从组分构成的整体性认识看中药质量评价体系的构建

从组分构成的整体性认识看中药质量评价体系的构建

中医学的特点是多层次，许多独特组通常包含许多成分。然而,当前的中药质量控制对中药组分的要求都很模糊,只要指标性成分或/和毒性成分含量达标就判断该中药符合《中国药典》质量标准。其中,极少是针对中药总有效组分含量进行控制的,就更不用说针对中药组分以及组分中各成分的含量多寡做进一步要求,这是完全不合理的。基于中药物质基础是多成分构成的,而且多种成分并不是简单的堆积,而是一个有序的整体,单体成分是其最基本的单位,相似的单体成分按照一定的比例构成了组分,不同的组分又按照一定的比例构成了中药的整体。中药发挥药效强调的是其整体的协同作用,仅用指标性成分控制中药质量是完全不科学的。作者认为中药的质量控制必须是宏观到微观的整体系统的控制,从组分的层面到“组分构成”层面,坚信在中药的质量控制方面必须针对其组分及组分中各有效成分含量的合理配比做进一步的规定。随着中药分析技术的不断提高,中药质量控制在含量检测技术方面已经达到了一定的水平。然而从微观上看,当前中药的质量控制仅仅是针对单一指标成分/多指标成分的简单的含量要求,缺乏结合量与疗效关系的考察及“组分构成”合理配比的微观概念。前者可以简单理解为量-效关系的考察,而进一步深层次的理解就是结合中药中各有效组分及功能组分的含量与功效大小对中药质量进行有效控制。后者组分构成合理配比就是说:结合中医药基础理论,在基于中药物质基础的前提下,合理配比中药各有效组分间和组分中各有效成分间以及功能组分的量及比例量,使得达到一定比例要求后,产生中药功效最大治疗窗,把该比例及量规定于一定的波动范围内,从而达到有效的中药质量控制。可见,明确的中药组分配比结构关系及量化要求是连接中药量-效关系的桥梁枢纽。1中药质量控制的新概念1.1中药质量控制思想过去几十年里,借鉴西药的质量控制方法来控制中药的质量是最原始的中药控制质量方法之一,其主要内容包括对性状、鉴别、检查、含量测定几个项目的考察。其中鉴别包括显微鉴定、理化鉴定、色谱鉴定。含量测定的方法不断的在发展,如今,常用的有UV,IR,HPLC,UPLC,GC,TLCS,HPGE等。该中药质量控制思想在中药现代化的发展进程中起了不可替代的重要作用,很大程度上推动了中药在各方面的发展。但是,中药始终与西药是有较大差异的,2010年版《中国药典》中对中药性状、鉴别和检查的考察,仅是在宏观水平上粗糙的对中药“外在质量”的评价。其次,对中药一个或几个指标成分简单的含量测定,并没有建立指标性成分间合理配比关系,实际也是宏观的评价中药质量。众所周知,凭借仅有的几个指标性成分的含量测定来控制中药质量根本不能代表中药本身,更不能全面的评价中药质量-药效的整体性,没有结合中医药理论,忽视了中药组分-药效-质量之间的整体关系。因此,许多学者们都在不断的努力寻求适合中药本质的新的中药质量控制方法。1.2采用类化学品研究模式肖小河认为不论是现行基于中药的指标性成分的中药质量控制模式还是基于指纹图谱的中药质量化学评价模式,难以直接反映中药的谱效关系、量效关系、毒效关系以及中药的安全性和有效性,并提出“大质量观”的中药标准研究模式的基本思想,认为中药质量控制模式应该是多元化的。中药质量控制模式不能拘泥于“成分论”,感官评价、生物评价、化学评价均是中药质量控制与评价不可或缺的模式和手段。中药质(品质)+量(用量)一体化,用量也是中药的重要标准,用量与质量相互关联,密不可分,量从质变,以质定量。此外,他明确指出:中药近于生物药,而异于化学药,中药的物质基础本质的研究应该借助于生物制品的研究模式,中药的药理药效的研究不能仅仅局限于依靠化学药的评价模式,甚至多数中药走化学药模式是不够科学的。中药的整体性决定了其近生物制品而远单一化药。因此,中药的研究应结合上述介绍的2量,采用类生物制品的研究模式。思路过程:通过结合药效试验首先确定代表整体方药药效的有效萃提物,借鉴“基因诊断治疗”,以中药谱效关系为切入点,建立基于目标成分“敲除/敲入”的中药谱效关系与量效关系研究模式,建立“关联药量”的中药质量标准。“大质量观”思想的提出丰富了中药质量控制的评价体系,用类生物制品的质量控制模式来控制中药的质量。然而,“大质量观”思想实际上只是借助生物模式手段提供了一定的中药药效信息配对比较,仍然没有剖析中药内部特有的“组分构成”关系,在谱图配比的过程中,必然会出现重复性差等诸多的问题,它仍然无法准确体现中药特有的整体性及系统性。1.3信息联合生物效应指纹图谱的在线研究中药指纹图谱技术是借助一定的现代分析手段,全面反映中药有效成分群,它强调的是多个成分以相对稳定的比例关系及位置顺序相互制约的完整的色谱或综合的光谱特征,即指纹图谱的整体性特征和共同特征的基础上个体之间又相互有差异的模糊特征性。史志兵等提出中药生物效应指纹图谱的在线研究,主要是在获得化学指纹图谱详细信息的基础上,借助微流控芯片或称微全分析系统实现化学与生物效应指纹图谱的在线整合。中药的一大效用特征就是多成分、多靶点、多途径,通过中药单个组分或多个组分的整体药效来对抗病魔或提高机体的免疫。该方法可以很好的表征出中药的谱-效关系,并且实现了谱-效关系的在线分析,大大缩短了分析的时间,为中药的质量控制提供了新思路。段为钢提出中药的“活性成分谱”控制中药的安全性以及有效性,认为只有获得中药的活性成分谱信息后,结合传统的毒性研究手段和疗效研究方法,验证活性成分的疗效和/或毒性。通过控制或限制某些成分的量保障中药的安全性和有效性。作者认为该方法与“大质量观”的质量控制思路类似,还是没有针对中药本身的物质基础研究出中药起效的源代码,还是模糊的对中药部分药效信息进行比对,来控制中药质量。1.4中药代谢组学技术对中药质量控制的探索近年来,出现了很多以“组学”而结尾的名词。例如“基因组学”、“蛋白组学”以及“代谢组学”。“组学技术”是一种高通量技术,它们可以同时监测多个复杂的基因、蛋白以及代谢组物质的变化过程。鉴于中药多组分的复杂性,药理作用的整体性,许多学者开始利用中药代谢组学技术来研究中药效应物质基础、中药配伍规律以及中药质量控制。中药代谢组学技术是从系统生物学角度对中药多组分、多作用靶点及中药多组分物质代谢前后进行全面系统性的质量监控。其思路符合中医药基础理论和中药独特的药理作用整体性,也是一种从宏观到微观的中药质量控制模式。基于中药代谢组学技术的中药质量控制,目前主要包括2个方面:中药代谢组学指纹图谱;中药体内代谢组学,即药代动力学结合代谢组学,借助新型检测技术,在体内对中药多组分代谢变化进行有效监测,这2个方面相辅相成(图1)。1.5测定多个组分的含量王智民通过借鉴国际上植物药/天然药物质量和分析的研究方法,提出通过中药有效成分间存在的内在函数关系和比例关系,仅通过测定1个成分,来实现多个成分的同步监控。该方法简单、快速,不需要多个对照品,用1个对照品可以同时测定多个成分表征出整个中药组分的含量。对于一些无法找到对照品成分的中药的质量控制,可以说是一种很好的中药质量控制思路。目前,很多学者都在研究“一测多评”的可行性,而且已经实现了基于“一测多评”技术对秦皮、白芍、黄芪、连翘、淫羊藿中有效成分的质量控制。该方法为中药质量控制提供了好的思路。作者认为在利用该方法的同时,必须先明确中药起效的“组分构成”再针对其组分构成配比进行多个成分质量控制。2基于中国中药“组分形成”理论的质量控制理念2.1中药质量控制缺乏客观标准近年来,国际市场对天然药物给予越来越浓厚的兴趣,而且世界卫生组织和美国FDA还提出用指纹图谱等新技术新方法对植物药质量进行表证,以求达到中药现代化、科学化、国际化的要求。虽然借助指纹图谱已进行了较多的植物全成分分析,但远远不够,尚需要结合中药物质基础以及联系量效关系对中药整体质量进行全方位的表征,使其形成以中医药理论为指导方针,结合各个不同中药自身特有的物质基础性质,量化到各组分甚至各组分内部成分的“量比结构”的中药质量控制体系。它是对天然药物质量系统化的表征,包含的不仅仅是有效成分或指标成分的含量测定,更重要的是阐明了中药发挥药效内部整体性的实质结构,从粗糙的中药总组分含量控制的宏观层面升华到成分合理配伍以及量化比例的微观层面。众所周知,市场上中药的质量良莠不齐,即便符合药典标准的同种中药,其药效差异也是很大的。中药指标性成分含量及其他各项检测项目都达到药典要求,那么为什么药效差异如此之大呢?显然,缺乏客观的中药质量控制方法与标准。本课题组提出必须将中药组分结构理论引入中药质量控制的范畴中,思路:中药药性-药理-药效研究———有效组分/有效成分/功能组分研究———基于中药“组分构成”-药理-药效研究模式量化组分间及组分内部最佳配比结构(量化配比结构)———符合中药物质基础特征的系统化的中药质量控制体系(基于最优中药“组分构成”配比得到中药质量可控范围窗)。2.2重视“组分构成”特征,避免“比例失调”中药不论是复方还是单方发挥药效主要是依靠组分的整体协同作用,其中各有效成分发挥药效的贡献率必然有大有小。在中药的质量控制方面,如果不重视其本身内在的“组分构成”特征,肯定会导致组分中各个成分的比例失调问题,最终影响治疗效果。中药各组分的贡献率不能当作是组分贡献率之间简单的叠加,简单的叠加不符合中药药性的整体性和系统性,其实各个组分间是存在一定内在结构关系的,组分中各个成分间也有着固定的结构性质,只有当这种“内部性质”得到良好的微观解析,才能够科学的控制中药的质量。因此,作者认为现代化的中药质量控制必须融入“组分构成”的重要思想。2.3分析活性成分,确立组分构成首先,“组分构成”理论以体现中医药整体观和中药多组分特点为核心,在中医药理论基础上衍化而来,完全体现中药研究的科学性及可行性。其次,本课题组提出中药物质基础的3个层次及多维结构,认为在中药物质基础的研究中,应将中药组分成分的研究分为3个层次及多维结构,其中3个层次指的是单体成分(具有稳定的结构);同一化学类别成分构成的组分;由多组分构成的中药物质基础整体。多维结构指的是组分中各单体成分之间存在配伍配比关系,这也是一维结构;由多组分构成的整体即中药复方的物质基础,其各组分间存在配伍配比关系,这也是一维结构。在该理论基础的前提下,是否可以将其引入中药的质量控制范畴呢?作者设想构建包含“组分构成”的中药质量控制体系(图2)。以本课题组研究银杏内酯为例,说明如何构建基于“组分构成”理论的银杏内酯质量控制标准。银杏内酯具有抗血小板活化因子(PAF)作用,其拮抗活性与化学结构密切相关,当内酯结构中R3为羟基或羟基数目增多时,对PAF的拮抗活性减弱;而当R2为羟基且R3为H时,则活性显著增强,其中以银杏内酯B对PAF产生的拮抗活性最强。也就是说银杏内酯B在内酯组分中的贡献率最大,其他银杏内酯A/C/J/M/BB具有协同作用。而且当银杏内酯B和A的量达到一定比例时,抗PAF效果最好。由于中国药典规定银杏提取物内酯含量大于6%即符合标准,导致市场上的银杏提取物良莠不齐,可能内酯组分中B的含量很低甚至检测不到,但是其他内酯含量总和已经达到甚至超过中国药典标准,这样的提取物疗效不测便可预知。因此作者认为组分构成的概念在中药质量控制应该得到重视,即使符合现有药典标准的中药,没有良好的药效,这个标准也没有什么意义可言,对于药效方面而言就是形同虚设。其次,作者认为不同比例的组分构成可能会产生截然不同的药理活性。卡瓦胡椒为多年生灌木类药用植物,具有抗焦虑、镇静催眠、肌肉松弛、局部麻醉、抗炎抗菌等作用。卡瓦胡椒主要成分为6种卡瓦内酯,国际上根据内酯含量比例不同,可以把它分为6种作用不同的类型,分别是日常饮品、使人产生短暂兴奋、愉快的生理反应药物、可以产生持久的兴奋效果、治疗泌尿生殖道炎症。由此,可以看出卡瓦内酯组分中是有一定内部结构关系的,各成分由于配比不同导致中药内在结构的整体性差异,而且这种差异是相当明显的,充分体现了基于“组分构成”理论的中药质量控制的优势。那么对于其他中药是不是也存在类似的组分构成-药效差异呢?这个就要依赖于中药物质基础的研究了。归根结底,验证了目前中药物质基础研究需要不断的扩张以及更深入的从微观上解剖中药组分的多维结构,最终实现构建基于“组分构成”的中药质量控制理论体系。此外,基于“组分构成”理论对中药复方也是同样有意义的。中药复方左金丸和反左金丸都由黄连和吴茱萸配伍而来,由于2味药的配伍比例不同分别是6∶1和1∶6,导致两者的疗效存在明显差异。杨宏博等通过小鼠动物实验证明左金丸为寒性药而反左金丸是热性药分别适于治疗胃热证和胃寒证。另外,周韶华等通过微量热学法比较研究左金丸及反左金丸的抗菌差异,发现左金丸与反左金丸相比对大肠杆菌抑制作用较弱。当反相高效液相色谱法同时测定左金丸及反左金丸中3种生物碱的含量,结果发现反左金丸中盐酸小檗碱、盐酸药根碱、盐酸巴马汀含量仅分别是左金丸的16.7%,18.6%,17.1%。也就是说,虽然配方中药味相同,但实质上配方的“组分构成”差异很大。作者认为不同比例的中药组分发生配伍,必然形成复方中组分间及组分中各成分中独特的内在微观结构关系,也就是本文所强调的“组分构成”,组分构成关系发生改变必然导致药效及各方面的差异。因此基于“组分构成”理论的重要质量控制体系的建立,对中药配方也是适用的。3关于质量控制中各组分含量比例的细化中药是我国中华民族历经千万年沉淀的科学结晶。但由于其化学成分复杂、大多中药物质基础尚不明确、药理机制研究还不够透彻,而不被世界接受。以至于国际上把中药仅归列为保健品或食品。目前中药的物质基础研究多集中于对中药药效、中药药性的研究。此外,还有结合药物体内代谢-药效学相关性、代谢组学等来研究复杂的中药复方物质基础。在中药药效、药性方面,研究最多的是中药复方的组合效应、中药复方量比关系。但是,大多数都缺乏对中药复方组分之间或组分内部微观的更深层次的探索,仅仅局限于对组方简单的进行优化。现在中药已经处于僵化与现代化的分水岭,中药要实现“四化”(现代化、科学化、国际化、药品化),质量控制中各成分含量比例的细化应是今后中药质量控制研究的重要趋势和举措。要保证这点,首先要严抓中药物质基础的研究,不能让我国中药物质基础的研究还拘于目前浅层次的组方优化,要由浅入深,由外至内的研究中药的内在性质及组分构成性质,形成新的中药物质基础理论体系,给中药的发展带来新鲜血液,让中药在国际上的“黑箱”形象转变成透明的具有“组分构成”的具体理论体系。本课题组通过比较不同产地夏枯草药材中各个组分及各组分内部活性成分含量,研究各组分内部各个成分比例结构与防治肺癌疗效关系。发现夏枯草属药材防治肺癌的物质基础由具有固定结构比的酚酸、黄酮和三萜3类组分构成,夏枯草属药材防治肺癌的物质基础具有稳定、有序的整体性结构。而2010年版《中国药典》对夏枯草各组分含量并没有明确的规定。贾晓斌等研究SCF的黄酮类、萜类组分对SPC2A21细胞的IC50细胞的抑制作用,发现黄酮类和萜类组分配伍(DⅠ+DⅡ+EⅠ+EⅡ)对Lewis小鼠肿瘤生长具有抑制作用,且可提高荷瘤小鼠的胸腺指数。体内外实验结果表明,黄酮类、萜类组分配伍后具有明显的协同抑瘤活性。这里考察的是两大组分间的关系,是组分间结构的研究。鄢丹等采用红细胞凝集试验法和化学特征谱法,分别对不同木皮比的板蓝根及其木部和皮部的抗病毒活性与化学成分进行测定,并对木皮比与活性化学成分的相关性进行分析,发现不同木皮比板蓝根药材质量存在差异,木皮比低于1∶1的质量较优;木皮比这一简单直观的生物量参数可作为板蓝根质量鉴定的指标。4用药“组分”差异中药给药剂量不同必然导致疗效差异,这是无可厚非的。但是中药给药的剂量相同还是会导致明显的疗效差异的原因很大部分在于服用的“药量”实质上是有所差别的。这里说的“药量”差异是指中药中各组分及各有效成分之间的比例量差异。只要没有确定明确的中药“组分构成”可控范围窗,中药的给药差异就必然存在,疗效差异就必然存在。所有说“组分构成”理论是连接中药“量-效关系”与中药质量控制的枢纽桥梁。5中药物质基础的研究本文所提出的“组分构成”量化过程是将中药中各组分及各成分量控制在一定比例的可控范围窗内,在该范围内中药的疗效最优、波动甚微。如何确定这个比例是构建基于“组分结构”理论的