中藥金屬配合物研究進(jìn)展

王 勤，申 鍵

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)藥品檢驗(yàn)研究院，內(nèi)蒙古自治區(qū) 呼和浩特 010010；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，內(nèi)蒙古自治區(qū) 呼和浩特 010110)

中醫(yī)藥博大精深，有著悠遠(yuǎn)的治療史，對(duì)治療疑難雜癥有著突出的貢獻(xiàn)，如屠呦呦創(chuàng)制的抗瘧藥-青蒿素，大大降低了瘧疾患者的死亡人數(shù)。與西藥相比，中藥發(fā)展相對(duì)緩慢，是從20世紀(jì)80年代以后對(duì)該領(lǐng)域研究有一定的成果。根據(jù)知網(wǎng)對(duì)中藥主題詞進(jìn)行檢索，截止2019年發(fā)現(xiàn)具有該關(guān)鍵詞文獻(xiàn)篇數(shù)共有448 788篇，由圖1可看出中藥產(chǎn)業(yè)在近20年發(fā)展迅速。2016年12月，國務(wù)院新聞辦公室發(fā)布《中國的中醫(yī)藥》白皮書，預(yù)計(jì)到2020年，中國中醫(yī)藥大健康產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過3萬億，CAGR將保持在20%。中藥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)已成為我國經(jīng)濟(jì)來源的重要組成部分。由此可見，我國中藥產(chǎn)業(yè)具有不俗的發(fā)展?jié)摿ΑＥ湮换瘜W(xué)可從分子水平闡述中藥在生物體內(nèi)作用的過程，這對(duì)于中藥的研究具有重要意義。近年來，人們?cè)絹碓疥P(guān)注金屬配位化學(xué)在中藥研究中的應(yīng)用。大量的研究表明金屬配位絡(luò)合物在生命體中起著至關(guān)重要的作用[1]，如植物中的葉綠素是鎂的絡(luò)合物，哺乳動(dòng)物體內(nèi)的血紅素(又稱亞鐵原卟啉)是鐵的絡(luò)合物；錳以Mn3+的形式存在于生物體的各個(gè)部位中，并參與造血的過程，影響血液循環(huán)和代謝；對(duì)惡性貧血具有治療效果的維生素B12是CO的卟啉類絡(luò)合物。本文將對(duì)金屬配位化學(xué)在中藥領(lǐng)域的提出、實(shí)驗(yàn)研究方法及應(yīng)用作簡(jiǎn)單的論述。

1.3 觀察指標(biāo) 對(duì)患者的臨床療效和術(shù)后恢復(fù)情況進(jìn)行觀察分析。⑴臨床療效的判斷標(biāo)準(zhǔn)為[4]：治療15d內(nèi)，患者的臨床體征和癥狀徹底消失，不存在陰道流血和腹痛，血β-hCG水平進(jìn)行性降低到正常值范圍則表示顯效；治療30d內(nèi)患者的臨床體征、癥狀徹底消失，不存在陰道流血和腹痛，血βhCG水平進(jìn)行性降低到正常值范圍則表示有效；治療后患者依然存在陰道淋漓流血、腹痛等臨床體征、癥狀，血β-hCG水平存在異常，或者再次出現(xiàn)手術(shù)指征則表示無效。⑵術(shù)后恢復(fù)情況的相關(guān)指標(biāo)包括月經(jīng)恢復(fù)正常時(shí)間、β-hCG水平恢復(fù)正常時(shí)間、術(shù)后1周血β-hCG降低幅度。

圖1 知網(wǎng)以“中藥”為關(guān)鍵詞歷年發(fā)表文獻(xiàn)篇數(shù)

1 中藥配位化學(xué)的提出

眾多學(xué)者在研究中藥或天然有效成分過程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)提純某單一有機(jī)分子時(shí)，藥物的療效會(huì)下降或消失甚至出現(xiàn)毒副作用。曹治權(quán)教授在1993年指出中藥配位理論[2]，即中藥的有效成分并不是一些簡(jiǎn)單的有機(jī)分子或微量元素，而是由它們構(gòu)成的配合物在人體內(nèi)起作用。中藥有效成分中大多分子均有適宜做配體的基團(tuán)，如羧基、巰基、羥基等，能與無機(jī)金屬離子絡(luò)合形成配合物。通過配位反應(yīng)使配體的空間構(gòu)型發(fā)生改變，配體和中心離子產(chǎn)生協(xié)同或拮抗作用，或者產(chǎn)生新的生物活性。例如，黃芪和銅都能阻抑人肺癌A549細(xì)胞的繁殖、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。兩藥聯(lián)合使用后，銅和黃芪都將細(xì)胞周期阻滯在G0/G1期，抗腫瘤作用明顯提升，具有協(xié)同作用[3]；黃芩苷鈷、銅、鎳絡(luò)合物較黃芩苷的抗腫瘤活性均有提高，其中銅絡(luò)合物作用最強(qiáng)[4]。中藥配位學(xué)說的提出對(duì)中藥有效成分的發(fā)現(xiàn)、中藥有效成分生物活性研究、中藥有效成分的分離制備等方面有著重要的指導(dǎo)作用。最近幾年中藥金屬配位化學(xué)研究情況見表1。

表1 金屬配位化學(xué)在中藥中的研究

2 中藥配位化學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法

合成、分離和結(jié)構(gòu)表征是探究中藥配位化學(xué)的基礎(chǔ)。每年發(fā)表的有關(guān)無機(jī)化學(xué)研究的研究論文有半數(shù)以上是關(guān)于配位化合物的合成及其各項(xiàng)性質(zhì)研究的，從中可看出配合物合成在無機(jī)領(lǐng)域的重要性。配位絡(luò)合物是一類具有特征化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物，由中心原子(或離子，統(tǒng)稱中心原子)和圍繞它的分子或離子(稱為配體)完全或部分通過配位共價(jià)鍵聯(lián)合而形成。探究中藥絡(luò)合物合成工藝主要是在查閱有關(guān)文獻(xiàn)的背景下進(jìn)行單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，越來越多先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)手段被運(yùn)用到了中藥配位化學(xué)的研究中，大大推進(jìn)了中藥配合物的研究進(jìn)程。為了進(jìn)一步探究可使用色譜法、酸堿處理法、膜分離法、電泳技術(shù)等方法把配合物從龐雜的體系中分離出來，同時(shí)可用譜法、質(zhì)譜法、熒光法、熱重分析法、X衍射等方法來分析配合物的組成結(jié)構(gòu)，進(jìn)行定性定量分析。

崔虹云等[15]利用單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行正交試驗(yàn)，得到合成犀草素鈣配合物最佳條件：木犀草素與CaCl2的摩爾比為1∶1，反應(yīng)時(shí)間控制為8h，pH值為8.5，溫度為70～80℃，平均收率為86.32%。同時(shí)通過紫外光譜分析、紅外光譜分析、元素分析和熱重差熱分析等方法確定了木犀草素鈣的結(jié)構(gòu)，其分子式為C15H9O6Cr(COOCH3)2(H2O)2·2H2O。吳誼群等[23]制備了三(3-OH黃酮)合鋁(Ⅲ)并得到了[Al(C15H9O3)3]2·2CHCl3·8H2O晶體。通過X射線衍射，可知該單晶歸屬三方晶系，空間群為R3，且由于其獨(dú)特的酮基和羥基，每個(gè)3-羥基黃酮都同時(shí)與Al3+配位。陳素艷等[6]等合成了蘆丁鈣，經(jīng)元素分析、光譜分析等方法推出了其可能結(jié)構(gòu)。保志娟等[8]運(yùn)用紫外分光光度法探究了合成蘆丁鍺絡(luò)合物的條件、配位比及表觀穩(wěn)定常數(shù)，得出蘆丁：Ge4+= 1∶1、K穩(wěn)= 107.46的結(jié)論。

3 中藥金屬配合物的生物活性

在抗腫瘤活性方面：向暉等[30]將大黃素與銅、鐵、鉻3種金屬絡(luò)合并選用MTT法檢測(cè)了三種配合物對(duì)HepG2細(xì)胞的抑制活性。得出三種配合物相較于大黃素，抑制腫瘤的活性均有顯著提高。張茜等[31]把從草烏中提取的草烏多糖作為原料，合成了4種金屬絡(luò)合物(RPS-Ca、RPS-Zn、RPS-Cu、RPS-Fe)并用MTT法檢測(cè)了4種多糖金屬配合物對(duì)HepG2細(xì)胞、MCF-7細(xì)胞和HT-29細(xì)胞的抗癌活性，得出草烏多糖銅抑制作用最強(qiáng)的結(jié)論。丁冶春等[28]制備了槲皮素和稀土元素[鋱(Tb)、鐠(Pr)]的配合物，同時(shí)選用了MTT法檢測(cè)槲皮素和槲皮素-Tb及槲皮素-Pr對(duì)HepG2細(xì)胞的抑制作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明槲皮素-Tb及槲皮素-Pr絡(luò)合物的抗腫瘤活性均強(qiáng)于配體槲皮素。毛俐等[32]合成OMT-Au和MT-Au并采用MTT法查看細(xì)胞增殖抑制，流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)配合物對(duì)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期的影響，瓊脂凝膠電泳探究配合物對(duì)拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ(TOPOⅠ)活性的影響。得出結(jié)論OMT-Au、MT-Au均有抗腫瘤活性，而OMT-Au的抑制活性優(yōu)于MT-Au。眾多金屬配合物比配體具有更好的抑制活性，為抗腫瘤藥物的研發(fā)提供了依據(jù)，為人類健康事業(yè)做出突出貢獻(xiàn)。

3.1 抗腫瘤活性

隨著中國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究的深入，眾多學(xué)者對(duì)中藥金屬配合物的活性進(jìn)行了進(jìn)一步的探究。許多研究成果表明中藥配體與金屬離子絡(luò)合在藥理作用方面會(huì)比單一有機(jī)分子更為有效，而其藥理作用主要表現(xiàn)在抗腫瘤活性、抗氧化活性、抑菌活性等。接下來將從這三個(gè)方面來探究中藥金屬配合物的生物活性。

3.2 抑菌活性

在抑菌活性方面：向暉等[33]合成了大黃酸的三種金屬配合物(大黃酸-Mn、大黃酸-Zn、大黃酸-Co)，采取二倍稀釋法檢測(cè)大黃酸和3種金屬配合物的MIC，濾紙片法檢測(cè)其對(duì)金葡菌、大腸桿菌、肺炎鏈球菌的抑菌活性大小。通過試驗(yàn)得出：金屬配合物的抑菌活性優(yōu)于配體，其中大黃酸錳對(duì)大腸埃希氏菌和金葡菌的抑制作用最強(qiáng)，大黃酸鈷則對(duì)肺炎鏈球菌的抑制作用最好。方森苗等[5]為了探索一種新型木材防腐劑，使用抑菌圈法、載片觀察法和木材防霉實(shí)驗(yàn)研究了蘆丁和蘆丁金屬配合物對(duì)黑曲霉的抑菌作用。結(jié)果表明蘆丁與金屬鋅、鎂、錳的配合物能顯著提高對(duì)木材霉菌的抑制性，強(qiáng)于蘆丁配體及蘆丁-Cu、蘆丁-Fe。邱銀生等[25]發(fā)明了一種黃芩苷鋅的制備方法，該化合物性質(zhì)穩(wěn)定，相較于黃芩苷具有較強(qiáng)的抑菌活性，可用來治療豬腹瀉，且能進(jìn)行批量生產(chǎn)，促進(jìn)了獸藥的發(fā)展和進(jìn)步。

1.2 研究方法 所有患兒入院后24 h內(nèi)均抽取靜脈血進(jìn)行血常規(guī)、肝腎功能電解質(zhì)、紅細(xì)胞沉降率(ESR)、降鈣素原(PCT)、血培養(yǎng)檢查。收集134例熱性驚厥患兒性別、發(fā)病時(shí)年齡、發(fā)病時(shí)體溫、驚厥持續(xù)時(shí)間、住院天數(shù)等臨床資料。探討維生素D缺乏組和維生素D正常組之間是否存在差異。

3.3 抗氧活性

在抗氧活性方面：張建會(huì)等[34]制得了大黃素-鋅并采用DPPH法和Fe2+-H2O2-亞甲藍(lán)法檢測(cè)了配體及其絡(luò)合物的抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)配合物抗DPPH自由基的活性明顯優(yōu)于配體。馬玲龍等[35]以芹菜素為配體合成了芹菜素-銅(Ⅱ)金屬配合物，通過NBT光照還原、Fenton反應(yīng)和抗脂質(zhì)過氧化方法研究了該配合物對(duì)自由基的活性。發(fā)現(xiàn)芹菜素與銅發(fā)生配位反應(yīng)后，其抗自由基的活性明顯增強(qiáng)。朱麗等[21]以天然黃銅化合物金雀異黃酮和山奈酚為原料制備了兩個(gè)銅(Ⅱ)絡(luò)合物，并采用NBT光照還原法和水楊酸法檢測(cè)了其的體外抗氧化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明金屬絡(luò)合物具有良好的清除O2-和OH-的能力，且中心Cu2+和黃酮分子表現(xiàn)出協(xié)同抗氧活性。Igor等[36]探究了蘆丁與過渡金屬絡(luò)合的抗氧化和抗炎活性，發(fā)現(xiàn)蘆丁銅絡(luò)合物的體外清除氧自由基的能力是母體蘆丁的2～30倍。沈?qū)W兵等[7]合成了蘆丁-稀土鑭配合物并探究了其體外抗氧活性，得出了配合物的抗氧活性優(yōu)于配體的結(jié)論，并測(cè)試出配合物濃度為3.0×10-5～2.0×10-4mol/L時(shí)，對(duì)OH-的抑制率可以達(dá)到98%以上。

呼吸內(nèi)科住院患者一旦發(fā)生醫(yī)院感染后，不僅增加了臨床的治療難度、延長(zhǎng)住院時(shí)間，還可導(dǎo)致病死率上升。目前國內(nèi)外在呼吸內(nèi)科住院患者醫(yī)院感染管理方面沒有特效方法，基本為提升護(hù)理質(zhì)量、加強(qiáng)患者的自我防護(hù)為主，效果不明顯[2] 。因此如何制定一套行之有效的管理體系，以降低住院患者醫(yī)院感染率，是許多醫(yī)院亟待解決的問題。

3.4 其他生物活性

中藥金屬配合物除具有抗腫瘤作用，抑菌作用，清除超氧化自由基作用外，還具有抗炎鎮(zhèn)痛、改善視神經(jīng)損傷、降血糖、抗?jié)兊茸饔谩＠缛沃倮さ萚24]發(fā)現(xiàn)黃芩苷鋅對(duì)缺血性視神經(jīng)損傷有修復(fù)作用。羅國安等[26]等合成的二黃芩苷鋅的鎮(zhèn)痛效果顯著優(yōu)于阿司匹林且具有和藥皮康霜陽性組相同的消炎療效。黃建東等[9]等進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)蘆丁鉻對(duì)STZ誘導(dǎo)的Wistar大鼠高血糖模型具有輔助降血糖的作用。肖凱軍等[13]等公開了一種促進(jìn)細(xì)胞葡萄糖消耗的方法，即采用特殊方法合成了木犀草素鋅，并取得了專利，發(fā)明所得的配合物相比配體木犀草素，在降糖等生物活性方面有著顯著的提高，有利于降糖藥物的開發(fā)?？偟膩碚f，中藥金屬絡(luò)合物的發(fā)展?jié)摿薮螅€有許多潛在的生物活性等待人類的發(fā)現(xiàn)。

4 中藥金屬配合物的應(yīng)用

中藥金屬配合物的應(yīng)用體現(xiàn)在方方面面，在不同的領(lǐng)域均有不同發(fā)展。例：①傳統(tǒng)中藥中的大多數(shù)有機(jī)分子，例如香豆素類、生物堿、醌類、黃酮類、雙甾體類都可以與金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，從而提升其功效或減少毒副作用甚至產(chǎn)生新活性，可用來篩選高效低毒的藥物或者進(jìn)行新藥的研發(fā)。如王健等[37]發(fā)現(xiàn)蘆丁對(duì)腫瘤細(xì)胞沒有抑制作用，但蘆丁銅配合物對(duì)腫瘤細(xì)胞具有良好的抑制作用；②可利用中藥配體與金屬離子絡(luò)合所產(chǎn)生的物理變化或化學(xué)變化，來判斷藥物和分離藥物。如向酸性皂苷或中性皂苷的水溶液添加硫酸鉛即可析出難溶物質(zhì)以達(dá)到初步分離的目的。蒽醌類化合物與硫酸鎂反應(yīng)時(shí)能產(chǎn)生不同的顏色，可用來分析蒽醌的結(jié)構(gòu)；③通過配位反應(yīng)，增加溶解度。如陳平等[38]確定在最適條件下合成的芹菜素鋅金屬絡(luò)合物，其溶解度是原芹菜素的80倍；④具有一定的光學(xué)性質(zhì)，申文英等[10]探究了白花丹素鑭(Ⅲ)絡(luò)合物與BSA相互作用的光譜學(xué)，發(fā)現(xiàn)兩者均可通過靜態(tài)熒光猝滅的方式來降低BSA的熒光強(qiáng)度，表現(xiàn)出配合物相較于配體具有更強(qiáng)的細(xì)胞毒活性。顧運(yùn)瓊其后又研究了白花丹素釔(Ⅲ)絡(luò)合物[11]證實(shí)該絡(luò)合物也可降低熒光強(qiáng)度并具有一定的體外細(xì)胞毒活性。周雙生等[17]探究了姜黃素類鈀(Ⅱ)的合成和光學(xué)性質(zhì)，其光學(xué)實(shí)驗(yàn)證明了其具有良好的光學(xué)性質(zhì)，可用來做熒光材料，有不小的開發(fā)價(jià)值。

總結(jié)

綜上所述，中藥配體與金屬離子結(jié)合后的生物活性將發(fā)生顯著變化，尤其是在抗腫瘤、抑菌、抗氧化作用方面。這表明，對(duì)中藥的研究已經(jīng)不僅僅是片面的單體分子，而是要用整體觀來研究有機(jī)成分與無機(jī)成分的相關(guān)聯(lián)系和作用。其次隨著配位化學(xué)理論的不斷完善，更有利于從分子水平上闡述中藥在生物體內(nèi)作用的過程，對(duì)于中藥的研究具有重要意義。且隨著設(shè)備和技術(shù)手段的不斷提高使其實(shí)驗(yàn)研究方法愈加科學(xué)和完善，為進(jìn)一步探究中藥領(lǐng)域打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。中醫(yī)藥作為我國的民族醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，長(zhǎng)期以來一向是國家醫(yī)療政策支持的重要領(lǐng)域，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。截?015年，中藥工業(yè)總產(chǎn)值高達(dá)7867億元，占醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)總量的29.26%，成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，出口額達(dá)37.2億美元。2016年，國務(wù)院發(fā)布《中醫(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要(2016-2030)》，將中醫(yī)藥發(fā)展列入了國家戰(zhàn)略，同時(shí)制定了《中醫(yī)藥發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，指出到2020年，中藥工業(yè)規(guī)模以上企業(yè)主營業(yè)務(wù)收入將達(dá)到15823億，年復(fù)合增速15%，中藥企業(yè)收入占整體行業(yè)比重從29.26%上升到33.26%，進(jìn)一步刺激中藥產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)空間，必將使中藥學(xué)的發(fā)展欣欣向榮，而中藥學(xué)的發(fā)展必然離不開配位化學(xué)理論的相輔相成，研究并發(fā)展中藥配位化學(xué)，不只可以闡述和完善中藥理論，也是中醫(yī)藥現(xiàn)代化的重要路徑。而中藥金屬配合物生物活性明顯高于中藥本身，藥理作用顯著，這對(duì)天然中藥的開發(fā)利用及尋找新藥開辟了新的途徑，金屬配合物將是中藥配位化學(xué)研究的一個(gè)重要方向。