破解李時(shí)珍密碼

《本草綱目》記載了1892 種藥物，其中植物藥有1094 種。這些植物里面是什么在發(fā)揮藥效?本草物質(zhì)組計(jì)劃力圖揭開這個(gè)“李時(shí)珍密碼”。

梁鑫淼研究中藥已有10 多年，他對那天的情景仍記憶猶新:一位彌留的老人，家人抱著一線希望，在他嘴邊放了長白山的野人參，老人奇跡般地蘇醒了。

身為中科院大連化學(xué)物理研究所研究員、華東理工大學(xué)特聘教授的梁鑫淼，腦海里從此留下了強(qiáng)烈的疑問:野人參究竟有些什么能起到這樣的療效?里面有哪些有效成分?這些成分能提取嗎?

這樣的狀況在中藥的世界非常普遍，說不清，道不明，卻眼見有著不錯(cuò)的療效。人們無法解釋中藥好在哪里，其中哪些成分發(fā)揮了作用?與此同時(shí)，中藥不科學(xué)的論斷此起彼伏。這里有一個(gè)很經(jīng)典的例子:很多國家禁售牛黃解毒片，理由是每片牛黃解毒片含有50mg 雄黃。雄黃中的二硫化二砷，遇熱分解變成劇毒的三氧化二砷，也就是砒霜。誰愿意因?yàn)椤叭セ稹倍灾卸?“中藥所含的化學(xué)成分非常復(fù)雜，無法用西藥的那套理論來研究和解釋，但在西方人看來，如果不能準(zhǔn)確告訴他，用動(dòng)物和植物作為中藥其有效成分的確切分子式，他只會(huì)把中藥看作一種巫術(shù)?！蹦暇┳辖疳t(yī)院中醫(yī)師鄒偉俊說。

“如果用現(xiàn)代成分分析、提取中藥有效成分，情況應(yīng)會(huì)有所改觀。”2007 年底，梁鑫淼提出了“本草物質(zhì)組計(jì)劃”——采用系統(tǒng)論、整體觀的方法來研究、提取中藥中的有效成分，并建立資源庫。

中藥有效成分及有效群體，是幾千年來傳統(tǒng)中藥治療疾病的物質(zhì)基礎(chǔ)。但由于植物體內(nèi)成分極為復(fù)雜，現(xiàn)在還無法全部提取出中藥的有效成分。目前的研究一般認(rèn)為纖維素、葉綠素、樹膠、鞣質(zhì)及無機(jī)鹽等為無效成分，有效成分有生物堿、黃酮類、有機(jī)酸、氨基酸、香豆素等。提取分離有效成分及有效群體有利于降低原藥物毒性、提高藥物療效、改進(jìn)劑型、控制生產(chǎn)質(zhì)量、進(jìn)行化學(xué)合成或結(jié)構(gòu)改造，對探索中草藥治病的原理等方面都有重要意義。

但中藥有效成分的分析和提取一直以來備受詬病，其中很重要的一條就是缺乏整體觀、系統(tǒng)論?！笆聦?shí)上，現(xiàn)代生物學(xué)并不缺乏整體觀，只是根據(jù)目前的現(xiàn)狀，要想對中藥分析、提取進(jìn)行可控制的整體研究，還有很多困難需要克服。”中科院大連化學(xué)物理研究所博士張秀莉說。“中藥是一個(gè)復(fù)雜分子體系，復(fù)雜性在于從大分子到小分子，從水溶性成分到脂溶性成分，從無機(jī)物到有機(jī)物，不同性質(zhì)的成分?jǐn)?shù)量多、結(jié)構(gòu)差異大。一瓶紅花油至少由1 萬種化合物組成，我們知道的只有100種。中藥是一個(gè)復(fù)雜的黑箱體系，太多秘密有待我們開發(fā)?！?張秀莉補(bǔ)充解釋道。

現(xiàn)在，“本草物質(zhì)組計(jì)劃”就對著復(fù)雜的黑箱體系進(jìn)行探究，希望在中藥研究上能有所創(chuàng)新、突破。和其他普通意義上的提取中藥有效成分不同，“草本物質(zhì)組計(jì)劃”采用系統(tǒng)論、整體觀的方法來研究、提取中藥有效成分。以組分為切入點(diǎn)，通過標(biāo)準(zhǔn)組分的化學(xué)表征和生物學(xué)表征，選取30 個(gè)方劑和300 種藥材進(jìn)行研究，建立一個(gè)包含12 萬個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組分和3 萬個(gè)化合物的物質(zhì)資源庫?！皣H科學(xué)界面對320 億個(gè)堿基對的人體，還是制定了龐大的人類基因組計(jì)劃。中國人為什么不能用成分學(xué)來研究中藥呢?不管中藥多復(fù)雜，總復(fù)雜不過人體吧。”梁鑫淼對“草本物質(zhì)組計(jì)劃”信心十足。

目前，“本草物質(zhì)組計(jì)劃”項(xiàng)目組根據(jù)臨床有效性從心血管、抗癌、清熱解毒三方面選擇了50 味中藥進(jìn)行中藥成分研究。川芎是其中之一。

川芎是活血方面常用藥，中醫(yī)認(rèn)為它性溫、味辛，有活血行氣、去風(fēng)止痛的功能。此外川芎還能擴(kuò)張頭部毛細(xì)血管，促進(jìn)血液循環(huán)，增加頭發(fā)營養(yǎng)。另據(jù)日本研究人員研究，川芎能防止粉刺和各種斑疾的產(chǎn)生，并能使面部皮膚增白而潤滑光澤。

提取川芎中有效成分，“本草物質(zhì)組計(jì)劃”用的是溶劑提取法中最原始的水解法。溶劑提取法是根據(jù)中藥中各化學(xué)成分的溶解性能，選用對有效成分溶解度大而對其他成分溶解度小的溶劑，用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒂行С煞直M可能完全地從藥材組織中溶解出來。其基本原理是在滲透、擴(kuò)散作用下，溶劑滲透入藥材組織細(xì)胞內(nèi)部，溶解可溶性物質(zhì)，形成細(xì)胞內(nèi)外溶質(zhì)的濃度差而產(chǎn)生滲透壓，在滲透壓的作用下，細(xì)胞外的溶劑不斷進(jìn)入藥材組織中，溶解可溶性成分，細(xì)胞內(nèi)的濃溶液不斷向外擴(kuò)散，如此反復(fù)，直至細(xì)胞內(nèi)外溶液濃度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡即完成一次提取。濾出此溶液，再加入新溶劑，使細(xì)胞內(nèi)外產(chǎn)生新的濃度差，提取可繼續(xù)進(jìn)行，直至所需成分全部或大部分溶出。

水是強(qiáng)極性溶劑，對藥材組織的穿透力大，中藥中某些親水性成分如糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸、鞣質(zhì)、有機(jī)酸鹽、生物堿鹽以及大多數(shù)苷類、無機(jī)鹽等，都可以水為提取溶劑。

“畢竟中藥水解的方法用了幾千年，中國藥典1990年版和衛(wèi)生部《藥品標(biāo)準(zhǔn)》中藥成方制劑1~9 冊，共收載中成藥1945 種，其中采用熱水浸提工藝的多達(dá)826 種，占總數(shù)的42.46 %。項(xiàng)目組涉及到的所有草藥幾乎都是用這種方法進(jìn)行分析提取的，當(dāng)然對于特別的藥物，也會(huì)使用別的方法?！?/p>

拿其中的川芎舉例來說，“本草物質(zhì)組”買到100kg 川芎，用水提法制成干粉。“具體說，就是川芎放入不銹鋼容器中煮沸，每次煮2 小時(shí)，共煮2 次。然后將煎煮水溶液噴霧干燥。這樣能有效保持有效成分，又能將雜質(zhì)從水中去除?！苯?jīng)過水解法處理后的川芎剩下80kg，制成干粉，并分成小份真空包裝、打上標(biāo)記，放入物質(zhì)資源庫中。以后就可以根據(jù)需要，隨時(shí)從物質(zhì)資源庫中把川芎拿出來研究。

依據(jù)張秀莉的介紹，成分提取的方法很多，如半仿生提取法、超聲提取法、生物酶解提取法等等。而目前極其稀缺的中藥重樓多利用分光光度計(jì)、高效液相色譜儀和等離子光譜儀來進(jìn)行研究、提取。已有研究對重樓根莖的化學(xué)成分薯蕷皂苷元、黃酮、19 種游離氨基酸、微量元素進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，薯蕷皂苷元含量為 0.62%，黃酮含量為0.0628%， 總游離氨基酸含量為0.33%，微量元素中鈣為0.77%， 鎂為0.20%，鉀為0.98%，鐵為0.20%，鋅為44.8mg/kg，磷為746mg/kg。其中，薯蕷皂苷元是主要的活性成分。

“盡管在中藥有效成分的提取上，已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但‘本草物質(zhì)組計(jì)劃’還有很多事情要做。比如可以通過分離提純等方式把川芎分解得越來越細(xì)，直到做出單一的化合物。目前，要做出單一的化合物還很困難，時(shí)間和技術(shù)上都有一定的問題?，F(xiàn)在要兩年完成10 萬個(gè)樣品，工作壓力很大。”張秀莉說。

“本草計(jì)劃物質(zhì)組”要建一個(gè)中藥資源庫，去和生物方面結(jié)合。在建立資源庫的過程中，提取濃縮，變成樣品，每一步的通量和標(biāo)準(zhǔn)化都很重要。張秀莉口中的通量，就是每天能夠做出多少個(gè)樣品?！皬募夹g(shù)層面上，2 年完成10 萬個(gè)樣本問題不大，現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室基本能保持每天300 個(gè)樣品制品?！?/p>

除此以外，張秀莉還提到標(biāo)準(zhǔn)化問題。標(biāo)準(zhǔn)化，也就是重復(fù)性。在制作樣品、建立資源庫的時(shí)候要求在制備技術(shù)上重復(fù)性很好，這樣有利于生物篩選對接。

“但天然產(chǎn)物特別復(fù)雜。從中藥材到樣品，大約分為4~5 步，每一步都要特別小心，越到后面的步驟越要小心。我們在做樣品的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，在高溫長時(shí)間煎煮的情況下，中藥里的不穩(wěn)定化合物會(huì)很活躍。并且，中藥有個(gè)很奇怪的特點(diǎn)，在混合的情況下，加熱到100℃問題不大，但到最后一步，對周圍環(huán)境就特別敏感?！?/p>

也就是說，樣品在前面提取過程處理幾千幾百個(gè)化合物時(shí)，反而比較穩(wěn)定，到了后來真的變純的時(shí)候，對某些條件就變得更加敏感?！罢?yàn)榇?，我們要建單一成分的化合物庫，速度特別慢。所以，我們做的過程中會(huì)做成組分，得出組分的表征比較容易。不能因?yàn)闆]法立刻提取出穩(wěn)定的單一化合物而放慢研究的腳步，也不能因?yàn)榉磳χ兴幍恼w觀，對中藥的不了解而放棄建立資源庫。在建立基因庫之前，人們對基因、人體也認(rèn)識不足，但在建立基因庫的過程中，人們對于身體的了解突飛猛進(jìn)?！睆埿憷蛘f。

目前，“草本物質(zhì)計(jì)劃組”進(jìn)展順利，如果真能有效提取出中藥的有效成分，并且編制成草本成分資源庫，那接下來的一切是多么的美妙——你想查看一下川芎，以前只知道川芎有活血行氣、去風(fēng)止痛的功能。但為什么能活血行氣、去風(fēng)止痛，誰也說不清楚。以后只要查看一下本草成分資源庫，一目了然，哪個(gè)成分活血，哪個(gè)成分去痛，哪個(gè)成分能讓頭皮更健康。