早期的药物包括直接源于天然产物或中药均存在严重的ADME属性缺陷,例如多数口服中药的生物利用度不超过1%,而其中代谢稳定性是其主要原因。多索茶碱是甲基黄嘌呤类衍生物,在哮喘和慢性阻塞性肺疾病治疗中属于二线药物。与同类药物如茶碱相比,DOXO疗效好、安全窗宽,尤其是没有心血管系统、神经系统、消化道系统等的副作用及药物-药物相互作用,对并发心血管病的患者是有益的。尽管DOXO已在临床使用多年,但在不同患者中,其有效性差异大（不少患者效应弱）,药理学作用机理不明确,特别是发挥作用的本体活性物质至今未被阐明;与茶碱、咖啡因等母核相似的同类化合物相比,其代谢过程不清晰,是因历史原因导致的一个典型范例,在70年代末上市以来,其ADME属性一直未被阐明。本研究基于全新的体外与体内人源性代谢比较研究理念,利用药物代谢反应表型鉴定及归属技术,通过对比人肝微粒体、人肝S9以及人体健康受试者体内的整体代谢特征,对DOXO的代谢通路进行了系统性研究;在基本阐明了DOXO的P450与非P450的I相代谢基础上,将代谢过程作为探针模式,考察了23种来源于有毒中药的单体成分,观察了这些有毒是否可对P450和非P450的I相代谢产生影响。研究获得的主要结果如下:1.平行比较了DOXO在人肝微粒体（HLM）体系与人肝S9（HLS9）体系中的代谢差异后,发现DOXO首先在NADPH存在的微粒体体系中启动催化并转变为茶碱乙醛（M1）,后者在HLS9催化下,分别依赖NADP+氧化为茶碱乙酸（M2）、及依赖NADPH还原为羟乙基茶碱（M4）。也即在HLS9中,茶碱乙醛发生NADP+/NADPH辅助催化的歧化反应。DOXO在体外的UGT代谢酶转化体系中,未检出任何代谢物。2.健康受试者静脉滴注DOXO后的药动学研究结果显示,DOXO在人体内主要代谢为茶碱乙酸与羟乙基茶碱,体外最重要的代谢产物茶碱乙醛在血浆中的含量极微。原型药物、茶碱乙酸和羟乙基茶碱AUC与总AUC比值分别31%、38%和30%,原型药物呈现单相消除特点。给药8小时后,DOXO血浆浓度低于检测下限;茶碱乙酸血浆浓度降为峰值浓度的1.5%;而羟乙基茶碱消除速度明显低于DOXO和茶碱乙酸,血浆浓度仅降为峰值浓度的一半。3.利用药物代谢研究新技术,对DOXO在HLM与HLS9中的代谢进行代谢反应表型鉴定。结果显示:DOXO在微粒体中被CYP1A催化,将其侧链上的缩醛环氧化裂解,生成茶碱乙醛,CYP1A是DOXO代谢启动的特异性氧还酶。进一步利用HLS9对茶碱乙醛代谢反应表型进行了归属鉴定,初步判别认为HLS9中的醛氧还酶是驱使该歧化反应的主要因素;选择性抑制剂研究表明,这些醛氧还酶可能是醛氧化酶（AOX）、醛酮还原酶（AKR）、醛脱氢酶（ALDH）;黄嘌呤氧化酶（XO）不参与这一反应;4.对市售获得的5种醛氧还酶单酶的体外代谢研究表明,5种酶分成三种类型:第一种类型的AOX1和AKR1A1催化NADPH依赖的茶碱乙醛还原为羟乙基茶碱的代谢反应,消耗NADPH生成氧化型NADP+;第二种类型的ALDH1A1催化NADP+依赖的茶碱乙醛氧化为茶碱乙酸的代谢反应,生成NADPH;第三种类型的AKR7A2和ALDH3A1催化茶碱乙醛依赖NADP+/NADPH的歧化反应,其NADP+与NADPH消耗量或产生量取决于反应环境的NADP+与NADPH比值;以上研究说明,茶碱乙醛的氧还歧化代谢反映了细胞内的氧化还原状态。5.考察了23种中药单体成分对DOXO在HLS9中的连续两步代谢反应的影响,筛选出11种有抑制作用的单体。进一步研究发现蛇床子素、花椒毒素、欧前胡索、芫花素、吴茱萸次碱、白芷素六种单体成分对CYP1A有强烈的抑制活性;而蝙蝠苏林碱、马卡因、山豆根酮对茶碱乙醛歧化中氧化反应有明显抑制。DOXO的代谢作用涉及基于P450和非P450I相代谢氧还机制的连续过程,肝内代谢分为两步:1)DOXO经肝内质网中CYP1A代谢为茶碱乙醛,第一步反应为限速步骤;2)茶碱乙醛经胞浆中醛氧还酶歧化转变为茶碱乙酸和羟乙基茶碱,第二步反应速率显著高于第一步反应且有多种酶参与,其中,歧化反应速率与歧化程度受氧还对辅因子的氧还类型影响。上述两步反应均需要NADP+/NADPH的参与,均为氧还还原机制;3)在血液中无法发现上述连续过程,只能获得最终代谢产物的结果,因此,仅实用整体动力学研究方法有严重局限性;4)上述两步反应中,特别是茶碱乙醛的歧化反应是首次发现,所涉及的代谢酶如AOX、AKR、ALDH等大量参与内源性代谢,因此,将其作为代谢模型对23种中药成分的影响作用进行了研究。23种成分全部源于有毒中药,多数表现出影响体内氧化还原作用的活性或效应,我们的研究表明,有6种成分对第一步反应CYP1A催化代谢抑制作用强烈;有3种对歧化反应有抑制或影响作用。该研究值得深入进行。