中药复方的化学研究体系

  由国家科技部倡导的“中药现代化科技产业行动”正在深入开展,促进了我国中医药事业向高、更新、更深入的层次发展。所谓中药现代化,即指运用现代科学技术,研制、开发现代中药,实现能用现代科学技术阐明其药效物质和作用机理(现代化),能进行大规模工业生产(产业化),并能为国际市场接受、有国际竞争力的中药制剂(国际化)。现代化是基础和关键。如何实现现代化,必须在研究思路上有所突破和创新。

  中药开发研究有两条途径。一条途径是从单一植物中提取有效成分(单体化合物)或提取物开发成新药。前者如从青蒿中提取所得青蒿素,再经结构修饰,成为一系列治疟疾的良药。后者如从银杏叶中所得提取物(EGb),由多种银杏黄酮甙和银杏内酯组成。另一途径则是中药复方制剂的开发研究,是中医药的主流。在此方面,我国占有优势。但目前我国的中药复方制剂尚未走向世界医药主流市场,难以参与国际竞争。关键在于长期以来缺乏被国际认可和接受的客观、严格的标准和规范,以及相应的基础研究。中药制剂的科技含量过低、产品有效性和安全性缺乏可靠的、系统的科学数据加以证实;从原材料到产品缺乏明确、严格的质量标准:缺乏采用现代科学技术手段来充分说明中药作用的物质基础、作用机理、中药药性理论和配伍理论等丰富的科学内涵,制约了中药复方制剂作为一种新的药物模式为世界各国普遍接受。中药复方研究的难点在于临床确有疗效,但如何从物质基础��化学成分和药效、作用机理及二者的相关性上,用现代科学方法来阐明其科学道理。目前首要问题在于解决思路和方法学的问题。

  一、中药复方化学研究体系的思路

  二、中药复方有效部分概念及三化学层次

  三、中药复方物质基础和药效、作用机理相关性研究

  四、中药复方化学研究体系的方法学

  五、三承气汤化学研究体系思路

  一、中药复方化学研究体系的思路

  西医治病重在靶器官病理改变的纠正、逆转。故西药常为单一化学成分,具有高度专一性。中医强调辨证施治,即将疾病的某一阶段的病理、生理改变归纳为“证”。根据“证”这一整体水平的疾病的认识,从脏腑的联系、人和自然关系等方面,采用中药复方中的多种化学成分,多靶点、多环节(途径)调节整个机体的动态平衡。因此中药复方具有高度复杂性、整体性,是一动态调节过程。

  目前国内外对中药复方化学成分的研究,主要是对中药复方进行药味的拆分研究,证明其配伍的合理性,或采用总提取物和分提取物,或测定中药复方中的几个化学成分的粗略做法。在药效、作用机理研究上,则较少和化学成分相结合开展研究。根本问题在于中药复方化学成分的研究尚缺乏清晰的思路,无法说明其整体性和复杂性。

  中药复方是一复杂体系,起疗效作用的物质基础,应是广义的化学成分,包括无机物、小分子有机化合物(如挥发油、生物碱、黄酮、皂甙等)及生物大分子(如肽、蛋白、糖肽、多糖等)三大类。中药复方依赖这些化学成分,起到有主次的多靶点、有机的整体协同的治疗效果。开展中药复方物质基础和药效、作用机理相关性研究,应采用“一个结合、二个基本讲请、三个化学层次、四个药理水平”这样一整套研究体系和引进现代化学、分子生物学、信息等学科的先进技术来解决相应的方法学。

  要科学阐明中药复方的疗效,必须坚持化学成分研究和药理研究相结合。离开药效学指导的化学成分研究将变成为成分而成分的纯学术研究,而缺乏化学成分研究的药理学研究也只能是不知其因何在、重复性差的低水平研究。实现二者结合,我们就能做到基本讲清中药复方的药效化学成分,基本讲清中药复方的药效和作用机理。中药复方少则四、五味,多则十几味中药材,化学成分少则几十种,多则几百种。单味药材的全部成分尚在不断增加,全部说清中药复方中全部成分目前尚无可能,而且根本无此必要。结合药理研究,找出其起药效作用的那些有效化学部分、有效化学成分,即可基本说清中药复方的化学成分。结合化学成分研究,从药效和作用机理方面就可说明各有效化学部分和有效化学成分所起的有主次的多靶点、有机整体协同的治疗效果。

  为了能适应、阐述中药复方的复杂性和整体性,有必要在药物(复方、药材)、有效部分和有效成分三个化学层次上进行高效、现代的分离、分析及鉴定研究,并结合整体动物实验、组织器官、细胞亚细胞及分子生物学四个药理水平上药效和作用机理研究,研究君臣佐使各有效部分和君臣佐使各有效成分,阐明中药复方配伍理论的化学物质基础。

  二、中药复方有效部分概念及三个化学层次

  我们[1、2]提出在中药复方各药味和化学成分之间,再增加一个层次,即有效部分这一概念。所谓有效部分,是指中药复方中具有相近化学性质的一大类化合物(药效成分群)。即将某个中药复方看作为一个整体,根据其所含不同种类药材,结合各药材已知的药理知识,采用现代分离提取方法,将其分离成为各个有效部分(如挥发油、生物碱类、黄酮类、香豆精类、蒽醌类、强心甙类、皂甙类、萜类、多糖类等,或更小的类)。每个有效部化学性质相近的化合物群。有效部分的分离提取也可采用按化学成分的分子量、极性或酸碱性的大小,进行系统的分离而得。

  有效部分的概念不同于一味中药材中的有效部位,而是某个复方中所有药味含某类化合物的总和。有效部分分离时需考虑该复方中各药味的已知化学成分的药理作用,以往所作整个复方的药理研究,结合该复方中君臣佐使药味的作用,有目的地将分离所得各有效部分进行整体动物实验、组织器官、细胞亚细胞及分子生物学四个药理水平上的药效和作用机理研究,从而确定出君臣佐使有效部分及其配伍规律。对一复方进行分离成十余类有效部分后,则每一有效部分一般含十几种到几十种化学成分。采用现代多种仪器联用新技术,特别是高效液相色谱/毛细管电泳�质谱/质谱联用(HPLC/CE-MS/MS),可对其十几种乃至几十种化学成分进行指纹图谱分离鉴定。再从指纹图谱中选择四、五种指标成分(有效成分或特征成分)进行定量。其中有效成分是指经药效实验后确定起疗效的那些化学成分;特征成分则是指在指纹图谱中含量较多、能表征某味药材的化学成分。

  确定各有效部分的药效作用后,如有需要则可将有效部分再分离成各个单一的化学成分,进行第三层次的研究。从某有效部分分离所得各化学成分,结合该部分的药理作用,再次开展四个药理水平的药效、作用机理研究,就可确定各成分所起作用及相互配伍规律、协同作用等,即确定出君臣佐使有效成分。

  中药复方化学成分的研究,从药味、有效部分、有效成分三个化学层次上进行综合研究,是一条较现实的基本说清化学成分和药效、作用机理的研究之路。在此深入了解的基础上,进行适当简化,确定出简化的指纹图谱和指标成分,又是最合理的中药复方质量控制的方法。

  三、中药复方物质基础和药效、作用机理相关性研究

  中药复方分离成若干有效部分后,必须开展整体动物、组织器官、细胞亚细胞及分子生物学四个药理水平上的药效和作用机理研究。整体动物实验能较好确定各部分是否具有药效活性,即是否是有效部分。通过组合试验,还能确定各部分之间的协同、拮抗等配伍关系。组织器官、细胞亚细胞和分子生物学三个水平的药理实验能说明各有效部分的药效特别是作用机理。由于是在化学成分基本说清前提下开展药理研究,确保了药效、作用机理的可靠性和重现性。在将化学研究和药理研究结合时,可充分运用信息科学各种技术。

  采用三个化学层次和四个药理水平这样一条思路,还可开展多方面研究工作:如中药材物质基础和中药药性理论(四性、五味等)相关性研究;中药复方物质基础和方剂配伍理论(药对、七情配伍、配伍法度、量效关系)相关性研究;中药复方物质基础和中药药物动力学相关性研究等。我们将另文阐述。

  四、中药复方化学研究体系的方法学

  要开展三个化学层次、四个药理水平的研究,方法学研究需引进各学科最新科技成果。有效部分和有效成分的提取需要用到超临界萃取、超滤、逆流色谱、双水相萃取等现代技术。特别是为满足药理实验所需大量样品时,更需借助现代化学工程学。分离与分析科学中多维、多模式、高效的系统分离分析新方法、新技术,如各种现代色谱及波谱技术,特别是各类仪器联用技术,如生物质谱、HPLC/CE-MS/MS及HPLC-NMR等,将对中药复杂体系的化学成分起到关键作用。中药复杂体系中化学成分和复合体的组成、结构、构象、状态、形态、过程变化等各种化学信息更有赖于以上各种新技术的使用。为了在器官、细胞和基因水平上开展药效、作用机理研究,须进行原位、微区、瞬时、活体及单细胞的在线监测,以及时间分辨、空间分辨、分子分辨等时空实时监测技术,包括超微电极电化学法、生物传感器等等。特别值得一提的是表面等离子体激元共振(SPR)、光学相干层析术(OCT)等的出现,将为分子生物医学提供崭新的手段。将来甚至有望出现单细胞药理学。

  五、三承气汤化学研究体系思路

  治疗里实证的三承气汤(大承气汤小承气汤调胃承气汤)药味组成及功效各不相同。大承气汤大黄(君)、芒硝(臣)、枳实(佐)、厚朴(佐)组成,为峻下剂。大承气汤四味药去芒硝后成小承气汤,为轻下剂。调胃承气汤则由大黄、芒硝、甘草组成,为缓下剂。组成三方的五味药材包括了无机物和有机小分子化合物二大类及蒽醌类、生物碱类、三萜类及鞣质等十多类化合物。该五味药材又组成大黄�芒硝、大黄�枳实、大黄�厚朴、大黄�甘草等药对。三承气汤有很多作用,现以三承气汤对中医“通里攻下”法的疗效来探讨如何按上述思路进行物质基础研究。

  五味药材单独均有大量化学成分和药理研究。对三承气汤复方化学研究只进行了蒽醌含量测定。对大承气汤尚进行了挥发油含量测定及不同煎煮法对大黄蒽醌含量的影响研究。大、小承气汤中君药大黄苦寒泻热,起荡涤胃肠实热积滞。需用生大黄,煎煮时需后下,以防止大黄蒽醌类中大黄酸甙水解变性、减弱泻下作用。芒硝也具有清热泻下之功,和大黄相须为用。药理研究发现:大承气汤对急性腹膜炎小鼠的腹部血管通透性影响,可因炎症部位,病程程度不同出现升高或降低等各种双向调节作用;而小承气汤却只有降低效应,并无双向调节作用。将芒硝单味药和大承气汤各种拆方进行实验,发现均无双向调节作用。拆方实验表明了二方配伍的差异和各味药材的配伍机理,凸现了君臣佐使药材各自的功用。

  根据单味药材及复方的化学和药理研究资料,可采用溶剂提取、逆流层析、超临界萃取等现代分离手段,将大承气汤、小承气汤、调胃承气汤;大黄�芒硝、大黄�枳实、大黄�厚朴、大黄�甘草等药对;及大黄、芒硝、枳实、厚朴、苷草等药味分别提取分离成挥发油、蒽醌、鞣质、黄酮、生物碱、三萜类及无机物等化学部分。可用小鼠还纳、泻下、肠容积、肠容物移行速度实验来表征中医“通里攻下”法〔3〕,对上述各化学部分进行整体动物实验。从资料可推断结果必为蒽醌类为君有效部分,无机物为臣有效部分。二者配伍体现了大、小承气汤在有效部分这一化学层次上配伍规律。再作蒽醌类有效部分的指纹图谱,即可比较三方、四药对、五药味之间的差异,配合指标成分(游离蒽醌、结合蒽醌或大黄酸等)定量,即可确定药效和含量(有效部分和有效成分)间的量效关系。当然药效和作用机理的实验还应包括其它三个药理水平实验。如用膜片箝方法、45Ca法等研究相关的有效部分、有效成分对胃、肠平滑肌、细胞的离子通道,摄Ca2+等作用机理研究。采用超微电极电化学方法、微型毛细管电泳、分子雷达等方法研究组织或单个细胞内M受体,P—物质、脑啡肽及儿茶酚胺等神经递质、钙调蛋白等变化,来说明其作用机理。

  双向调节是中药复方的一种基本作用,总体上说尚停留在药效学研究阶段。可采用用血性腹膜炎小鼠的腹部血管通透实验来确定抗炎作用双向调节的有效部分,再将大、小承气汤中该有效部分进行指纹图谱定性及定量比较,或若干有效部分协同作用,可判断出其物质基础。在基本清楚化学成分基础上,即可设计多水平的药理实验来研究其作用机理。

  这样的思路和大量的研究就可从三个复方、四个药对、五味药材来说明中药复方的不同化学层次的配伍规律及药效和作用机理,既解决了中药复方的复杂性、整体性二个难点,又可为有依据的质量控制提供方法,更有可能为开发某些新药,如双向调节药提供思路。

  总之,明确中药复方化学研究体系,采用各种现代技术,中药复方物质基础的研究将解决中药现代化的关键问题,开拓具有中国特色的创制新药的新思路、新途径、新方法。

  参考文献

  1.罗国安、王义明.中药复方有效部分研究方法及理论初探.中成药.1997;19(8):44

  2.王义明、罗国安等.中药复方化学成分研究进展及思考.全球华人中药现代化学术研讨会,1998年7月,南京

  3.谢鸣主编.中医方剂现代研究.1997年9月第一版.学苑出版社