劉寶全,李春斌,權(quán)春善,范圣第,胡文忠
(大連民族大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,遼寧 大連 116605)
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民族藥物指紋圖譜的建設(shè)策略
劉寶全,李春斌,權(quán)春善,范圣第,胡文忠
(大連民族大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,遼寧 大連 116605)
摘要:在總結(jié)中藥指紋圖譜技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出基于民族醫(yī)學(xué)理論從生物學(xué)譜圖、化學(xué)組分譜圖、功效譜圖三個方面建設(shè)民族藥物指紋圖譜的策略,以生物學(xué)譜圖確定道地藥材種質(zhì),以化學(xué)組分譜圖確定藥物成分組群,以功效譜圖確定藥物成分組群與疾病療效的關(guān)系,通過民族藥物指紋圖譜完成民族傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的傳承與發(fā)展。
關(guān)鍵詞:民族藥物;指紋圖譜;民族傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)
民族藥物是中藥體系中不可或缺的重要組成部分,從中藥現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢來看,民族藥物產(chǎn)業(yè)的提升與發(fā)展有三條途徑:①功能單體模式:從單味藥材中分離純化功能單體,完成結(jié)構(gòu)解析與藥物代謝相關(guān)研究,必要時還可以對藥物單體進行修飾改性。這一模式與化學(xué)藥品開發(fā)較為接近,容易與國際接軌,但風(fēng)險大且成功率低。②功能組分模式:對單味藥物或復(fù)方藥物進行組分分離提取,按各分部進行功能研究,確定功能有效部位。功能組分模式是中西結(jié)合的藥物開發(fā)模式,分離獲得的功能有效部位既可以申報新藥并直接進行生產(chǎn),也可以繼續(xù)分離獲得功能單體轉(zhuǎn)入第一種模式,從而成為當(dāng)前民族藥物開發(fā)的主體模式[1-2]。③譜效關(guān)系模式:這是一種創(chuàng)新中藥發(fā)展模式,將在文中具體論述。
1中藥指紋圖譜的主要技術(shù)特點
中藥指紋圖譜的概念與技術(shù)于本世紀初期正式形成,是中藥活性組分鑒別結(jié)果的匯集與提升,是國內(nèi)與國際中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在需要。謝培山[3]提出利用中藥色譜指紋圖譜進行原料藥材與生產(chǎn)工藝的規(guī)劃化;聶晶等[4]總結(jié)了可用于中藥指紋圖譜的相關(guān)方法,表明了中藥指紋圖譜理論隨著分析檢測技術(shù)手段的提升和中藥研究成果的積累而不斷發(fā)展;李強等[5]提出的“三類三譜”(指紋圖譜有化學(xué)、生物、代謝三類,檢測技術(shù)有色譜、光譜、波譜三譜)體現(xiàn)了中藥指紋圖譜的內(nèi)涵與主要檢測技術(shù)。
2譜效關(guān)系模式(創(chuàng)新中藥發(fā)展模式)概述
在當(dāng)前的中藥指紋圖譜研究工作中,大多的研究工作都將注意力集中于藥材本身,忽視了藥材治療的具體病癥,過多地注重了藥材成分,忽視了藥材的療效。這與中藥指紋圖譜形成的歷史背景有關(guān),當(dāng)時的中藥指紋圖譜就是為了規(guī)范藥材加工與中藥制品的生產(chǎn)工藝而提出,重在確定相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準[3]。經(jīng)過16年的推廣與完善,許多藥物(尤其是道地藥材)的各種指紋圖譜都已經(jīng)相繼建立,信息技術(shù)也廣泛用于中藥指紋圖譜的數(shù)據(jù)整理與數(shù)據(jù)挖掘,中藥指紋圖譜已經(jīng)具備向創(chuàng)新模式發(fā)展的基礎(chǔ)[6-7]。
中藥是由中醫(yī)理論指導(dǎo)使用,中醫(yī)理論是連接中藥與病癥的橋梁。傳統(tǒng)中醫(yī)講究“望聞問切”,以陰陽五行為基礎(chǔ),以五行與五臟的相生相克揭示人體運行規(guī)律[8]。中藥具有四性(寒涼溫?zé)?五味(辛甘酸苦咸),可以通過歸經(jīng)調(diào)節(jié)機體內(nèi)平衡狀態(tài)的升降浮沉[9]。因此中藥的指紋圖譜必須與中醫(yī)用藥結(jié)合起來,必須與臨床病癥聯(lián)系起來,這樣才能有效促進民族醫(yī)藥的發(fā)展,才能真正實現(xiàn)中藥現(xiàn)代化。
譜效關(guān)系模式(創(chuàng)新中藥發(fā)展模式)是以創(chuàng)新中醫(yī)理論體系為核心基礎(chǔ)的中藥發(fā)展模式,是以藥材與人體(病癥)為雙基準,利用信息技術(shù)整合藥材與人體(病癥)兩方面的全部研究成果,通過建立藥材譜圖與人體(病癥)療效之間的對應(yīng)體系,將傳統(tǒng)的藥效關(guān)系、組效關(guān)系研究發(fā)展為譜效關(guān)系研究的新模式。沒有中醫(yī)理論的創(chuàng)新與發(fā)展,不可能存在中藥的現(xiàn)代化。在這種創(chuàng)新中藥模式中,大數(shù)據(jù)是必要的發(fā)展途徑,需要整合人體信息技術(shù)(成果)與藥物信息技術(shù)(成果),需要國家層面的主導(dǎo)組織,需要多方的協(xié)調(diào)配合,其中信息處理的標(biāo)準化將是數(shù)據(jù)整合的關(guān)鍵[2]。
3民族藥物指紋圖譜的建設(shè)策略
民族藥物應(yīng)該區(qū)分兩個層面:一個層面是指民族地區(qū)的特色藥材(尤其是道地藥材),另一個層面是指基于少數(shù)民族醫(yī)學(xué)體系(藥方)制備的處方藥或非處方藥物。民族藥物是各少數(shù)民族在長期的生活實踐中逐漸形成的,是富含民族傳統(tǒng)特色的藥物體系,如藏藥、蒙藥、維藥、苗藥、壯藥、傣藥、白藥等,但是這些民族藥物在取材上并不會局限于本民族所在地域,在應(yīng)用上也不會局限于本民族所在地域。哈斯巴根[10]在內(nèi)蒙古赤峰市阿魯科爾沁旗調(diào)查了當(dāng)?shù)氐?4種藥用植物,其中28種在蒙藥中使用,33種在中藥中使用。在中藥與蒙藥共用的28種植物中,藥用部位一致的有12種,部分相同的有13種,不同的有3種。針對藥物主治疾病的比較結(jié)果:當(dāng)?shù)孛耖g藥物與蒙藥共用的28種藥材中,藥物主治相同的只有15種,另有13種主治疾病不同。當(dāng)?shù)孛耖g藥物與中藥共用的33種藥材中,主治相同的只有17種,另有16種主治疾病不同。因此,民族藥物的特點決定著民族藥物指紋圖譜建設(shè)必須分步進行,在初級建設(shè)階段應(yīng)該做到三個民族定位:一是民族地區(qū)的道地藥物;二是民族地區(qū)醫(yī)學(xué)理論(實踐)體系指導(dǎo);三是民族地區(qū)人體(病癥)療效。只有保證三個民族定位才能降低研究工作的復(fù)雜性,才能有效建立藥材的譜效關(guān)系,才能真正開展民族藥物的創(chuàng)新發(fā)展模式。
3.1基于道地藥材進行指紋圖譜(庫)建設(shè)
民族藥物具有通用性,并不局限于原產(chǎn)地使用,因此要基于藥材的原產(chǎn)地,以道地藥材為核心,通過各地合作完成民族藥物體系的指紋圖譜(庫)建設(shè)。建設(shè)工作應(yīng)先以單味藥材進行,重在建設(shè)方法摸索與經(jīng)驗積累,建立健全民族藥物指紋圖譜建設(shè)方案,為全面開展民族藥物指紋圖譜建設(shè)和譜效關(guān)系建設(shè)貯備技術(shù),培養(yǎng)人才,創(chuàng)造條件。
3.2發(fā)揮分析測試設(shè)備優(yōu)勢,對藥物功能組分進行篩選檢測
中藥指紋圖譜涉及到多種分析檢測技術(shù),如UV、HPLC、TLC、NMR、IR、CE、GC-MS、LC-MS、LC-MS-MS等,從不同角度完成中藥組分的鑒定與檢測分析。現(xiàn)今的中藥指紋圖譜借助于生物信息技術(shù)的手段與方法取得了快速發(fā)展,已經(jīng)不再局限于藥物成分的分析檢測,更是擴展到中藥原料的生產(chǎn)、采集、加工等領(lǐng)域,成為中藥產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要手段,同時也向中藥的量效關(guān)系、作用機制方向延伸,用于藥理研究與新藥開發(fā)[5]。
對于選定的民族藥材,也要先從天然藥物化學(xué)角度入手,進行相關(guān)組成成分的調(diào)查分析,設(shè)計與優(yōu)化民族藥材指紋圖譜建設(shè)方案,選擇適宜的檢測設(shè)備開展民族藥物指紋圖譜(庫)建設(shè)。
3.3按作用病癥與療效進行藥物指紋圖譜篩選
中華醫(yī)學(xué)經(jīng)過幾千年的實踐積淀,形成多個特色鮮明的醫(yī)學(xué)體系,如中醫(yī)、藏醫(yī)、蒙醫(yī)、苗醫(yī)等,都有效地解決了當(dāng)?shù)孛癖姷牟〖部嗤础5?,由于各個醫(yī)學(xué)體系對疾病形成機制的理解不同,對同一種病會采用不同的治療方案,很難把具體的民族藥物與具體的病癥治療有機組合起來。中醫(yī)內(nèi)科體系中有“同病異治”的說法,同是頭痛,又可分為風(fēng)熱頭痛、風(fēng)寒頭痛、風(fēng)濕頭痛,要通過具體辯識 “證候”確定適宜的治療方案[11]。
中醫(yī)理論中的病、證、癥有不同的具體定義,講究辨證施治,根據(jù)“證候”確定治療方案,不同的病具有相同“證候”時,可以用相同的治療方案[11]。同時,中藥藥效具有多樣性(作用廣泛,機制復(fù)雜)、雙向性(同時具有相反藥理)、復(fù)雜性(量效不一致,作用與功效不相關(guān))三大特點[9]。因此,完全按中醫(yī)“證候”對藥材進行指紋圖譜篩選難度很高,借鑒西醫(yī)臨床癥狀及療效進行中藥材指紋圖譜篩選是當(dāng)前的最佳選擇,但要注意西醫(yī)臨床癥狀與中醫(yī)“證候”的相關(guān)性。民族藥指紋圖譜建設(shè)是民族傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的傳承與發(fā)展,必須基于民族醫(yī)學(xué)理論與療效進行藥材指紋圖譜篩選。
4民族藥物指紋圖譜的建設(shè)步驟
從民族藥材的選種、種植加工、藥品制備、藥效(療效)研究的整體過程來看,民族藥物指紋圖譜建設(shè)要從藥材的生物學(xué)譜圖、藥材的化學(xué)組分譜圖、藥材的功效譜圖三個方面出發(fā),以少數(shù)重點藥材啟動,有計劃、有步驟、分批次開展民族藥物指紋圖譜建設(shè),建立健全民族藥材的譜效關(guān)系數(shù)據(jù)庫。
4.1道地藥材選取與GAP生產(chǎn)管理
藥材品種、資源環(huán)境條件、栽培管理多重因素都會影響到藥材的藥效成分。以核桃楸為例,其分布范圍從大興安嶺到河北,其藥用部位有樹皮、葉、果實,其樹齡可達250年(自然成熟期為150年),如果沒有種質(zhì)鑒定與取材管理,不可能有效建立核桃楸的譜效關(guān)系數(shù)據(jù)庫[12-13]。通過道地藥材體系建設(shè)與《中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》GAP生產(chǎn)管理有效保證藥材質(zhì)量與穩(wěn)定性,是中藥現(xiàn)代化的第一步,也是建立民族藥材的譜效關(guān)系數(shù)據(jù)庫的根本保障。
因此,要進行道地藥材的種質(zhì)鑒定工作,確定道地藥材的種質(zhì)指紋圖譜(生物學(xué)譜圖),剔除假藥材,并區(qū)分不同地區(qū)來源的民族藥材,避免產(chǎn)地因素影響藥材的譜效關(guān)系數(shù)據(jù)庫建設(shè)。此部分的譜圖建設(shè)包括:DNA隨機擴增多態(tài)性圖譜(RAPD)、擴增限制性片段多態(tài)性圖譜(AFLP)、簡單重復(fù)序列間擴增圖譜(ISSR)以及單核苷酸多態(tài)性圖譜(SNP)。利用這些DNA檢測圖譜可以保證藥材的來源種質(zhì),為后繼的藥品生產(chǎn)提供原料保障[5]。
4.2藥材組分測定與藥材有效部位的選擇
優(yōu)先選擇按GAP生產(chǎn)管理生產(chǎn)的道地藥材進行藥材圖譜建設(shè),確定藥材的采收期與用藥部位,開展光譜、色譜、質(zhì)譜三方面的組分測定工作,建立相應(yīng)的化學(xué)組分譜圖。光譜檢測主要包括:紫外光譜、紅外光譜、熒光光譜、拉曼光譜、X射線衍射光譜、元素光譜分析等。色譜檢測包括:氣相色譜、液相色譜、薄層色譜、毛細管電泳圖譜、高效逆流色譜。質(zhì)譜包括:高分辨質(zhì)譜、多級質(zhì)譜、與色譜串聯(lián)的質(zhì)譜等[5]。
化學(xué)組分譜圖是藥材指紋圖譜的核心內(nèi)容,可以分為原藥材的化學(xué)組分譜圖、中藥飲片的化學(xué)組分譜圖、復(fù)方制劑的化學(xué)組分譜圖、藥物代謝的化學(xué)組分譜圖四部分。應(yīng)從原藥材生產(chǎn)、加工與制劑、機體利用與代謝的全過程確定藥材的化學(xué)組分,確定藥材的作用機制,建立藥材的譜效關(guān)系。
為降低民族藥材的譜效關(guān)系數(shù)據(jù)庫建設(shè)難度,可以對民族藥材進行分離提取,確定藥材的有效部位后再利用化學(xué)組分譜圖研究藥物的代謝過程與作用機理。中藥有效部位是指從中藥中提取的一類或幾類化學(xué)成分的混合體,其含量須達到總提取物的50 %以上,而且這一類或幾類已知化學(xué)成分要被認為是有效成分[14]。中藥有效部位由于既能體現(xiàn)中藥多成分、多靶點、多途徑發(fā)揮藥效的特點,又能使藥物有效成分更加富集,藥理作用和臨床療效增強,以及利于質(zhì)量控制水平提高等優(yōu)勢,近年來成為中藥、天然藥新藥開發(fā)的重要方向[14]。
4.3藥材指紋圖譜與譜效關(guān)系數(shù)據(jù)庫建設(shè)
基于單一靶點的藥物實踐已經(jīng)證實人體是一個復(fù)雜的細胞信號網(wǎng)絡(luò)體系,中藥則通過多組分、多環(huán)節(jié)、多靶點作用達到調(diào)節(jié)機體平衡治療疾病的目標(biāo),任何一種活性成分都不能反映中醫(yī)用藥所體現(xiàn)的整體療效[1,3]。分離藥物的有效部位能夠降低圖譜數(shù)據(jù)庫建設(shè)難度,有利于提高指紋圖譜的精度,但應(yīng)避免片面追求功能組分的分離純化而走入化學(xué)藥品開發(fā)的道路。
藥材指紋圖譜建設(shè)工作必須借助于信息技術(shù)完成,需要適用于民族藥材數(shù)據(jù)加工與數(shù)據(jù)挖掘的新算法,有效完成藥材主成分分析(principle component analysis, PCA)和系統(tǒng)聚類分析(hierarchical clustering analysis, HCA),并將多種圖譜有機組合形成立體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),同時利用信息技術(shù)將藥材的指紋圖譜與藥材的疾病療效有機結(jié)合起來,建立藥物指紋圖譜與“證候”療效的譜效關(guān)系,逐步建設(shè)民族藥物的譜效關(guān)系數(shù)據(jù)庫[5,15]。
5展望(中西醫(yī)結(jié)合與中西藥結(jié)合)
醫(yī)者講究對癥下藥,中醫(yī)(含民族醫(yī)學(xué))與西醫(yī)對疾病形成機制理解不同,治療用藥策略也不同。西醫(yī)是以人體科學(xué)與藥物化學(xué)為基礎(chǔ)進行對癥施藥,中醫(yī)(含民族醫(yī)學(xué))是以人體系統(tǒng)的陰陽平衡理論為基礎(chǔ)通過平衡調(diào)節(jié)進行辯證(候)施藥。西藥成分明確,能夠通過分析檢測技術(shù)確定具體藥品(化學(xué)藥品)中的各種物質(zhì)的具體含量及其分子結(jié)構(gòu),能夠確定化學(xué)藥品在機體內(nèi)的代謝過程。中藥組成復(fù)雜,很難確定其中的全部物質(zhì)種類與含量,不可能按西藥模式實現(xiàn)全部中藥組分在機體內(nèi)的代謝過程檢測。
中醫(yī)與西醫(yī)僅僅在疾病形成機制的理解上存在差異,但在藥物與病癥診查技術(shù)方面不應(yīng)有中西之分,嗎啡、紫杉醇、青蒿素都是天然藥物,分離提純后使用就是西藥(化學(xué)藥物,部分被化學(xué)修飾后使用),而直接利用原材料進行病癥治療就是民族藥物。從天然藥物的本質(zhì)上看,中藥與西藥是可以結(jié)合的。在含有特定西藥成分的中藥復(fù)方中,通過增加或減少特定西藥成分的對比處理,觀察藥物療效變化,可能是有效建立民族藥材的譜效關(guān)系的捷徑。
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(責(zé)任編輯鄒永紅)
Construction Strategy of the Fingerprint of National Medicine
LIU Bao-quan, LI Chun-bin, QUAN Chun-shan, FAN Sheng-di, HU Wen-zhong
(School of life sciences, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605, China)
Abstract:Based on the fingerprints technology applied in Chinese Matera Medica(CMM), a research system of CMM fingerprints would be constructed, which included three parts: the biological fingerprints, chemical component fingerprints and functional fingerprints. The biological fingerprints were used to identify the genuine regional drug, chemical component fingerprints to determine the characteristics of the chemical molecules in drug, and the functional fingerprints to establish the relationship between the medical components and the effect of the treatment. The research of national medicine fingerprints is committed to the inheritance and development of traditional Chinese medicine.
Key words:national medicine; fingerprint; traditional Chinese medicine
收稿日期:2016-03-23;最后修回日期:2016-03-30
基金項目:中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金資助項目(DC201501020101,DC201502020201)。
作者簡介:劉寶全(1972-),男,遼寧北票人,博士,副教授,主要從事藥物載體開發(fā)與天然產(chǎn)物活性研究。通訊作者:胡文忠(1959-),男,吉林九臺人,博士,教授,學(xué)校特聘教授,主要從事食品科學(xué)、功能食品開發(fā)、民族藥物資源開發(fā)研究,E-mail:hwz@dlnu.edu.cn。
文章編號:2096-1383(2016)03-0203-04
中圖分類號:R284.1
文獻標(biāo)志碼:A