中藥藥效物質(zhì)基礎的相對動態(tài)性研究進展

施繁莉，呂慧俠*，張振海

（1. 中國藥科大學藥學院，江蘇 南京 211198；2. 江蘇省中醫(yī)藥研究院，江蘇 南京 210028）

隨著現(xiàn)代檢測技術(shù)和各學科理論的發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)許多疾病是由多種風險因素共同打破身體“防御閾值”導致的，繼而帶來非單一性的病理生理表現(xiàn)。在這種觸發(fā)因素不明且病理表現(xiàn)復雜的疾病中，單一靶點的治療存在明顯局限，此時就突顯出中藥多組分、多靶點、多途徑協(xié)同生效的獨特優(yōu)勢，這一優(yōu)勢也是中醫(yī)藥事業(yè)全球化的推動力之一，如何確保中藥質(zhì)量的安全、有效、可控將成為關(guān)鍵。

目前國內(nèi)對中藥質(zhì)量控制仍主要沿用化藥的評價方式，無法體現(xiàn)其多成分-多靶點-多效應，以及中醫(yī)藥理論注重“辨證論治”，并對中藥進行配伍應用的特點。因此，中藥質(zhì)量控制可與特定藥效聯(lián)系起來，從整體觀上研究藥效物質(zhì)基礎。中藥藥效物質(zhì)基礎，是指中藥中能夠達到藥物臨床療效的活性成分總稱[1]?；谘芯咳藛T專業(yè)及背景差異，藥效物質(zhì)基礎的理論各異，包括：側(cè)重中藥本身各成分間作用的理論，如有效成分論、霰彈理論及“組分結(jié)構(gòu)”理論[2]等；將中藥與人體聯(lián)系起來，從系統(tǒng)觀上研究藥效物質(zhì)基礎的理論，如藥效團藥效假說[3]、“顯效形式”概念及“疊加作用”假說[4]、中醫(yī)方證代謝組學[5]等。最近還有學者提出成分的存在形式和物相狀態(tài)對藥效的影響，即“結(jié)構(gòu)中藥學”[6]，以及將中藥與人體生命科學聯(lián)系起來，多模態(tài)辨識中藥藥效物質(zhì)基礎[7-8]。劉昌孝院士于2016年提出的“質(zhì)量標志物”（Q-marker）[9]，基于中藥形成到發(fā)揮藥效整個過程，立足于“有效”“特有”“傳遞”“溯源”“可測”和“處方配伍”等關(guān)鍵點，直接聚焦中藥質(zhì)量控制的核心。這些多元化理論研究從各個角度和層面上，豐富了藥效物質(zhì)基礎理論，也在一定程度上推動了中藥研究，對健全中藥質(zhì)量管理和評價體系提供了理論基礎。

基于現(xiàn)代高通量檢測技術(shù)進步及各學科發(fā)展，藥效物質(zhì)基礎的研究方法各異，主要包括：1）通過體內(nèi)藥理活性探索，以拆方或指紋圖譜等方式，進行譜-效關(guān)系研究[10]；2）利用代謝組學相關(guān)理論，建立血清藥理學及血清藥物化學[11]等，從入血成分角度研究藥效物質(zhì)基礎，其中也可利用目標成分敲入/敲除[12]策略，以研究目標成分及其與其他組分間的藥效關(guān)系；3）借助體外模型，包括仿生技術(shù)進行有效廣泛篩選；4）結(jié)合計算機技術(shù)及數(shù)據(jù)庫進行智能分析預測，如利用網(wǎng)絡藥理學[13]，將活性成分、靶點、疾病表現(xiàn)聯(lián)系起來，以闡明中藥復雜體系。

王曉艷等[14]利用網(wǎng)絡藥理學對甘草黃酮類成分進行分析，篩選出28個化合物，其具有97個潛在作用靶點，并與61條通路相關(guān)。Li等[15]報道了冬蟲夏草治療糖尿病腎病的物質(zhì)基礎，篩選出7個活性成分，293個潛在靶基因，85個與疾病匹配的重疊靶點，蟲草可能通過靶向5種通路治療糖尿病腎病。Liu等[16]結(jié)合基于GC-MS的代謝組學和網(wǎng)絡藥理學的方法，研究發(fā)現(xiàn)逍遙散可顯著調(diào)節(jié)異常代謝物水平，通過芍藥苷、槲皮素、查耳酮-α、柚皮素、β-谷甾醇、芒柄花素、山奈酚作用于白介素-6、絲裂原活化蛋白激酶1、信號轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄激活因子3和轉(zhuǎn)錄因子AP-1，從而發(fā)揮抗抑郁作用。不難發(fā)現(xiàn)，無論是中藥有效部位、單味藥，亦或是中藥復方皆反映出多成分、多靶點、多效應的特征，且同一作用靶點對于多種化合物，疊加生效。同時考慮到中藥成分經(jīng)人體代謝后，部分代謝產(chǎn)物的治療作用、無效物的有效化、弱活性物的強效化等因素。因此，多數(shù)中藥的藥效物質(zhì)是相對動態(tài)的，不是固定的：一方面，針對不同適應證的藥效物質(zhì)基礎不同；另一方面，針對同一適應證，中藥中的活性成分可能在一定程度上互相取代（見圖1）。

圖 1 中藥藥效物質(zhì)基礎的相對動態(tài)性Figure 1 Relative dynamics of the pharmacodynamic material basis of traditional Chinese medicines

1 中藥有效部位藥效物質(zhì)基礎的動態(tài)性

中藥有效部位，是指從單味藥材或復方中提取到的具有相似化學性質(zhì)的一類化合物。雖然性質(zhì)相近，但在結(jié)構(gòu)上依然存在差異，因此，發(fā)揮特定效應的作用靶點也有所不同。況且有效部位進入人體后，在腸道或肝臟的代謝下，化學結(jié)構(gòu)可能會發(fā)生轉(zhuǎn)化，有可能相互替代。因此中藥有效部位作為藥效物質(zhì)基礎是具有動態(tài)性的。

1.1 不同適應證，有效部位藥效物質(zhì)基礎不同

首先以人參為例，人參是一味應用廣泛的傳統(tǒng)中藥，具有大補元氣、生津固發(fā)、補脾益肺、安神益智等多種功效[17]。其中主要的活性部位人參皂苷，目前已從中至少分離出幾十種單體成分，主要存在3種結(jié)構(gòu)類型，包括：1）人參二醇型，如Ra1、Ra2、Ra3、Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Rg3、Rh2、Rs1和Rd等；2）人參三醇型，如Re、Rf、Rg1、Rg2、Rh1、Rh3和PPT等；3）齊墩果酸型，如Ro等[18]。據(jù)文獻報道，人參皂苷具有多種藥理作用，且針對特定效應，其藥效物質(zhì)基礎有所不同（見表1）。

表 1 人參皂苷發(fā)揮不同藥效的物質(zhì)基礎Table 1 Material basis of ginsenosides for different effects

甘草黃酮作為甘草中一類重要的有效部位，具有較強抗炎、抗氧化等功效，主要的活性成分包括甘草素、甘草苷、光甘草定及甘草查爾酮A等[26]。其中甘草苷具保護心肌細胞[27]及抗抑郁[28]等功效。甘草查爾酮A可抗腫瘤[29]、調(diào)節(jié)脂肪生成代謝，有效減少高脂飲食小鼠肝臟脂質(zhì)蓄積[30]。光甘草定能有效抑制酪氨酸酶活性。同理，其他中藥有效部位如甾體類、多糖類、酚酸類化合物的有效成分在治療不同疾病時，藥效物質(zhì)基礎也都會相應變化。

1.2 同一適應證，有效部位活性成分互相取代

鑒于中藥有效部位為一組不同化合物，針對同一藥理效應的物質(zhì)基礎又有所差異，表1更直觀地展現(xiàn)出人參皂苷中幾種不同活性成分對多種特定效應都有作用，例如Rb1和Rg1都是保護心血管和抗腫瘤的藥效物質(zhì)基礎之一，那么一定程度上，二者即可互相取代。產(chǎn)地來源、采收方式、炮制工藝等外在因素對最終獲取的藥材有效部位中單體的比例存在影響，有些產(chǎn)地的人參可能人參皂苷單體Rb1含量高，而Rg1含量少，雖兩者成分不同，但藥效存在重疊，在起同一藥效時，即可相互彌補協(xié)調(diào)。

另外，有研究利用超高效液相聯(lián)用質(zhì)譜的檢測方法，對原人參三醇型皂苷在人腸道菌群中的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物進行分析，發(fā)現(xiàn)Re可轉(zhuǎn)化為Rg1、Rg2、Rh1、F1和PPT；Rg1可轉(zhuǎn)化為Rh1、F1和PPT；Rg2轉(zhuǎn)化為人參皂苷Rh1和PPT，它們會通過丟失糖殘基，轉(zhuǎn)化為主要發(fā)揮藥理效應的成分[31]。因此，在人腸道菌群的影響下，人參皂苷中的單體成分會發(fā)生轉(zhuǎn)化。假設在某未知因素的影響下，使得人參皂苷中Rg1的含量較少，但該有效部位中Re含量較高時，經(jīng)人體代謝影響，即可轉(zhuǎn)化為Rg1，進行一定程度的彌補。因此筆者認為針對同一適應證，中藥有效部位中的活性成分一定程度上可互相取代，具有相對動態(tài)性。

2 單味藥藥效物質(zhì)基礎的動態(tài)性

單味藥相較于單一有效部位更為復雜，可能含有多種有效部位，因此活性成分體系也更大。例如靈芝發(fā)揮藥效的有效部位就包括靈芝多糖、三萜類化合物、微量元素等。每種有效部位對應藥效不同，可能存在重疊。與中藥復方相比，單味藥的化學成分和比例相對固定，但仍不可忽視多成分、多效應的特點。同理，中藥有效部位的動態(tài)性傳遞至單味藥，使其藥效物質(zhì)基礎也具有相對動態(tài)性，即針對不同適應證的藥效物質(zhì)基礎不同，以及治療同一適應證時活性成分可相互取代。

2.1 不同適應證，單味藥藥效物質(zhì)基礎不同

水溶性丹酚酸類和脂溶性丹參酮類成分是丹參發(fā)揮活血化瘀、治療心腦血管等疾病的中藥物質(zhì)基礎。丹酚酸類代表成分有：丹參素、丹酚酸A、丹酚酸B、原兒茶醛、咖啡酸及迷迭香酸等；丹參酮類代表成分有：丹參酮Ⅰ、丹參酮ⅡA、隱丹參酮等[32]。同樣針對不同的病理狀態(tài)，丹參藥效的物質(zhì)基礎也有所不同（見表2）。

表 2 丹參發(fā)揮不同藥效的物質(zhì)基礎Table 2 Material basis of different medicinal effects of Salvia miltiorrhiza Bunge

從表2可見，丹酚酸類和丹參酮類成分在治療心血管疾病時均具有重要作用，但在抗心肌缺血以及預防心臟結(jié)構(gòu)性損傷等不同具體功效的物質(zhì)基礎上有所差異。此外，研究也顯示丹參抗腫瘤的主要物質(zhì)基礎為脂溶性的丹參酮類，而在保護神經(jīng)系統(tǒng)方面，丹酚酸類成分的抗炎抗氧化功效也不可忽視。因此，丹參在治療不同適應證時的物質(zhì)基礎不同。

2.2 同一適應證，單味藥活性成分互相取代

多項研究報道丹酚酸類和丹參酮類成分均為丹參治療氣滯血瘀的藥效物質(zhì)基礎。龐漢青等[37]基于主成分分析及多指標綜合指數(shù)法，分別對這2種有效部位及其合用發(fā)揮活血化瘀的功效進行探索，發(fā)現(xiàn)兩者皆具有較好活血作用，且聯(lián)合使用的效果最佳并呈一定量效關(guān)系。那么這2種有效部位發(fā)揮活血作用的物質(zhì)基礎一定程度上可以相互取代。同時，這2類成分具備的強大抗炎、抗氧化作用是治療多種病理表現(xiàn)的輔助途徑，換句話說，這2種有效部位在丹參通過抗炎、抗氧化作用來發(fā)揮其他治療效應時可以相互轉(zhuǎn)化。

再者，考慮到有效部位中各單體成分化學性質(zhì)的相似性，自然推出它們大致具有相似的藥效，如丹參酮類成分大多都有抗菌消炎的活性，那么不同的丹參酮單體在發(fā)揮抗菌抗炎活性時就可相互取代。來自不同產(chǎn)地的藥材所含有的總化學成分雖大致相同，但是在含量上常常存在顯著差異，有的產(chǎn)地丹參中丹參酮含量高，而有的產(chǎn)地丹酚酸含量高[38]，那么在不同的疾病種類中可能各具優(yōu)勢，但是在兩者相同的藥效中可以在一定程度上互相代替。

另外，單味藥的不同成分在體內(nèi)外也會發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。丹酚酸B可降解為丹參素[39]，隱丹參酮在體內(nèi)脫氫降解為丹參酮ⅡA[40]。毛蕊異黃酮及其葡萄糖苷，以及毛蕊異黃酮與芒柄花素都是黃芪的活性成分，它們之間均可以通過糖苷化/去糖苷化和羥基化/去羥基化相互轉(zhuǎn)化[41]。中藥牛蒡的主要活性成分有牛蒡苷及其苷元，在腸道菌群作用下，牛蒡苷可轉(zhuǎn)化為牛蒡苷元以及其他生物活性更豐富的代謝產(chǎn)物[42]。以此類推，藥材中活性成分在一定程度上也可轉(zhuǎn)化替代。綜上，單味藥在針對同一適應證時，有效部位之間，有效部位活性成分之間，以及在酶或腸道菌群代謝下成分間的相互轉(zhuǎn)化，均具有動態(tài)性，因此可以相互取代。

3 中藥復方藥效物質(zhì)基礎的動態(tài)性

奉行“君臣佐使”的配伍給藥一直是中醫(yī)藥理論的精粹所在。單個有效部位包含多種化學成分，單味中藥含有多種有效部位，而中藥復方又是不同劑量中藥的集合體。因此，中藥復方具有最復雜的物質(zhì)基礎和多元藥效。中醫(yī)臨床上，復方通?？僧惒⊥?，體現(xiàn)出其多靶點、多效應的特征，治療同一適應證時的物質(zhì)基礎可能來自不同的有效部位，也可能是相同有效部位的不同活性成分，因此其物質(zhì)基礎的動態(tài)變化也更為多樣。

3.1 不同適應證，復方的藥效物質(zhì)基礎不同

大黃附子湯由附子、大黃、細辛3味藥材組成，在治療慢性腎衰竭、重癥急性胰腺炎，以及溫陽通便等方面具有較好效果，主要存在蒽醌、生物堿及揮發(fā)油等幾大類活性成分，針對不同的病理狀態(tài)，該復方達到藥效的物質(zhì)基礎不同。郝鵬飛等[43]借助網(wǎng)絡藥理學方法，建立“成分-靶點-通路”網(wǎng)絡，對大黃附子湯治療慢性腎衰竭的物質(zhì)基礎進行探索，研究發(fā)現(xiàn)16個有效成分，對應6個作用靶點和5條通路，其中主要藥效物質(zhì)為蒽醌及其苷類成分，其次是生物堿。利用中藥整合藥理學計算平臺，候圣林等[44]研究發(fā)現(xiàn)大黃附子湯治療重癥急性胰腺炎的物質(zhì)基礎主要是糖類和苷類，與1-O-沒食子?；?葡萄糖、2-O-肉桂-β-葡萄糖、2-肉桂酰葡萄糖、白藜蘆醇苷、甲基棱砂貝母堿和α-異松油烯密切相關(guān)。

烏頭湯出自《金匱要略》，由5味中藥組成，具溫經(jīng)散寒，除濕宣痹之效。據(jù)文獻報道其治療骨關(guān)節(jié)炎的物質(zhì)基礎有槲皮素、丁子香萜、梔子醇等30個活性成分[45]；抑制疼痛的物質(zhì)主要有生物堿、黃酮類及皂苷類成分[46]；芍藥苷和塔拉定是緩解類風濕關(guān)節(jié)炎寒證的關(guān)鍵物質(zhì)[47]。

當歸補血湯由黃芪和當歸配伍而成，常用來治療貧血并調(diào)節(jié)免疫。在當歸補血湯復雜的化學成分中，多糖類成分是其發(fā)揮補血功效性的主要物質(zhì)，阿魏酸及黃芪黃酮和黃芪皂苷類成分也有輔助造血功效；在調(diào)節(jié)免疫方面黃芪皂苷作用較強，黃芪與當歸的多糖組分具有明顯的濃度依賴性[48]。顯然，在不同的適應證中，中藥復方發(fā)揮藥效的物質(zhì)基礎各不同，會發(fā)生動態(tài)變化。

3.2 同一適應證，復方中的活性成分互相取代

中藥復方通常由多味藥材配伍組成，而每味中藥也都具有多種有效部位。不難發(fā)現(xiàn)大多數(shù)中藥材均含有黃酮類、皂苷、生物堿、萜類以及多糖等成分，只是含量和組成上存在些許差異，而每種有效部位的總效應又大致相似。中藥復方有效部位是對其中所含藥材相近性質(zhì)成分的富集，不同藥材的相同有效部位間可以相互替代。另外，由于化學成分的復雜多樣，每味藥材間也存在重復的活性成分，它們可以相互補充。趙金龍等[49]在研究大黃附子湯作用機制時發(fā)現(xiàn)，大黃、附子和細辛之間重復的活性化合物就有6種。不同產(chǎn)地、采收時間、運輸儲存及炮制方式都會對藥材的有效部位及其成分間比例產(chǎn)生影響，那么最終復方中起相同效應的物質(zhì)就可以相互動態(tài)彌補。

同理，當復方制劑進入人體后，經(jīng)不同部位生理環(huán)境影響，可再次發(fā)生動態(tài)轉(zhuǎn)化，多種不同成分可產(chǎn)生相同的代謝產(chǎn)物，其代謝產(chǎn)物又是該復方的藥效物質(zhì)基礎之一。例如三七、柴胡等多味中藥均具有皂苷類化合物，它們的復方在體內(nèi)往往可以代謝為相同的次級苷或苷元，從而發(fā)揮藥理效應。在中藥復方這一復雜的體系中，不同成分間又可以相互轉(zhuǎn)化。因此，在針對同一適應證時，中藥復方的藥效物質(zhì)可相互取代。

4 結(jié)語

單味藥材和中藥復方都有多方面藥效，每種藥效的物質(zhì)基礎都不一樣。不同產(chǎn)地、采收時間、炮制方法等眾多外在因素，以及中藥作為生命體，其遺傳基因差異的內(nèi)在因素，都會對中藥有效組分含量產(chǎn)生影響。利用現(xiàn)代檢測技術(shù)對中藥復方成分進行體外研究可以發(fā)現(xiàn)，復方制劑的化學成分與各單味藥成分也存在差異。這些因素一定程度上都會阻礙我們對中藥復方藥效物質(zhì)基礎的研究。基于有效部位、單味藥以及復方物質(zhì)基礎的相對動態(tài)性，加之中藥成分普遍對菌群都有一定調(diào)控作用，再考慮到miRNA的可能藥效，以及細胞和動物實驗與人體的差別，藥材和復方的藥效物質(zhì)基礎的準確闡釋在現(xiàn)階段具有很大的挑戰(zhàn)性。針對不同的藥效，可通過臨床前和臨床研究確定中藥相應的質(zhì)量標志物和指紋圖譜，質(zhì)量標志物和指紋圖譜結(jié)合不同產(chǎn)地、不同品種的藥材可以有所差別。在此基礎上，以藥材和制劑的規(guī)范化生產(chǎn)為主來控制中藥質(zhì)量。