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)

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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(gè)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(guò)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(shì)來(lái)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(shí)還可以對(duì)藥物單體進(jìn)行修飾改性。這一模式與化學(xué)藥品開(kāi)發(fā)較為接近，容易與國(guó)際接軌，但風(fēng)險(xiǎn)大且成功率低。②功能組分模式：對(duì)單味藥物或復(fù)方藥物進(jìn)行組分分離提取，按各分部進(jìn)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(kāi)發(fā)模式，分離獲得的功能有效部位既可以申報(bào)新藥并直接進(jìn)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(kāi)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(diǎn)

中藥指紋圖譜的概念與技術(shù)于本世紀(jì)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(guó)內(nèi)與國(guó)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(jìn)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(cè)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(qiáng)等[5]提出的“三類(lèi)三譜”(指紋圖譜有化學(xué)、生物、代謝三類(lèi)，檢測(cè)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(cè)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(guò)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(shí)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(zhǔn)[3]。經(jīng)過(guò)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(wèn)切”，以陰陽(yáng)五行為基礎(chǔ)，以五行與五臟的相生相克揭示人體運(yùn)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(guò)歸經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)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(lái)，必須與臨床病癥聯(lián)系起來(lái)，這樣才能有效促進(jìn)民族醫(yī)藥的發(fā)展，才能真正實(shí)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(zhǔn)，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(guò)建立藥材譜圖與人體(病癥)療效之間的對(duì)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(méi)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(guó)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(zhǔn)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(gè)層面：一個(gè)層面是指民族地區(qū)的特色藥材(尤其是道地藥材)，另一個(gè)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(zhǎng)期的生活實(shí)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(huì)局限于本民族所在地域，在應(yīng)用上也不會(huì)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(duì)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(diǎn)決定著民族藥物指紋圖譜建設(shè)必須分步進(jìn)行，在初級(jí)建設(shè)階段應(yīng)該做到三個(gè)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(shí)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(gè)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(kāi)展民族藥物的創(chuàng)新發(fā)展模式。

3.1基于道地藥材進(jìn)行指紋圖譜(庫(kù))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(guò)各地合作完成民族藥物體系的指紋圖譜(庫(kù))建設(shè)。建設(shè)工作應(yīng)先以單味藥材進(jìn)行，重在建設(shè)方法摸索與經(jīng)驗(yàn)積累，建立健全民族藥物指紋圖譜建設(shè)方案，為全面開(kāi)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(cè)試設(shè)備優(yōu)勢(shì)，對(duì)藥物功能組分進(jìn)行篩選檢測(cè)

中藥指紋圖譜涉及到多種分析檢測(cè)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(cè)分析?，F(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(cè)，更是擴(kuò)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(shí)也向中藥的量效關(guān)系、作用機(jī)制方向延伸，用于藥理研究與新藥開(kāi)發(fā)[5]。

對(duì)于選定的民族藥材，也要先從天然藥物化學(xué)角度入手，進(jìn)行相關(guān)組成成分的調(diào)查分析，設(shè)計(jì)與優(yōu)化民族藥材指紋圖譜建設(shè)方案，選擇適宜的檢測(cè)設(shè)備開(kāi)展民族藥物指紋圖譜(庫(kù))建設(shè)。

3.3按作用病癥與療效進(jìn)行藥物指紋圖譜篩選

中華醫(yī)學(xué)經(jīng)過(guò)幾千年的實(shí)踐積淀，形成多個(gè)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(gè)醫(yī)學(xué)體系對(duì)疾病形成機(jī)制的理解不同，對(duì)同一種病會(huì)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(jī)組合起來(lái)。中醫(yī)內(nèi)科體系中有“同病異治”的說(shuō)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(guò)具體辯識(shí) “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(shí)，可以用相同的治療方案[11]。同時(shí)，中藥藥效具有多樣性(作用廣泛，機(jī)制復(fù)雜)、雙向性(同時(shí)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(diǎn)[9]。因此，完全按中醫(yī)“證候”對(duì)藥材進(jìn)行指紋圖譜篩選難度很高，借鑒西醫(yī)臨床癥狀及療效進(jìn)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(jìn)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(guò)程來(lái)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(gè)方面出發(fā)，以少數(shù)重點(diǎn)藥材啟動(dòng)，有計(jì)劃、有步驟、分批次開(kāi)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(kù)。

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(huì)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(shù)皮、葉、果實(shí)，其樹(shù)齡可達(dá)250年(自然成熟期為150年)，如果沒(méi)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(kù)[12-13]。通過(guò)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(kù)的根本保障。

因此，要進(jìn)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(lái)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(kù)建設(shè)。此部分的譜圖建設(shè)包括：DNA隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性圖譜(RAPD)、擴(kuò)增限制性片段多態(tài)性圖譜(AFLP)、簡(jiǎn)單重復(fù)序列間擴(kuò)增圖譜(ISSR)以及單核苷酸多態(tài)性圖譜(SNP)。利用這些DNA檢測(cè)圖譜可以保證藥材的來(lái)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(cè)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(jìn)行藥材圖譜建設(shè)，確定藥材的采收期與用藥部位，開(kāi)展光譜、色譜、質(zhì)譜三方面的組分測(cè)定工作，建立相應(yīng)的化學(xué)組分譜圖。光譜檢測(cè)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(cè)包括：氣相色譜、液相色譜、薄層色譜、毛細(xì)管電泳圖譜、高效逆流色譜。質(zhì)譜包括：高分辨質(zhì)譜、多級(jí)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(jī)體利用與代謝的全過(guò)程確定藥材的化學(xué)組分，確定藥材的作用機(jī)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(kù)建設(shè)難度，可以對(duì)民族藥材進(jìn)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(guò)程與作用機(jī)理。中藥有效部位是指從中藥中提取的一類(lèi)或幾類(lèi)化學(xué)成分的混合體，其含量須達(dá)到總提取物的50 %以上，而且這一類(lèi)或幾類(lèi)已知化學(xué)成分要被認(rèn)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(diǎn)、多途徑發(fā)揮藥效的特點(diǎn)，又能使藥物有效成分更加富集，藥理作用和臨床療效增強(qiáng)，以及利于質(zhì)量控制水平提高等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)成為中藥、天然藥新藥開(kāi)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(kù)建設(shè)

基于單一靶點(diǎn)的藥物實(shí)踐已經(jīng)證實(shí)人體是一個(gè)復(fù)雜的細(xì)胞信號(hào)網(wǎng)絡(luò)體系，中藥則通過(guò)多組分、多環(huán)節(jié)、多靶點(diǎn)作用達(dá)到調(diào)節(jié)機(jī)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(kù)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(kāi)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(lèi)分析(hierarchical clustering analysis, HCA)，并將多種圖譜有機(jī)組合形成立體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時(shí)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(jī)結(jié)合起來(lái)，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(kù)[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(duì)癥下藥，中醫(yī)(含民族醫(yī)學(xué))與西醫(yī)對(duì)疾病形成機(jī)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(jìn)行對(duì)癥施藥，中醫(yī)(含民族醫(yī)學(xué))是以人體系統(tǒng)的陰陽(yáng)平衡理論為基礎(chǔ)通過(guò)平衡調(diào)節(jié)進(jìn)行辯證(候)施藥。西藥成分明確，能夠通過(guò)分析檢測(cè)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(jī)體內(nèi)的代謝過(guò)程。中藥組成復(fù)雜，很難確定其中的全部物質(zhì)種類(lèi)與含量，不可能按西藥模式實(shí)現(xiàn)全部中藥組分在機(jī)體內(nèi)的代謝過(guò)程檢測(cè)。

中醫(yī)與西醫(yī)僅僅在疾病形成機(jī)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(jìn)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(guò)增加或減少特定西藥成分的對(duì)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(xiàng)目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(DC201501020101,DC201502020201)。

作者簡(jiǎn)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(kāi)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(tái)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(kāi)發(fā)、民族藥物資源開(kāi)發(fā)研究，E-mail:hwz@dlnu.edu.cn。

文章編號(hào)：2096-1383(2016)03-0203-04

中圖分類(lèi)號(hào)：R284.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A