现代药理学理念诠释桑枝总生物碱的药效特点

        治疗糖尿病原创天然药物“桑枝总生物碱片”2020 年3 月获国家药品监督管理局批准上市，是10 几年来我国首个获批的中药创新药及口服降糖药物唯一天然组分药物，拥有完全自主知识产权并掌握关键核心技术。与单一靶点的化学药物相比，桑枝总生物碱基于有效组分并还包括其他多种天然产物（黄酮类、多糖类及氨基酸类等），保留了天然药物的多重药理作用优势。

        药理学研究发现，桑枝总生物碱较明确的靶点是抑制小肠α 葡萄糖苷酶，特别是对双糖酶具有高选择性的精准抑制作用并优于单纯糖苷酶抑制剂，除降餐后血糖作用外，还可降低体重、调节血脂紊乱、改善肠⁃胰岛轴功能和机体炎症状态等多重药理作用特点（图1）。提示桑枝总生物碱作为天然药物，具有调节系统代谢紊乱和广泛的药理效应，对糖尿病这类代谢性疾病的治疗更具综合获益潜力。

图1 临床前药理学研究桑枝总生物碱的多重药理作用

        作为我国原创的天然降糖药物，桑枝总生物碱及其制剂的研究正是在借鉴和汲取祖国中医药古籍精华的基础上，按照现代医药学理念研发的天然药物。从立项到上市历经21 年（图2），使我国自主中药制剂的产品质量和市场竞争力得以提升，填补了中药有效部位降糖药物的空白。

图2 桑枝总生物碱片的研发历程

        上世纪，我国科研人员已对研究和发展中药的途径和方法积累了丰富经验，充分利用现代药物化学及药理学研究手段，将中药的物质基础（即有效组分或活性成分）和效应关系（即药理作用特点和机制）深入阐明，以加快中药现代化步伐，使中国传统中药得到广泛认可［1］。

一、在中华传统天然药物宝库中寻找降糖中药的思索和实现过程

        我国著名药理学家、中国医学科学院北京协和医学院药物研究所（以下简称“药物所”）的谢明智研究员，于1978年组建了国内第1 个抗糖尿病药理实验室，在抗糖尿病药物研发领域积累10 余年经验，致力于从我国具有原创优势的天然产物资源宝库中，探寻结构新颖、具有生物活性的物质来发掘天然产物创新药物。1993 年，谢明智作为首批药审专家审阅了拜唐苹进入市场前的相关报批资料，了解到该类药物全新作用机制［2⁃3］并认为我国传统中药中某些治疗消渴病（糖尿病）的药物可能通过该靶点发挥作用，随即带领药物所申竹芳研究员等一起以糖苷酶为靶点，在我国古籍中常用治疗消渴中药物中寻找类似作用机制的药理成分。

       首先建立用于寻找活性物质的筛选方法。研究人员依据糖苷酶在碳水化合物代谢中的作用及作用原理，从大鼠空肠肠粘膜分离提取酶，在国内率先建立简单、灵敏、特异的、无假阳性的酶抑制剂筛选体系，为后续工作奠定了实验基础［4］。利用已建立的体外酶学活性筛选体系，对古籍记载的与治疗糖尿病方剂的百余种药物进行初步活性筛选，发现桑白皮、桑叶、桑枝、桑椹、蚕蛹、蚕砂、僵蚕等与桑相关的中药水提取物具有很强的糖苷酶抑制作用。中医的经典著作《本草纲目》虫部第三十九卷［5］中也有“缫丝汤，主治消渴，大验”和“蚕砂治消渴”的记载。这些均提示与桑有关的中药可治疗糖尿病。《糖尿病在中国》记载了北京医院蒋国彦研究小组将50 种中药单味药煎剂用于健康人降血糖研究，发现桑白皮水煎剂对馒头实验有效，但对糖尿病患者葡萄糖耐量无效。谢明智发现其中的矛盾与桑系列药材对糖苷酶的抑制活性机制符合，认为桑系列药材存在降糖物质。谢明智与申竹芳等基于上述研究和文献记载，笃定了以桑系列药材为基础开发降糖新药的研究方向。桑枝作为药材开发降血糖药物，最具可持续发展的资源优势［7］，其始载于《本草图经》［8］，主要功效为“祛风湿，利关节，行水气”，用于风湿痹痛。虽未见桑枝用于“消渴病”的记载，但在前期的工作基础和对药物靶点的清晰认知，通过请教多位知名中医专家，本着以创新思维对中医药发扬光大，后续研究重点坚持围绕中药桑枝，展开寻找降糖活性组分、明确其药理作用机制和深挖物质基础等工作。

二、利用现代药学及药理学技术确定桑枝的主要降糖有效组分

        深入研究中药的现代药理作用是促进中西医结合和实现中药现代化的重要途径。在此基础上，进行深入的药理作用、机制及质量控制研究，成为研制中药新药更为有效、快速的方法，是中药新药研究开发的重点。通过中药有效部位或组分的研制，一方面能反映中药特色，证明我国中药发挥药理作用是存在物质基础的；另一方面提高中药作用强度、临床疗效及质量控制水平，推动中药占领更大国内医药市场并走向国际主流医药市场。

        研究早期，除利用体外建立的糖苷酶抑制剂酶学活性筛选方法，确认桑枝的水和/或醇提取物酶抑制活性［9］。进一步完善由多种降糖作用评价方法构成的药理活性示踪技术平台。利用离体酶学体系结合抗糖尿病药物药理学研究中常用的实验动物模型，分别采用口服葡萄糖耐量、蔗糖及淀粉耐量等评价方法，在离体和整体动物水平综合评价桑枝多种提取物的降糖作用。发现桑枝水和/或醇提取物显著降低实验动物餐后血糖［10，11］。

       自1999 年开始，药物研究所刘玉玲研究员带领药学、药理学团队对桑枝降血糖有效部位及其制剂进行立项研发。在前期粗制剂基础上，采用现代医学理念，深入展开对“桑枝降血糖有效部位及其制剂”的系统研发。陈震等［12］对桑枝水提物活性成分分析发现，桑枝中所含生物碱主要为多羟基哌啶类生物碱、多羟基吡咯烷类生物碱及其糖苷。在此基础上，药学研究团队突破高技术壁垒，对桑枝提取部位中生物碱活性成分的化学结构准确鉴定，完成多批次对桑枝不同提取部位的分离制备［13］。最终确定桑枝提取物主要包含生物碱、黄酮、多糖和氨基酸等成分［14］。其中，降糖有效部位即桑枝总生物碱具有双糖酶抑制活性，由1⁃脱氧野尻霉素（1⁃DNJ）、荞麦碱（FAG）和1，4 双脱氧⁃1，4⁃亚氨基⁃D⁃阿拉伯糖醇（DAB）组成，明确了桑枝降糖的物质基础和作用靶点，为后续阐明药理作用特点和机制奠定了物质基础。

参考文献

［1］ 张均田.《现代药理实验方法》（第一版），中国协和医科大学北京医科大学联合出版社，1998：992.

［2］ Van de Laar FA，Lucassen PL，Akkermans RP，et al. Alpha⁃glucosidase inhibitors for patients with type 2 diabetes：resultsfrom a Cochrane systematic review and meta⁃analysis. DiabetesCare，2005，28：154⁃163.

［3］ Ma RC. Acarbose：an alternative to metformin for first⁃line treat⁃ment in type 2 diabetes？. Lancet Diabetes Endocrinology，2014，2：6⁃7.

［4］ 张冉，刘泉，申竹芳，等. 应用α⁃葡萄糖苷酶抑制剂高通量筛选模型筛选降血糖中药. 中国药学杂志，2007，42：740⁃743.

［5］ 明. 李时珍.《本草纲目》. 谷部第22 卷. 人民卫生出版社，1982 ，1464.

［6］ 北京医院糖尿病研究小组. 降血糖作用中药的寻找（1979 年兰州全国第一次糖尿病专题会上报告）见邝安堃等主编《糖尿病在中国》. 湖南科学技术出版社，1989，286⁃296.

［7］ 中华人民共和国卫生部药典委员会：中华人民共和国药典（1990 版）一部，桑枝（Sangzhi Ramulus Mori）. 人民卫生出版社，1990，268.

［8］ 宋. 苏颂.《本草图经》. 尚志钧，辑较. 安徽科学技术出版社，1994，960⁃1279.

［9］ 谢明智，申竹芳，朱丽莲，等. 桑枝的醇和/或水浸膏在制备降血糖药物中的应用. 2002，ZL97112359. 4.

［10］叶菲，申竹芳，乔凤霞，等. 中药桑枝提取物对大鼠糖尿病并发症的实验治疗作用. 药学学报，2002，37：108⁃112.

［11］Ye F，Shen Z，Xie M. Alpha⁃glucosidase inhibition from a Chi⁃nese medical herb（Ramulus mori）in normal and diabetic ratsand mice. Phytomedicine，2002，9：161⁃166.

［12］陈震，汪仁芸，朱丽莲，等. 桑枝水提取物化学成分的研究.中草药，2000，31：502⁃503.

［13］Liu YL，Shen ZF，Chen Z，et al. Use of the effective fraction ofalkaloids from mulberry twig in preparing hypoglycemic agents.2015. US9066960B2.

［14］夏学军，汪仁芸，刘玉玲. 柱前衍生化RP⁃HPLC 法测定桑枝总生物碱的含量. 中国新药杂志，2008，17：2044⁃2047