中药谱效学的应用进展

    中药谱效学理论研究最早始于2002年，李戎等[1]提出通过将中药物质群特征峰指纹图谱中化学成分的变化与药效联系起来，建立起中药的“谱-效”关系。通过“谱-效”研究的方式，一方面可以弥补传统中药研究模式中仅仅注重成分却忽视了中药药效的缺点，另一方面则可以实现中药指纹图谱与药效学研究的有机结合，为“谱”添加中药的药效信息，从而达到根据“谱”预测中药药效、增强“谱”与“效”一致性的目的。目前，包括高效液相色谱（high performanceliquid chromatography，HPLC）、超高效液相色谱（ultraperformance liquid chromatography，UPLC）、气相色谱（gas chromatography，GC）等多种现代分析手段已被应用于中药谱效学的研究中。同时，采用关联分析方法将得到的中药指纹图谱与药效进行联系，如回归分析[2-3]、相关分析[4-5]、灰色关联度分析[6-8]、主成分分析[9-10]、人工神经网络[11]、聚类分析[12-13]等。不同的统计学方法对最终结果的影响差异较大，所以常在针对同一中药或复方制剂的实验中，应用几种不同的统计学方法分别对所得数据加以处理，并将结果加以归纳整合才能得出最终较为可靠的结论。

    本文着重对谱效学在中药的质量评价研究、提取纯化工艺研究以及炮制前后活性物质变化研究等方面的应用加以总结，明确其现有的研究方法及思路，以期为谱效学在中药相关领域的进一步应用研究提供参考。

    1、谱效学在中药质量评价研究中的应用

    中药的质量评价是确保中药有效性、保障其用药安全的基础。中药谱效学研究旨在建立指纹图谱与实际药效之间的联系，根据药理学实验结果找出其中与药效相关的色谱峰，并对其进行结构确认，从而在明确药效物质基础的情况下达到控制中药质量的目的。由于具有综合性、可量化的优势，近年来已被广泛用于单味及复方中药的质量控制研究（表1）。

    多产地、多来源是中药材的特色之一，谱效学可以用于不同产地中药材的质量控制研究。江坤等[44]采集产于广东、广西、福建等地20批榕须样品进行HPLC分析，得到对照图谱并找出不同批次样品的共有峰。利用二甲苯致小鼠耳肿胀模型测定不同批次榕须的抗炎活性，通过双变量相关分析发现1、2、3、6、13号峰与药效呈正相关（其中峰1、2、3分别为原儿茶酸、对羟基苯甲酸、原儿茶醛），而17号峰则与药效呈负相关。以这6个共有峰的相对峰面积进行聚类分析发现，通过该研究方法可以将榕须分为3类，且分类结果与产地相符，说明以选出的6个峰为指标，可以对榕须进行质量控制。

    谱效学还可以用于评价或验证中药传统的质量控制方法或标准。鸡血藤为豆科植物密花豆SpatholobussuberectusDunn的干燥藤茎，具有活血补血、调经止痛、舒筋活络之功效。临床上多用于月经不调、痛经、经闭、风湿痹痛、麻木瘫痪、血虚萎黄。传统中医理论认为含树脂的偏心性环纹的数量在3～8圈以上的鸡血藤的质量较好。为了对此理论加以验证，李小莹[45]选用复合血虚小鼠模型进行药理实验，采用HPLC分析鸡血藤中的黄酮类成分，结合灰色关联度分析、皮尔逊相关分析进行谱效研究，对生长年限不同、环纹数不同的药材的补血作用加以考察。实验结果表明峰1、2（儿茶素）、4（表儿茶素）、5（大豆苷）、6、8、10（芒柄花苷）、12（8-甲雷杜辛-7β-葡萄糖苷）、14（芒柄花素）与其补血作用相关性较大，且这些成分的量与环纹数目呈正相关，从而为传统的中药质量判别理论提供了依据。

    除了针对单个中药的研究外，谱效学还可用于中药复方及制剂的质量控制。补中益气丸由君药黄芪，臣药党参、甘草（蜜炙）、白术（炒），佐药当归、升麻，使药柴胡、陈皮组成，具有补中益气、升阳举陷的功效，临床上多用于治疗体倦乏力、内脏下垂等。胡芳[46]采用灰色关联度分析法，将补中益气丸的HPLC图谱与小鼠气虚模型的小鼠体质量、脏器指数、廓清指数和矫正廓清指数等药理学指标进行关联，最终发现橙皮苷（11号峰）、芒柄花素（19号峰）对补气作用有较大贡献，可作为补中益气丸的质量控制指标。

    此外，谱效学亦被应用于中药“效-毒-谱”的研究，从用药安全性的角度对中药进行质量控制。作为六味地黄丸等复方制剂的组成成分，泽泻虽然有利水渗湿、泄热、化浊调脂的药理作用，但其同时也具有肾毒性，且其中的相关毒性成分尚不明确。汪春飞[47]通过蒸馏水ig制备大鼠水负荷模型，综合谱-效研究和血清药物化学的结果首先确定泽泻入血的有效成分为23-乙酰泽泻醇B、24-乙酰泽泻醇A和泽泻醇B。进一步的体外实验表明这3个活性物质可通过PI3K/Akt/mTOR信号通路，诱导HK-2细胞产生自噬，促进HK-2细胞凋亡，从而对肾脏造成损伤。但若将这3个物质的量比例关系调整为与福建产道地泽泻中3个化合物的量比例最接近的5.38∶14.34∶11.31时，既能保证泽泻作为中药制剂单元的药效，又保证其用药安全性。

    由于谱效学研究主要以一些统计学方法作为理论支撑，通过这种方法得到的实验结果可能存在一些缺陷。近年来针对中药的质量评价研究，产生了一种新的研究模式，即在用谱效学方法确定中药药效物质后，采用“敲入（knock in）”“敲除（knock out）”的方式，对这些物质进行更有针对性地考察。其中，“敲除”实验指的是将活性物质去除后，观察中药的药效变化；而“敲入”实验指的是将活性物质加倍或重新加入到中药中，观察中药的剂量-药效关系或者剂量-毒性关系。通过这种方式，可以进一步明确中药的药效物质，对谱效学的应用进行了很好的补充。延春霞[48]依据不同品种、来源的牛黄样品在胆汁酸、胆红素成分量、化学指纹图谱及抗神经细胞氧化损伤等方面存在的差异，以及谱效研究结果，选择牛磺胆酸钠、甘氨胆酸、猪去氧胆酸、胆酸、鹅去氧胆酸和去氧胆酸作为目标敲除物质，对中药牛黄进行药效物质辨识初步研究，确定了胆红素、结合胆红素、甘氨胆酸、胆酸为牛黄的主要活性物质；鹅去氧胆酸、猪去氧胆酸对过氧化氢致细胞氧化损伤无影响，而牛黄胆酸钠、去氧胆酸会对细胞造成损伤。

    2、谱效学在中药有效部位筛选与提取纯化工艺优化方面的应用

    对传统中药进行提取纯化，选择其中的有效部位，再将这些提取物通过现代化手段进行制剂，得到新的中药剂型，不仅可以改善原有中药“粗、大、黑”的外貌，还可以达到加快中药起效速度、增强药物生物利用度、提高患者顺应性的目的。中药谱效学研究也可以应用于中药的有效部位筛选及提取纯化工艺优化方面。

    九里香为芸香科植物九里香MurrayaexoticaL. 和千里香M. paniculataL. 的干燥叶和带叶嫩枝，主要分布于我国云南、广东、广西、海南、湖南、福建等省区，具有抗炎、镇痛的活性及防治骨关节炎的作用[49]。吴龙火[50]通过HPLC建立九里香及其不同萃取部位的指纹图谱，采用角叉菜胶诱导小鼠足肿胀实验研究其抗炎作用。灰色关联度分析结果表明，1、2、4、5、7、9、10号峰对抑制小鼠足肿胀作用、下调血清中前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）活性贡献较大。其中7号峰为九里香酮，9号峰为脱水长叶九里香内酯（phebalosin），这2个物质在二氯甲烷萃取部位中量最多，与此提取部位抗炎效果最相符。

    除单味中药外，谱效研究也可用于指导现代中药复方制剂制备工艺过程评价体系的建立。四物汤由当归、川芎、酒芍、熟地4味药组成，具有调益荣卫、滋养气血的作用。四物合剂则是在其汤剂剂型基础上经改进而成的现代化制剂。周莉江[51]选择四物合剂作为研究对象，首先采用HPLC分析建立四物合剂提取纯化过程中的中间提取物（蒸馏液、水煎液、醇沉上清液、醇沉淀物）的指纹图谱，再分别采用大鼠血瘀模型、血虚模型和小鼠痛经模型，对每种中间提取物的药理活性进行评价。综合结果分析，发挥四物合剂活血药效作用的物质主要集中于水提工艺生产中极性较大的部分，补血调经药效作用的物质主要集中于醇沉工艺生产中极性较小的部分。故可以根据实际药用需求的不同开发出更具针对性的复方制剂制备方法，从而达到更好地发挥中药复方制剂药效的目的。2、5、7、8、11、12、13、21号色谱峰与药效关联性较大，其中2号峰为梓醇，7号峰为没食子酸，21号峰为芍药苷。

    3、谱效学在中药炮制前后药效变化物质基础研究方面的应用

    炮制是指中药在应用或制成各种剂型前，根据使用要求的不同，对中药进行必要的加工处理[52]。中药通过炮制可以起到增强药效或转变药性的作用，如将马兜铃蜜炙后可以增强润肺止咳作用，地黄生用清热凉血，制成熟地黄后则滋阴补血。

    为了合理地解释中药炮制前后药效的变化，可以对被炮制的中药进行谱效学研究，找到与中药药理活性变化相关的物质。陈叶青[53]对3种不同的凉血止血中药（槐花、侧柏叶、蒲黄）的总黄酮提取物直接加热，模拟炒炭的炮制方法，再采用典型相关分析将不同加热时间的HPLC-MS/MS分析结果与整体动物实验结果相关联，发现炮制后新出现的化合物huaicarbon A、huaicarbon B、cecarbon与止血药效相关性最高。体外凝血实验、血小板聚集实验以及体内实验证实这些新出现的物质的确具有止血的药理作用。

    同一种中药有时采用多种炮制方法，为了从中选出最合适的方法，可以采用谱效学研究找到中药炮制前后导致其药理活性发生变化的药效物质，然后从实际药效需要出发，依据一个或几个物质量的变化选出最佳的炮制方法。连翘为木犀科植物连翘Forsythiasuspensa(Thunb.) Vahl. 的干燥果实，具有清热解毒、消肿散结、疏散风热的作用，临床上可用于风热感冒、温病初起等[54]。由于连翘果实外部的一层蜡状物质会阻碍连翘的干燥过程，所以采用生晒的方式处理过的连翘容易发霉变质，疗效降低，而蒸或煮的处理方式有助于外部蜡状物质的融化，从而有利于连翘的晒干保存。郝敏[55]选择不同炮制方法所得的几种连翘饮片，分别进行HPLC分析，并考察其对大肠杆菌的抑菌作用。根据主成分分析与双变量相关分析的结果，连翘酯苷A、连翘苷及2、5号特征峰与连翘抗菌作用有密切联系。而生晒品连翘中这几个化学成分的量低且药理作用不明显，质量较差；而通过蒸晒、煮晒的加工方式得到的连翘饮片则较好，所以将连翘用于抗菌时，最好采用蒸晒、煮晒的炮制方式。

    将几味不同的中药分别加以炮制，然后依据一定的比例组成中药复方，往往能发挥更强的药效。但是针对中药炮制的研究主要局限于单味中药，与多种中药同时入药的实际情况不符。谱效学研究的引入则可以为多味中药组成复方时具体某味中药炮制方式的选择提供依据。二神丸是一种传统的中药复方，包括补骨脂和肉豆蔻2味中药，主脾肾虚弱、全不进食。耿媛媛[56]将补骨脂和肉豆蔻炮制前后分别纳入复方二神丸中，形成4个组合，以药效为导向，筛选最佳的组合后对其进行谱效学研究。实验结果表明，二神丸中选用盐炙补骨脂和麸煨肉豆蔻入药效果较好，具体发挥药效的物质为新补骨脂异黄酮、corylifol D等。

    中药的炮制并不仅仅局限于药效的增强或药性的转变。有些中药本身具有一定的毒性，炮制后则可以达到减毒的效果。何首乌为蓼科植物PolygonummultiflorumThunb. 的干燥块根。《本草汇言》则称“何首乌，味极苦涩。生用气寒，性敛有毒；制熟气温，无毒”。近年来多有文献报道何首乌具有肝毒性。李晓菲[57]选取何首乌不同压力炮制品、不同辅料炮制品、一蒸一晒到九蒸九晒炮制品与生品进行谱效相关分析，发现大黄素对于生品何首乌毒性具有较大贡献，反式二苯乙烯苷对炮制何首乌毒性有较大贡献。以何首乌毒性作为参考标准时，一蒸一晒为最佳炮制工艺。

    4、谱效学在中药组分配伍等方面的应用

    目前，中药的组分配伍成为继中药药对配伍和饮片配伍之后新的中药复方研究方式。将中药谱效学应用于中药的组分配伍研究，不仅可以大大缩短实验周期，还可以在确保药效的基础上提高配伍的针对性、有效性。例如，佛手散包括当归和川芎2味中药，其药理作用为补血活血。而在活血化瘀经典方中，红花常与当归和川芎一起配伍使用。张静等[58]采用双变量相关分析及多元回归分析，将红花的水提物和95%醇提物分别与当归-川芎药对的超临界流体提取物进行配伍后得到的HPLC指纹图谱和利用大鼠冠动脉结扎模型考察的抗心肌缺血作用进行关联，发现只有存在于当归-川芎药对中的8个成分，即峰13（阿魏酸）、峰15（洋川芎内酯H）、峰16（3-羟基丁基苯酞）等与抑制动脉结扎引起的心肌缺血有关联，而红花提取物的药效不甚显著，其中8号峰甚至与上述药效物质存在拮抗作用。虽然该实验结果与传统认知中红花及其制剂具有治疗心肌缺血的作用不符，仍需使用其他检测手段来进行进一步的药效验证，但该研究为应用谱效研究确定中药组分配伍提供一定的经验和思路。

    此外，谱效学研究具有将中药指纹图谱与实际药效相关联的特点，而该特点可以为根据指纹图谱推测中药的药效提供极大的便利，可以将谱效关系应用于中药药效预测方面。赵渤年等[59]选取100批野生或家种的黄芩饮片或药材样品，分别得到HPLC指纹图谱并测定抑菌效果，采用数学软件拟合指纹图谱的峰面积及抑菌率后得到拟合函数。再选取另外20批黄芩，首先进行HPLC分析得到各个色谱峰的峰面积，再根据拟合函数推断其抑菌率。与实际抑菌率相比，通过函数拟合得到的偏差率全部在10%以内，其中15批样品的偏差率在5%以内，从而实现了仅通过黄芩的色谱峰面积预测其抑菌药效的目的。

    5、结语

    中药谱效学将现代分析技术与药理实验研究相结合，探寻中药的药效物质基础，不仅可以根据相关药效物质的量对中药的药效加以推测，为中药的质量控制提供具体的指标，而且可以在实际应用中依据药效物质的性质，对有效部位和提取纯化工艺进行筛选和优化。在确认了药效物质的前提下，谱效学研究对于揭示某些中药炮制前后药性发生变化的作用机制也具有重要的意义。此外，对于中药复方来说，在明确药效物质的基础上可以对这些组分的相互作用进行探索，从而为组分配伍研究提供一定的科学依据。

但是目前谱效学研究仍然存在一定的问题：（1）传统中医理论中的适应症通常难在现代药理学模型中加以反映，这将为某些中药谱效研究中的“效”的部分带来挑战。同时在具体的临床使用中，现在的谱效学研究仍缺乏对于具体某个适应症的针对性。所以仍然需要具体的方法学及理论指导，才能使谱效学更好地服务于中药研究。（2）在谱效相关性研究中，药理活性的评价实验易受到个体差异的影响，重现性较差。因此，在中药谱效学研究中的“效”的部分，仍需更为系统、科学的理论支撑，进一步规范相关的操作规程与观察指标，适当地扩大实验范围，增加实验对象的数目，提高实验结果的准确性。（3）仍然缺乏将研究成果与实际应用之间相互联系的过程。如中药复方的组分配伍，除了找出中药复方中的药效物质之外，仍需建立一个明确的配伍标准。这个配伍标准不仅需要确保配伍后有效组分确实具有相应的药效作用，还应保证其临床用药的安全性。进一步明确谱效学研究的目的才能使其在实际应用中发挥更大的作用。

参考文献（略）

来 源：蔡 靓，张 倩，杨丰庆. 中药谱效学的应用进展 [J]. 中草药, 2017, 48(23):5005-5011.

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来源：中草药杂志社