一种芪参益气滴丸组分群体药代动力学模型的建立方法与流程

本技术属于药代动力学领域，具体涉及一种芪参益气滴丸组分在大鼠体内药代动力学参数模型的构建方法。

背景技术：

1、芪参益气滴丸(qishen yiqi dripping pills，qsyq)是中国国家药品监督管理局于2003年批准的治疗心脏功能障碍的复方中药，是天士力医药公司心血管产品线的重要产品，由黄芪、丹参、三七和降香4味中药材制成，临床上用于治疗心肌损伤、心功能减退，并对心肌梗死后等心血管疾病的现代中药，黄芪补元气，使气旺以促血行，祛疲而不伤正，气旺以促津行，具有帅诸药之力；丹参及三七活血祛疲，通络止痛，共为臣药；降香气香辛散，温通行滞，四味药合用具有益气活血、通络止痛之功效。

2、中药药代动力学是借助于动力学原理,研究中草药活性成分、组分、中药单方和复方体内吸收、分布、代谢和排泄(adme)的动态变化规律及其体内时量-时效关系,并用数学函数加以定量描述的一门边缘学科。开展中药药代动力学研究能为阐明中药复方组方原理及作用机制提供基础和依据。研究中药药效成分及其代谢产物的体内经时变化过程,有助于揭示其药效强度或毒性反应随时间的变化关系药代动力学参数可为毒代动力学试验设计和毒理效应分析提供依据通过对体液和不同组织器官药物浓度的测定,可揭示中药药效成分在体内的分布及可能的药效或毒性作用靶器官最终,只有弄清了中药药效成分在体内的药代动力学行为,才能为安全、有效、合理的临床用药方案制定提供科学依据。

3、近年来，定量药理模型在药物适用人群及剂量优化中发挥的作用受到了普遍肯定。为提高开发效率、优化合理用药，定量药理模型正逐步被引入中药研究中。定量药理模型种类涵盖较广，其中有3种模型主要用于临床适用人群及剂量优化的探索：①群体药代动力学(ppk)模型，用于阐释药物适用人群的特征；②药代动力学-药效动力学(pk-pd)模型，用于揭示剂量、时间与药效三者之间的内在联系；③ppk-pd模型，综合了ppk模型的群体特征及pk-pd模型的药效特征。其中群体药代动力学(ppk)即药代动力学群体分析法是将经典的药动学基本原理和统计学模型相结合，分析药物代谢动力学特性中存在的变异性(确定性变异和随机性变异)，研究药物体内过程的群体规律、药动学参数的统计分布及其影响因素。群体的研究方法通过分析大量病人零散的临床常规药物浓度监测数据，应用专业的软件计算群体参数，然后测定患者的1～2个血药浓度，结合患者个体的生物学资料和用药信息，利用药物的群体药代学参数混合运算后得到病人的个体药代学参数，从而达到个体化用药。

4、但是目前ppk模型在西药联合用药领域应用较多，ppk模型在中药领域中的研究仍处于初步探索阶段，专利和期刊文献报道较少，例如金添倩等(uflc-ms/msdeterminationand population pharmacokinetic study oftanshinol，ginsenoside rb1 and rg1 inrat plasma after oral administration of compound danshen drippingpills，eur jdrug metab pharmacokinet，2020，45(4)，523-533)报道对复方丹参滴丸中3种主要药效成分丹参素、人参皂苷rb1和rg1分别进行了大鼠ppk的建模研究，结果发现丹参素吸收速率随周龄升高，分布容积随体质量增加，清除率与性别和体质量均有关系，雄性大于雌性，而且随体质量增加，清除率增加；人参皂苷rb1分布容积和清除率随体质量增加而增加，人参皂苷rg1的清除率与体质量呈正相关。

5、由于中药本身物质成分复杂，pk标志物的选择与确定始终是本领域中的一大难点，而单一组分的pk用于解释中药的pk并不认可，而多pk标志物则在维度上增加了中药模型的研究难度，可见群体药代动力学(ppk)模型的建立在中药领域仍然存在一定的问题和困难。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明目的是提供一种芪参益气滴丸组分群体药代动力学模型的建立方法，所述方法，包括如下步骤：

2、1)、给药方案与血样采集：采用lc-ms/ms正负谱联测方法建立大鼠血浆中丹参素、芒柄花素和人参皂苷rb1的联测方法，按照正常、餐后、肾损伤、肝损伤分为4组，灌胃给药芪参益气滴丸后密集采样，测定血药浓度，所测定血药浓度数据纳入试验集；

3、2)、选择房室模型和残差模型：采用线性消除的一房室血管外给药模型和二房室血管外给药模型进行拟合，采用一阶条件估算的扩展最小二乘法foce-els法进行计算，使用aic值判断，一般选择拟合模型的目标函数值aic值较小作为基础模型，其中筛选所述的基础模型包括一房室模型+加合型、一房室模型+比例型、一房室模型+结合型、二房室模型+加合型、二房室模型+比例型和二房室模型+结合型；

4、3)、选择固定效应模型：分别考察性别、谷丙转氨酶alt、谷草转氨酶ast、尿素氮bun、血肌酐cre和是否餐后服药六个个体变量对芪参益气滴丸体内代谢的影响差异，用spss做矩阵图并计算各因素之间的相关系数，确定将性别、谷丙转氨酶alt、谷草转氨酶ast、血肌酐cre以及是否餐后服药五个个体变量纳入模型中；

5、4)、最终模型筛选：丹参素最终ppk模型公式为：

6、吸收速率ka＝121.4600×ast^(-0.7967)×exp(nka)，

7、分布容积v＝0.0212×exp(-0.6316×(sex＝＝female))×alt^(-0.3602)×exp(nv)，

8、清除率cl＝0.0012×exp(-0.5431×(sex＝＝female))×exp(-0.0681×(group＝＝liver))×exp(-0.7559×

9、(group＝＝renal))×exp(0.4259×(group＝＝food))×exp(ncl)；

10、芒柄花素最终ppk模型公式为：

11、吸收速率ka＝1.4958×exp(-0.6964×(group＝＝liver))×exp(-1.2216×(group＝＝renal))×exp

12、(-0.9683×(group＝＝food)×exp(nka)，

13、分布容积v＝0.0381×exp(nv)，

14、清除率cl＝0.8146×exp(-1.3405×(sex＝＝female))×exp(ncl)；

15、人参皂苷rb1最终ppk模型公式为：

16、吸收速率ka＝1.4591×exp(nka)，

17、分布容v＝0.0551×(0.6669×(sex＝＝female))×exp(nv)，

18、清除率cl＝0.0027×exp(ncl)；

19、5)、ppk最终模型验证：包括模型的内部验证和外部验证，模型内部验证采用vpc验证法，所述的外部验证采用phoenix nlme模拟预测血药浓度与实测值进行比较获得外部验证结果。

20、其中，步骤1中联测方法经方法学验证，所述方法学验证包括选择性、残留效应、线性、定量下限、准确度和精密度、基质效应与提取回收率和稳定性。

21、步骤1中芪参益气滴丸给药剂量为2g/kg-10g/kg，根据丹参素、芒柄花素和人参皂苷rb1的cmax和半衰期，设计多个采样点。

22、步骤1中芪参益气滴丸给药剂量为6g/kg，单次灌胃给药；根据丹参素、芒柄花素和人参皂苷rb1的cmax和半衰期，设计采样点为0.083h、0.25h、0.5h、0.75h、1h、1.5h、2h、4h、6h、8h、10h、24h和48h。

23、其中，步骤2中丹参素的结构模型为一房室模型，采用结合型模型描述残差变异；芒柄花素为一房室模型，采用比例型变异描述残差误差；人参皂苷rb1为一房室模型，采用比例型模型描述残差误差。

24、其中，步骤3中，用spss做矩阵图并计算协变量之间的相关系数，血肌酐cre和尿素氮bun相关性最高，相关性较高的两个变量同时纳入模型时可能会影响模型的稳定性，最终选择血肌酐cre纳入模型。

25、模型中群体药代动力学参数表达式如下：

26、

27、芒柄花素ppk最终模型中群体药代动力学参数表达式如下：

28、

29、人参皂苷rb1最终模型中群体药代动力学参数的表达式如下：

30、

31、其中，所述的步骤5中还包括诊断图验证，其中所述vpc验证法采用蒙特卡罗法产生模拟数据集，将模拟预测值与原观测数据集在一张图示中呈现，对比模拟数据集与观测数据集的相似度，评价模型的稳健性；所述的外部验证采用phoenix nlme模拟预测血药浓度与实测值进行比较获得外部验证结果，模型的优良性能通过计算mpe和平均绝对误差mae衡量，范围指定mpe<±20％，mae<30％。

32、丹参素数值验证的mpe和mae结果分别为4.45和19.62；芒柄花素数值验证的mpe和mae结果分别为-1.13和1.76；人参皂苷rb1数值验证的mpe和mae结果分别为-1.67和7.12。

33、以下对本发明的名词术语的解释和说明：

34、本发明中涉及相关的物质及结构如下：

35、

36、本发明的有益技术效果在于：

37、1、本发明以丹参素、芒柄花素、人参皂苷rb1作为芪参益气滴丸中的有效组分pk标志物，建立了大鼠芪参益气滴丸灌胃给药后体内丹参素、芒柄花素、人参皂苷rb1的群体药动学模型，定量考察了这些有效组分的影响因素及影响程度。通过ppk模型评价肝损伤、肾损伤、餐后服药等相关协变量对芪参益气滴丸中有效组分体内代谢情况的影响，为芪参益气滴丸临床的个体化用药提供研究方法参考。

38、2、本发明建立大鼠血浆中丹参素、芒柄花素、人参皂苷rb1的联测方法，经方法学验证，方法的特异性、准确度、精密度、基质效应等均满足生物样本测定要求。大鼠芪参益气滴丸给药后，建立的最终模型结果显示，丹参素的结构模型为一房室模型，采用结合型模型描述残差变异；芒柄花素为一房室模型，使用比例型变异描述残差误差；人参皂苷rb1为一房室模型，使用比例型模型描述残差误差。

39、3、本发明最终建立的ppk模型经拟合优度诊断图和可视化预测检验可以证明模型稳定且具有良好的预测性能。大鼠经芪参益气滴丸灌胃给药后，

40、丹参素最终的ppk模型可以用如下公式描述：

41、ka＝121.4600×ast^(-0.7967)×exp(nka)，

42、v＝0.0212×exp(-0.6316×(sex＝＝female))×alt^(-0.3602)×exp(nv)，

43、cl＝0.0012×exp(-0.5431×(sex＝＝female))×exp(-0.0681×(group＝＝liver))×exp(-0.7559×(group＝＝renal))×exp(0.4259×(group＝＝food))×exp(ncl)；

44、芒柄花素的最终ppk模型表述为：

45、ka＝1.4958×exp(-0.6964×(group＝＝liver))×exp(-1.2216×(group＝＝renal))×exp(-0.9683×(group＝＝food)×exp(nka)，

46、v＝0.0381×exp(nv)，

47、cl＝0.8146×exp(-1.3405×(sex＝＝female))×exp(ncl)；

48、人参皂苷rb1最终的ppk模型可以表述为：

49、ka＝1.4591×exp(nka)，

50、v＝0.0551×(0.6669×(sex＝＝female))×exp(nv)，

51、cl＝0.0027×exp(ncl)。

52、所述表达式，各字母符号的含义如下：ka表示吸收速率，v表示分布容积，cl表示清除率；ast表示个体谷草转氨酶测定值与该参数的群体中位值之比，alt表示个体谷丙转氨酶测定值与该参数群体中位值之比；group表示组别，其中liver表示肝损伤组、renal表示肾损伤组，food表示餐后组；sex表示性别，female表示雌性。nka、nv、ncl分别表示吸收速率、分布容积以及清除率的个体间随机变异。

53、各表达式不存在最终计算结果，不同个体最终计算出的数值不同，将个体信息带入表达式即可得出每个个体药动学参数估算结果。