+ MS2(491.4) F
157.0
HO O O
490 490 490 494 490
Time
代谢产物结构鉴定——MS/MS
Intens 8 x10 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 100 Intens. 4 x10 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 100 150 200 250 300 350 400 450 m/z 143.1 191.1 419.4 150 200 250 300 350 400 450 m/z 143.0 191.0
代谢位点 催化酶表型 反应性代谢物
代谢产物结构鉴定：

代谢物对照品合成：

化学合成
NMR（一维、二维） 高分辨质谱
微生物转化
肝组织匀浆过滤
匀浆液
9000g离心，S9
高速离心，Microsome 和Cytosol
PPD肝微粒体代谢物谱
HLMs + NADPH
20 metabolites
HLMs - NADPH
药物代谢途径举例
天然活性成分代谢
2016-12-17
人体——一个开放系统
疯狂戴夫的院子
化学异物
化学异物处置
化学异物
代谢产物
排泄
代谢
分布
吸收
生物转化图鉴
I相代谢——极性基团引入或暴露（氧化、还原） II相代谢——极性分子引入、反应性基团的屏蔽
葡萄糖醛酸结合 硫酸结合 氨基酸结合 乙酰化 甲基化 谷胱甘肽结合
O HO NH2
O NH H N O OH
SH
O
其他——水解、肠道菌群 主动转运——阻止进入或促进代谢及排出
酶促反应
天然活性成分——结构、性质多样性
天然活性成分的摄入
（一）人参皂苷代谢
结构特征
极性强、水溶性好 包含多个糖苷键
分子量大、透膜困难
手性中心多 主要由C、H、O组成
150
200
250
300
350
400
450 m/z
M2-1, M2-2
HO O H H O O
+ MS2(491.4) C
HO
473.4
+MS2(491.4) D
HO O
473.4
455.4
HO
HO
455.4 437.4
O
H O
2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 100
437.4
HO
143.1
M3-1, M3-3, M3-4
476
Combined Metabolite Peaks (Found Expected Peaks only) [Analyte] 100
9.08e3
80
粪
%
粪
476 572 556 597 572 490 490 556 492 636 494 476 476 476
M1-4
80
PPD
460 474 476 14.00 Time 1.88e4
F：大鼠（28%，25 mg/kg） 犬（55%, 8 mg/kg） 代谢物形式经胆汁从粪便排泄
HO OH H H
抗抑郁 F：大鼠（31%，25 mg/kg） 犬（9.6%, 8 mg/kg） 代谢物形式经胆汁从粪便排泄
HO OH H
H
参一胶囊（抗肿 瘤） 血浆中无Rg3， 主要为代谢产物 代谢物形式经胆 汁从粪便排泄
D
m/z 812.6
+ NADPH + GSHEE
E
14.5, M9
5 10 15 20 25 Time [min]
SH NAC
human hepatocytes + PPD
21 metabolites
human hepatocytes - PPD
M1: + 16
M2: + 14
M3: + 30 M4: + 32
M5: + 48
M6: + 34
M7: + 16 + 176
PPD体外代谢种属比较
Metabolite M1-1 M1-2 M1-3 M2-1 M2-2 M3-1 M3-2 M3-3 M3-4 M3-5 M3-6 M4-1 M4-2 M4-3 M4-4 M4-5 M5-1 M5-2 M5-3 M5-4 509 493 491 475 m/z 477 Retention time (min) 18.7 19.2 19.8 19.1 19.7 11.9 14.0 14.8 15.3 17.4 18.9 11.3 14.4 15.4 17.0 17.8 5.9 6.8 7.7 8.9 human + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + monkey + + + + + + + – – – – + + + + + + + + + dog + + + – – + + + + – – + + + – + + + + + rat + + + + + – + + + + – + + + + + + + + + mouse + + + + – + + – – – – + + + + + + + + +
100 652
Time 5.12e3 16.00
0 Combined Metabolite Expected Peaks only) [Analyte] 12.00 6.00 Peaks (Found 8.00 10.00 100 652
M7-1
80
胆汁
M7-2
652 668 572 668 572
455.3
HO O HO O H H
455.3 437.3
HO
473.3
141.0 0 100 150 200 250 300 350
419.3 400 450 500 m/z
O
0.2
191.0 100 150 200 250 300 350 400 450 500 m/z
HO
M3-5
0.0
M3-6
+ MS2 (477.4) A
HO O
HO 441.3 HO O H 459.3 423.3 HO
Intens. 4 x10 3 2 1 0
+ MS2 (475.4)
HO
B
439.4
457.4
HO O H
HO
O
421.4
143.1 O
M1-1, M1-2, M1-3
HO O H
100 Intens. 4 x10 2.5
3000
619.5 601.5 637.5
m/z 673
766.5 748.5
M8
423.5
2000
730.5
712.5
+ 2H m/z 511 - H2O + H - 2H2O - 3H2O - 4H2O
OH - 2H2O - 3H2O - 4H2O
1000 308.1 0 200 300 400 500 405.5
HO
HO OH H
H
PPD
HO O H
HO
H
13C
NMR
HO M1-2
2D NMR (CDCl3, 400 MHz)
1H-1H COSY
HSQC HMBC ROESY
代谢产物结构鉴定——NMR
400 MHz M3-6：CD3OD
Rh2, M1-3, M1-5,
M3-6, M3-10, M3-11: C5D5N
目的：为临床前药 动学和安全性评价 研究动物种属的选 择提供参考
代谢过程无明 显种属差异
PPD大鼠体内代谢物谱
ESI(+)
Combined Metabolite Peaks (Found Expected Peaks only) [Analyte] 100
ESI()
M1-2
476
M1-3 1.07e4
HO HO HOH2C
OH O O 20(S)-Rh2 HO 20(S)-原人参二醇 OH OH HOH2C O OH OH OH O HO OH H HOH2C H O O OH H OH
抗肿瘤、抗 类风湿性关 节炎 血浆中无 PPD 代谢物形式 经胆汁从粪 便排泄
HO HO HOH2C
OH m/z 441 - 2H2O - 3H2O - 4H2O - H2O + H - 2H2O - 3H2O m/z 794 m/z 776 m/z 758
2000 0 200 300
423.5 441.5
400
HO
800 m/z
m/z 423 m/z 405
代谢产物结构鉴定——NMR
1H
NMR
代谢产物结构鉴定——MS/MS
m/z 691
Intens.
- H2O - 2H2O O HO HO HO H NH2 H m/z 441 O
+ 2H O NH HN S O OH
- H2O - 2H2O - 3H2O - 4H2O
m/z 637 m/z 619 m/z 601 m/z 583
+ MS2(784.6)
583.5
691.5 673.5
m/z 766 m/z 748 m/z 730 m/z 712
511.5
441.5 600
HO
700 m/z
m/z 423 m/z 405
m/z 691
Intens.
- H2O - 2H2O O HO HO HO H NH2 H O
+ 2H O NH HN S O O
M1-2
476
0 6.00 8.00 10.00 12.00 Combined Metabolite Peaks (Found Expected Peaks only) [Analyte]
100 476
M1-3
M1-4
1.62e3
80
血浆
80
血浆
PPD
476
60
60
%
40
%
40 460 476 476 20 490 0 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 492 492 492 492 492 476 474 Time 16.00 0 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 20
80
胆汁
572
M7-1
60
60
%
%
40
40 652 20 652 783 668
Time 16.00 2.21e3
M7-2
652 636 556 556 Time 14.00
20
556
556
474 14.00 476
0 6.00 Peaks (Found 8.00 10.00 Combined Metabolite Expected Peaks only) [Analyte] 12.00 100
M1: + 16
M2: + 14
M3: + 30
M4: + 32 M5: + 48
代谢物谱（加入捕获试剂/抑制剂）
Intens. x10 6 6 m/z 784.6
4
2 0 6 6 4 2 0 x10 6 6 4
A
－ NADPH + GSH
O O NH HN NH2 SH GSH O O HO NH2 NH HN SH GEE O NH OH O O O
60
60
%
40 597 20 572 652 490 490 492 492 492 490 474 476 476 474 14.00 460
40
PPD
20
540
0 Combined Metabolite Expected Peaks only) [Analyte] 12.00 6.00 Peaks (Found 8.00 10.00