中药有效成分辨识的研究进展

李 花，陈玉文

(沈阳药科大学工商管理学院，辽宁 沈阳 110016)

中药现代化是中药国际化的必要基础，提高中药的质量使中药治疗更加准确，必须对中药有效成分进行辨识，以达到国际市场标准和对产品的要求，在国际上广泛流通。笔者就中药有效成分（群）的辨识研究进展论述如下。

1 中药有效成分（群）辨识研究背景

中药对某种疾病或证候是否有效，直接取决于其有效成分的存在与否和量的多寡[1]。中药中的有些化学物质对机体直接发挥生物学作用，称之为有效效应物质；而另一些是间接发挥生物学作用，如大多数原生苷是前药(prodrug)，如灯盏乙素聚乙二醇[2]，其在人体内的生物转化产物和/或代谢产物发挥生物学作用，其他化学物质亦可能存在类似的转化形式，这类天然化学物质称为有效成分；既不产生直接作用，亦无间接作用的化学物质，称为无效成分。有效效应物质、有效成分和无效成分均指中药中原存在的物质，而在人体内直接产生生物学效应的化学效应物质称为效应物质。效应物质包含了一部分有效效应物质，即有效成分（群）。

目前，用于中药有效成分辨识的研究方法主要借鉴了化学药和植物药的模式，其基本过程是分离纯化、活性筛选，方剂活性追踪与有效成分发现等。这些研究模式或具有高效、快速的特点，或强调了对中药有效成分的研究以临床功效为出发点和落脚点，获得了大量中药化学成分、结构及其活性信息，成绩斐然。然而，随着研究工作的深入，这些方法已不能全面地探知中药复杂体系中的奥秘。因此，整合中医、中药、生物、化学、信息等众多学科的相关知识和方法，建立可体现已有研究模式优势特色的中药物质基础研究技术，必将促进中药学的技术革新和学科进步。中药有效成分（群）辨识研究正是在此背景下应运而生，国内在这一研究领域已提出不少新的研究思路，笔者总结为2个思路，即以中药本身为出发点和以生物体内代谢为出发点的研究方法，见图1。

图1 中药有效成分辨识研究方法

2 以中药本身为出发点的有效成分辨识

2.1 拆方和整方研究法

拆方研究法是对复方中药进行筛选，以复方的功能主治为导向，即逐步减去复方中一味或几味中药，拆成单味药或药物组，以观察疗效的变化，逐渐缩小研究范围，最终确定必须保留的药物，从中寻找有效成分[3]。近年来，有学者对血府逐瘀汤[4]、吴茱萸汤[5]等进行了拆方研究，发现了具有代表性的有效成分。但拆方研究法忽视了方药合煎的影响及成分之间的相互作用。随着现代分析、分离、鉴定方法与技术的引入，整方研究法在一定程度上克服了拆方研究法的局限性，更能体现中药复方的整体观和辨证施治原则。整方研究法是将复方视为一个整体，以复方的君、臣、佐、使组方原则或功效为主要导向，研究中运用植化方法对复方煎煮后的药液进行系统分离和鉴定，以获得全方化学信息。还可结合单味药成分，分析整方与单味药的区别，发现煎煮等过程中有无新化合物生成等。如从麻醉复方整方中分离获得东莨菪碱[6]，从白头翁汤中获得生物碱、香豆素、皂苷、柠檬苦素4类化学成分等[7]。但整方中化学成分更加复杂，涉及面更广，工作难度更大。将整方与拆方研究法结合运用，有助于中药物质基础的全面阐释。

2.2 中药组效关系辨识

所谓中药“组效关系”（combination-activity relationship，CAR）是指在不同层次上的重要物质组合和药效活性之间的关联性[8]。必须系统地研究中药复杂物质体系的组成与药效之间的整体关系，包括中药有效组分及其配伍与药效间的相关性，多种化学组分生物效应的相关性及其整合调节机制等。显然，单纯采用传统的试验研究手段无法求解中药复杂物质体系的系统辨识问题。通过综合运用各相关学科的新理论和新方法，运用谱效关系理论、计算机优化设计技术，将有助于揭示中药复方药效物质基础和药效组分协同作用机制。

谱效关系是建立在指纹图谱的研究之上，应用色谱及其联用技术，最大限度地获取有用的化学信息。通过对有效组分进行谱效关系研究，将标示活性成分群特征峰的指纹图谱与药效结果对应，将中药指纹图谱中化学成分的变化与药效结果联系起来，建立谱效关系，探讨复方的物质基础[9]。如石钺等[10]利用高效液相色谱和液相色谱-串联质谱提供的色谱和离子碎片信息，对相同试验条件下提取的银翘散中抗流感病毒有效组分及其组方各单味药的指纹图谱流出组分进行对比分析。

计算机辅助配伍配比优化方法研究，即在建立多组分药效预测模型的基础上，研究中药有效组分配伍配比组合优化方法及计算机辅助中药优化设计技术，着重开展化学组分-药效模式空间上的遗传算法、蚁群算法等智能搜索算法和优化搜索策略研究，为现代中药创制技术发展提供科学依据和技术工具[11]。

2.3 分子生物色谱技术与高通量筛选技术

分子生物色谱技术与高通量筛选技术的基本方法均是针对中药复方多成分调节作用的多靶点特性，通过配体-受体的药物研究理论，进行药效物质的筛选和确定。

生物色谱技术是以具有相同生物效应的中药有效成分（群）为研究对象，能有效、深入地研究中药有效成分（群）间的功效关联性；选择多个生物体系共同结合于同一分离器中，即可表达中药有效成分（群）作用多环节、多途径和多靶点的作用特点。操作过程是将生物体内活性物质如酶、受体、运输蛋白和其他具有重要生理功能的生物大分子固定于色谱填料中，复方提取物通过色谱柱后，经过特异识别、结合和分离，最终被分离和鉴定。如Wang等[12]用人血清白蛋白（HSA）生物色谱技术研究了茵陈蒿的甲醇提取物在色谱柱上的结合状态，发现了5个保留峰，并鉴定出其中的2个化合物分别为滨蒿内酯和茵陈新，说明这2个化合物具有生理活性。

以基因、受体、酶等为药物作用靶点的高通量筛选技术在中药有效成分筛选、分离等的辨识研究中发挥了重要作用。Sun等[13]用细胞外膜片钳技术构建体外培养的皮质神经元模型，筛选了22种中药对N-甲基-D-天冬氨酸受体的拮抗作用。结果显示，黄芩、粉防己、鼠尾草等水提取物能阻断N-甲基-D-天冬氨酸的通路。但高通量筛选的局限性也十分明显，主要表现在该技术不能充分反映药物的全面药理作用，也无全面反映机体生理机能的理想模型。

尽管以中药为出发点的生物研究方法取得了长足进步，得到了较多的研究成果，但也有不足之处，如传统的中药物质基础研究模式重点考察中药中含有哪些成分、哪些成分能在药理试验中显示活性，没有重视其中的化学成分是否能够被吸收以及吸收后在体内的系列变化过程。众所周知，任何药物都是通过与人体的相互作用而发挥疗效的，因此中药物质基础的研究应该紧扣人体对药物的作用，充分考虑中药有效成分在体内的动态变化过程（吸收、分布、代谢、靶向等），阐明体内发挥疗效的真正药效物质基础[14]，因此基于生物体内代谢过程进行中药有效成分辨识的研究思路亟待研究。

3 基于生物体内代谢过程的中药有效成分辨识

3.1 代谢研究法

代谢研究法的思路之一是用整体动物进行代谢研究，即通过给药后对动物血液、尿、胆汁、胃液、肠液、粪便等进行分析、分离，从而发现复方在体内真正发挥药效的物质，进而研究物质基础和复方作用机理[15];思路之二是在体外模拟体内条件进行代谢研究，即通过分析复方在人工胃液、肠液及肠道菌丛中可吸收成分及其转化特征，结合药效学的结果分离中药复方有效成分[16]。代谢研究法排除了复方本身复杂理化性质、胃肠中不能进入血清的药物成分等干扰，可更快速地发现有效成分。用代谢研究法对小柴胡汤进行研究后发现，服用小柴胡汤后血浆中发现了原方中没有的一些新化合物，如黄芩苷的新代谢物黄芩苷元硫酸酯等[17]。

3.2 血清药理学和血清药物化学方法

血清药理学就是对中药经生物体代谢转化后进入血清的药学成分进行药效评价，而血清药物化学则是对含药血清进行有效成分的分离鉴定。实际操作是将复方制剂给动物灌胃后，取血并分离血清，结合体外血清药理活性测定，进行血清中有效成分的分离鉴定，从而阐释复方效应物质基础。运用血清药理学和血清药物化学研究方法研究复方物质基础取得了许多有价值的研究成果，如对茵陈蒿及其复方进行的血清药物化学研究发现，口服给药后，具有促进胆汁分泌作用的6，7-dimethylesculetin(6，7-DME)被大量吸收入血（生物利用度为62.4)，其他药物成分可能在其他环节对6，7-DME产生影响，但在血液中并未检出，由此认定6，7-DME为茵陈蒿及茵陈蒿汤的效应物质基础[18]。

然而，该法在实际运用中也遇到了较多问题。首先，在血清中检测到的成分可能是无效物质或是有效物质的代谢产物；其次，某些检测到的吸收入血的成分，经过富集和提纯后，需比原来血清中的浓度高许多倍时才显示相关药理作用，这给有效成分的确定带来困难；此外，不同种属、年龄的动物对药物吸收的差异，不同给药剂量、采血时间造成的血药成分、浓度的差异，加上血清内源性成分的干扰，给血清有效成分的分离、鉴定造成了较大的困难。因此，中药血清药物化学虽是一种很有发展前途的方法，但许多问题尚待今后更系统、深入地探讨。

3.3 系统生物学技术

系统生物学技术主要研究一个生物系统中所有组成成分如基因、信使核糖核酸(mRNA)、蛋白质等的构成，以及在特定条件下这些组分间的相互关系[19]。

中药复方临床疗效可视为一个“黑箱效应”，即复方(外界)的各类物质或其降解物、代谢物，最终均作用于靶细胞的表面，通过尚不明了的信号传递过程(黑箱部分)影响DNA，进而启动或关闭某些mRNA，合成或停止产生某种或某些效应分子(蛋白质)，从而达到治疗目的。该法采用反向思维模式，不再把研究的重心放在分离、纯化各种有效成分上，而是通过研究服药后机体受到影响而出现的新的效应分子(蛋白质)，来确定最终起治疗作用的物质[20]。该法是通过分析单味药及复方的化学成分(输入)和血清或病变组织器官中与疗效相关的效应成分(输出)的关系，找出复方的物质基础[21]。实际操作中，先获得复方全成分化学信息，再利用计算机将复方成分与药理试验数据特别是蛋白质等效应分子的结构和功能进行相关，并对单味药和各种不同配伍复方化学成分进行比较和归纳，寻找化学成分与活性的关系规律，从而阐明复方的作用物质基础。肖红斌等[22]在该分析基本思路的基础上，运用智能多模式多柱色谱系统(IM2MCC)及其联用技术探讨了当归补血汤效应物质基础。与其他方法相比，该法忽视了组成复方的各单味药之间的相互配伍和平衡关系。尽管如此，该法独到的研究思路在复方效应基础研究中将发挥应有的作用[21]。

4 结语

综上所述，中药有效成分研究经多年的探索，已建立了一些有效的方法。但就现状而言，对中药的研究还不够深入。原因主要有：1）中药药效物质的辨识和筛选技术脱离了中医药理论，基本走上了“中药西化”的道路，与中医药整体观及多成分、多靶点整体作用特点不甚吻合。2）中药有效成分研究没有重视中药有效成分体内的动态变化过程。传统的研究模式重点考察中药中含有哪些成分、哪些成分能在药理试验中显示活性，没有重视其中的化学成分是否能被吸收及吸收后在体内的系列变化过程。众所周知，任何药物都是通过与人体的相互作用而发挥疗效的，因此中药有效成分的研究应紧扣人体对药物的作用，充分考虑有效成分在体内的动态变化过程（吸收、分布、代谢、靶向等），阐明体内发挥疗效的真正药效物质基础[14]。3）中药成分复杂，现有的系统生物学技术仍存在许多不足与弊端。因此，可依据传统中医药理论，遵循中药的整体性、协同性和多靶点作用特点，借鉴现代化学和生命科学领域的最新技术和方法从中药活性成分的生成、吸收、分布、靶向作用和代谢的全过程对中药开展系统研究，建立一种动物体内模拟的中药有效成分辨识新方法，最大限度地综合运用现代相关技术去揭示中药复方的有效成分。

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