全 文 ：·中药现代化论坛·
基于斑马鱼模型的中药代谢研究思路与方法
韦英杰1 ,宁 　青1 ,贾晓斌1 3 ,龚祝南2
(11 江苏省中医药研究院 中药新型给药系统重点实验室 ,国家中医药管理局名方适宜剂型重点研究室 ,江苏 南京　210028 ;
21 南京师范大学生命科学学院新药中心 ,江苏省分子医学生物技术重点实验室 ,江苏 南京 　210097)
摘 　要 :通过查阅国内外文献 ,概述中药代谢研究方法的现状及不足。分析模式生物斑马鱼中药代谢模型的依据 ,
并提出该模型的建立思路与方法。模式生物斑马鱼代谢模型有望为中药代谢研究提供一种简单的、模式的、生物
的、系统的、高效的新方法 ,对提高我国中药体内过程的研究水平 ,推动中药现代化进程具有重要意义。
关键词 :斑马鱼 ;中药代谢 ;思路与方法 ;中医药现代化
中图分类号 :R285161 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :025322670 (2009) 0721009203
Thoughts and methods for metabolic study of Chinese materia medica based on zebraf ish model
WEI Ying2jie1 , N IN G Qing1 , J IA Xiao2bin1 , GON G Zhu2nan2
(11 Key Laboratory of New Drug Delivery System of Chinese Materia Medica , Key Laboratory of Scientific Preparation
for Clinical Effective Prescription of State Administ ration of Traditional Chinese Medicine , J iangsu Province Academy
of Chinese Medicine , Nanjing 210028 , China ; 21 Center for New Drug Research and Development , J iangsu
Province Key Laboratory for Molecular and Medical Biotechnology , College of Life Science ,
Nanjing Normal University , Nanjing 210097 , China)
Abstract : Access to domestic and foreign literat ures , t he status and lack of metabolic st udy on Chinese
materia medica (CMM) have been overviewed ; The basis for establishing t he zebrafish metabolic model
of CMM has been analyzed ; The t hought s and met hods for t he establishment of t he model have been p ut
forward. The metabolic model of zebrafish could be expected to p rovide a simple , model , biological ,
systematic , and efficient new met hod for CMM metabolic st udy. It is of great significance to enhance t he
research level of p hysiological disposition of CMM and to accelerate t he modernization process of CMM1
Key words : zebrafish ; metabolism of Chinese materia medica ; t hought and met hod ; modernization
of t radilional Chinese medicine
　　近年来 ,中药在体内的代谢化学研究已成为中
药物质基础、作用机制、质量控制等关键领域的有效
手段。当前的中药代谢研究方法主要借助于化学药
物代谢的基本理论和方法 ,虽取得了瞩目成就 ,但也
存在不足。从中药作用整体观出发 ,从中药作用多
靶点、多环节的特点出发 ,建立中药代谢研究新模
型 ,有益于丰富中药代谢研究的思路与方法 ,有益于
促进中药现代化进程。
斑马鱼 (zebrafish) 是一种器官、系统发育完善
的良好实验模式鱼 ,已在国外成为一种热门的药学
研究工具 ,如用斑马鱼建立疾病模型[1 ,2 ] ,进行药物
活性成分的高通量筛选[3 ,4 ] 、安全性评价[ 5 ,6 ] 以及药
物代谢[ 7 ]等研究。国内对斑马鱼的研究主要限于发
育遗传学方面 ,近年来 ,逐步将其作为新模型用于药
物研究[ 8～10 ] ,但在中药研究特别是代谢研究方面的
应用尚为空白。根据斑马鱼的基因特点及生理特
点 ,可将其作为一个理想的模式生物代谢新模型用
于中药复杂体系的代谢研究。
1 　中药代谢研究的方法学国内外研究现状
111 　体内实验法 :动物给药后 ,在一定时间内将动
物处死 ,取消化道各部分内容物进行分析 ,并检查血
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3 收稿日期 :2009202206　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
基金项目 :江苏省中医药领军人才 (2006) ;2007 年度公益性行业科研专项 (中医药) (200707008)
作者简介 :韦英杰 (1970 —) ,女 ,辽宁省葫芦岛人 ,助理研究员 ,博士 ,主要从事中药化学、分析及制剂研究。曾参加国家自然科学基金项
目的部分研究内容“复方丹参方的化学成分和代谢成分分析”;主持江苏省卫生厅 2007 年度卫生科研项目基金 1 项 ;发表学
术论文 28 篇 ,其中 9 篇为 SCI 收载 ;获中国发明专利 5 项。　Tel :13809020740 　E2mail :wyj970 @yahoo1com1cn3 通讯作者　贾晓斌　Tel/ Fax : (025) 85637809 　E2mail :jxiaobin2005 @hot mail1com
液、尿、粪便、胆汁 ,测定代谢物的结构及量的变化 ,
可研究药物的代谢转化 ,并推断其在消化道内的代
谢过程 ,从而阐明复方在体内真正发挥药效的物质 ,
进而研究复方的作用机制和物质基础。王喜军
等[11 ,12 ]分析了口服茵陈蒿汤、六味地黄丸的血清化
学成分 ; Sun 等[13 ] 采用 HPL C2ESI2DAD2MSn 法鉴
定了大鼠口服丹参总酮后胆汁中丹参酮类代谢产物
及其转化机制 ; 韦英杰等[14 ] 采用 HL PC2ESI2MS
法 ,分析了复方丹参方中多类成分及其在家兔和大
鼠的血浆、尿和粪便中的多种代谢产物并推测其转
化机制。
112 　体外实验法
11211 　肝细胞代谢 :取肝匀浆、肝细胞微粒体或细
胞色素 P450 酶与药物共孵育 ,检查原型成分及其
代谢物的种类和量 ,是研究肝脏对药物代谢的有效
体外方法。Li 等[15 ] 研究了丹参酮 ⅡA 在肝微粒体
中的消除 ;崔升淼等[16 ]用肝微粒体研究葛根素的代
谢及其动力学 ,表明葛根素可被肝微粒体代谢成大
豆苷元 ;Rüfer 等[17 ] 分析了大豆黄素经大鼠肝微粒
作用后的 10 个代谢产物。
11212 　胃肠道菌群代谢 :粪便温孵法和离体消化道
内容物温孵法是研究药物在消化道内代谢的方法。
许多中药成分是在消化道菌丛作用下代谢的 ,特别
是将肠道内细菌的苷键水解酶或人的粪便悬浮液与
药物在厌氧条件下温孵 ,检查原型成分及其代谢物
的种类和量 ,是研究肠内菌对药物代谢的有效方法。
Rüfer [17 ]等研究了大豆黄素经肠内菌作用后产生 4
个代谢产物及其转化机制 ;肠内菌群对七叶皂苷、积
雪草苷及黄芩汤的体外代谢转化产物研究[18～20 ]等。
113 　目前中药代谢研究方法学的不足 :中药的代谢
研究方法主要借助于化学药物代谢的基本理论和方
法 ,虽然已取得了令人瞩目的成就 ,但也存在不足 ,
主要表现在体内代谢方面 ,由于中药成分复杂 ,有效
成分特别是体内成分的量低微 ,即使采用现代分析
手段有时也难以满足中药体内复杂体系的检测需
求 ,有时仅检测到少数成分 ,并不能体现整个复方的
效应成分 ;体内实验法难以满足活性相关代谢物的
分离制备要求。体外代谢方面 ,体外实验法虽然较
有效地模拟了中药在体内代谢的不同环节 ,有益于
富增、制备代谢产物 ,但脱离了完整代谢体系对中药
的作用 ,难以体现体内代谢的综合结果 ;体外实验条
件要求相对较高 ,一般实验室难以进行。
因此建立新的代谢研究方法 ,使该方法既能体
现在体代谢的综合效应 ,又能实现条件简单、低劳动
强度的高通量代谢研究 ,对丰富中药代谢的研究思
路与方法具有重要意义。
2 　模式生物斑马鱼中药代谢模型的研究思路与方法
211 　斑马鱼中药代谢模型的思路提出 :中药特别是
复方为一个复杂的科学体系 ,化学成分复杂 ,通过多
途径、多环节作用于多靶点对机体产生整体调节作
用。因此从中药作用的整体观出发 ,研究中药在完
整代谢体系下的整体代谢作用 ,建立能兼容体内、体
外代谢实验方法的优点 ,弥补它们不足的代谢模型
将会是一个较理想的中药代谢模型。采用器官系统
发育完善 ,代谢系统完整的模式生物进行中药代谢
研究有希望实现这一目标。
模式生物是指在人们研究生命现象过程中长
期、反复作为研究材料的物种 ,从这个物种研究中得
出的许多生命活动规律往往代表了许多物种共同的
规律。常见的有线虫、果蝇、酵母、大肠杆菌、斑马鱼
等。其中斑马鱼较其他模式生物具备完整的器官、
系统 ,斑马鱼同人类基因的相似度与老鼠相当 ,有其
他模式生物所不具备的优点 ,是一种很好的用于研
究脊椎动物胚胎学和发育遗传学的模式生物。将斑
马鱼用于中药代谢研究将会是一个理想的模型生物
代谢模型。
212 　斑马鱼中药代谢模型的建立依据 :斑马鱼自身
的生理特点和基因特点 ,以及斑马鱼与哺乳动物及
其他模式生物相比的独特优势[21 ,22 ] ,为斑马鱼中药
代谢模型的建立提供了合理性依据。
21211 　斑马鱼生理特点 :斑马鱼成体鱼长 3～4
cm ,具备完整的器官系统 ,如心脏、肝脏、胰腺、肾、
眼睛、耳朵、复杂的血管网、血液循环系统、神经系
统、消化系统等。
21212 　斑马鱼基因特点 :斑马鱼存在许多与人类疾
病相关的基因 ,且在蛋白质水平上 ,其关键部位的同
源性几乎是 100 % ,所以可用斑马鱼模拟人类疾病。
目前 ,人们已成功的用斑马鱼建立的许多人类疾病
模型 ,如神经系统、循环系统、听觉、视觉、癌症等方
面的疾病。
21213 　斑马鱼与传统动物老鼠相比 :斑马鱼喂养和
维持的费用更便宜 ,仅为老鼠的 011 %～1 % ,所需
空间场地不大 ,易于室内大规模繁殖。一对成年鱼
每周产卵一次 ,每次产 100～200 个卵 ,胚胎发育速
度快 ,一天内就形成主要的组织和许多器官前体 ,如
心脏、循环血液、神经系统、眼睛、耳朵 ,且都易于在
透射显微镜下观察。受精 5 d 后 ,斑马鱼已经形成
了主要的内脏器官 ,包括肝脏、胰腺、复杂的血管网。
·0101· 中草药　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 40 卷第 7 期 2009 年 7 月
每代斑马鱼的周期与小鼠类似 ,约为 2～3 个月。斑
马鱼同人类基因的相似度与老鼠相当 ,生长迅速 ,对
DMSO 有耐受性 ,且易从水中吸收化合物 ,这样使
用在体模型进行药物高通量代谢研究成为可能。
21214 　斑马鱼与其他模式生物相比 :虽然其他模式
生物如线虫、果蝇也可用于大规模筛选 ,但并不能阐
明脊椎动物特异组织 ,如肾、心脏、脊索、神经脊细胞
和血细胞的发育和功能。因此利用斑马鱼作为探索
人类疾病的动物模型 ,为研究相关的病理生理学提
供了有利的方法。
斑马鱼具有完整的代谢器官系统和与哺乳动物
相似的基因 ,可用于建立人类多种疾病模型。因此
可将其作为具有完整代谢体系的理想模式生物用于
中药多成分的代谢研究。
213 　斑马鱼中药代谢模型的建立方法 :韦英杰
等[23 ]曾以复方丹参方为研究对象 ,探索了斑马鱼对
方中三七皂苷类、丹参二萜醌类和丹参酚酸类活性
成分的代谢规律 ,建议该模型的建立可以从下几方
面着手 :研究对象的选择 ;给药与取样方法的研究 ;
药物剂量选择 ;样品处理及分析。
21311 　研究对象的选择 :化学成分和药理作用研究
明确 ,且能体现中药复杂体系的中药或复方可作为
合适的研究对象。
21312 　给药与取样方法的研究 :与哺乳动物不同 ,斑
马鱼的体积太小 ,口服给药方式很困难。如能将药物
溶解于斑马鱼所生活的水中 ,则斑马鱼会自主连续地
从溶液中吸收药物 ,药物的代谢物也会随着斑马鱼的
排泄物被连续地排到水中 ,这样就可通过分析药液的
成分变化来掌握药物的部分代谢信息。此外 ,鱼的血
液量太少 ,又难取 ,通过取血来分析血样的方式不现
实。而对整体鱼内成分进行分析也能掌握药物在鱼
体内的变化情况 ,因此通过定时取样分析中药成分的
斑马鱼体及体外的变化规律来较为全面地探索斑马
鱼对中药的代谢情况 ,方法简单可行。
21313 　药物剂量选择 :将斑马鱼置于含有不同浓度
中药药液中 ,选择对其活动状态改变较小的药物浓
度作为合适的参考浓度。
21314 　样品处理及分析 :斑马鱼体外药液及鱼体的
处理均需考虑可最大限度地减少样品处理过程中的
损失及误差 ;鱼体的处理尚需考虑除蛋白。样品过
0145μm 滤膜 ,滤液进行 H PL C 或 L C2MS 分析。
3 　模式生物斑马鱼中药代谢模型的展望
本文首次提取出了基于模式生物斑马鱼模型的
中药复杂体系的代谢研究方法 ,有望建立一种能体
现中药作用整体观的模式生物的中药代谢研究新平
台。与经典的在体代谢方法相比 ,它最大限度地保
留了在体动物代谢的系统性 ,克服了在体动物实验
强度大 ,样本处理分析困难等缺陷 ;与体外代谢方法
相比 ,它能有效地模拟在体完整代谢体系 ,克服了体
外实验难以体现中药作用整体观的缺陷。模式生物
斑马鱼代谢模型有望为中药复杂体系的代谢研究提
供一种简单的、模式的、生物的、系统的、高效的新方
法 ,有望为中药复杂体系的代谢研究提供新思路 ,这
对提高我国中药体内过程的研究水平 ,推动中药现
代化进程具有重要意义。
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·1101·中草药　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 40 卷第 7 期 2009 年 7 月