生態(tài)脅迫促進道地藥材質(zhì)量形成機制與質(zhì)量評價思路

孟祥才，李曉穎，姚 杰，孔 玲，關(guān) 瑜

生態(tài)脅迫促進道地藥材質(zhì)量形成機制與質(zhì)量評價思路

孟祥才，李曉穎，姚 杰，孔 玲，關(guān) 瑜

黑龍江中醫(yī)藥大學，黑龍江 哈爾濱 150040

道地藥材以優(yōu)質(zhì)而著稱，其質(zhì)量受環(huán)境影響較大。中藥材由野生轉(zhuǎn)為栽培，導致藥材質(zhì)量下降。藥材質(zhì)量的科學評價是中藥產(chǎn)業(yè)的基石和傳統(tǒng)中醫(yī)藥健康發(fā)展的保證，然而中藥含有大量不同功效成分和功效相同的多種成分，難以評價質(zhì)量。根據(jù)人體與植物的異同點，對道地藥材質(zhì)量形成機制、道地藥材質(zhì)量復雜性的本質(zhì)原因以及目前評價藥材質(zhì)量的方法的局限性進行了論述。植物次生代謝產(chǎn)物通常是藥材的活性成分，指出其生態(tài)作用與藥理作用密切相關(guān)。道地藥材質(zhì)量評價應選擇在人體內(nèi)相對穩(wěn)定的成分，以高含量成分與具有代表性的高活性成分相結(jié)合的“雙高”作為質(zhì)量標志物（Q-Marker）可更加客觀評價道地藥材的質(zhì)量。

中藥資源；道地藥材；ROS；藥材質(zhì)量；活性成分

中醫(yī)理論是從人體對自身與環(huán)境深刻體驗出發(fā)的，中醫(yī)治病的原理就是調(diào)整人的代謝平衡，更注重宏觀的“面”。西醫(yī)是隨著解剖學與化學的發(fā)展產(chǎn)生并發(fā)展起來的，更注重微觀的“點”。醫(yī)離不開藥，2個醫(yī)療體系的起源和理論的不同也決定了中藥和西藥的差異，西藥成分較為單一，而中藥含有大量不同功效成分和功效相同的多種成分，各種成分的含量和比例變化多樣，以致以一種或多成分總量均不能評價藥材質(zhì)量，難以尋找有效的方法。在眾多藥材中，有些藥材的化學成分的變化與環(huán)境關(guān)系并不密切，各地藥材質(zhì)量差異不大，而有些藥材其質(zhì)量受環(huán)境影響很大，其質(zhì)量具有明顯的地域性，不同產(chǎn)地間質(zhì)量差異顯著，這也就是所謂的道地藥材[1]。道地藥材是以適宜的環(huán)境、優(yōu)良的種質(zhì)或成熟的生產(chǎn)技術(shù)和加工方法為前提，在一定的生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)所生產(chǎn)的能夠長期地穩(wěn)定地影響市場需求，并經(jīng)臨床或現(xiàn)代科學技術(shù)驗證的優(yōu)質(zhì)常用中藥材[2]。明確道地藥材質(zhì)量形成機制，建立評價道地藥材質(zhì)量的科學方法是中醫(yī)藥健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

1 道地藥材質(zhì)量形成機制

達爾文的進化論是19世紀自然科學的3大發(fā)現(xiàn)，極大推進了生命科學的發(fā)展。根據(jù)該學說，生命起源經(jīng)歷了從無機小分子→有機小分子→有機大分子→獨立的體系→原始生命，從原始生命開始又經(jīng)歷了從單細胞到多細胞、從低等到高等、從簡單到復雜、從水生到陸生的進化過程。新的化石證據(jù)動植物的分野至少應該始于10億年之前?；诖死碚?，動物和植物應有共同的祖先，也應有相同的基本生命規(guī)律。動物細胞和植物細胞生命本質(zhì)的共同點表現(xiàn)在：都有磷脂雙分子層構(gòu)成的細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、生命活動都離不開酶、遺傳物質(zhì)均為DNA、生命活動均需復制-轉(zhuǎn)錄-翻譯等過程，新陳代謝的過程相同、適應環(huán)境的抗氧化酶的種類也都相同等，這些共有特征也稱為生命的基本特征。不同生物又經(jīng)過長期的分化，進化出各自特征，屬內(nèi)物種間差異較小，科內(nèi)差異較大，界間差異最大。動、植物位于2個界，親緣關(guān)系最遠，因此動物植物生命活動存在的差異也最大。動物能夠通過移動來尋找適宜的環(huán)境進行生活，物種的生存主要取決于“食物”來源、物種間爭奪食物的競爭，而植物的生存依賴于陽光，不需要移動也可以獲得充足的“食物”，陽光易于獲得，在足光照的條件下所面臨的生存問題常常是干旱、高溫等逆境脅迫，因此植物生存面臨的主要問題是逆境。植物在漫長的進化過程中進化出了動物所不具備的次生代謝系統(tǒng)，通過次生代謝產(chǎn)物適應逆境，這也是植物藥有明顯的道地性而動物藥無明顯道地性的原因[3]。

1.1 逆境對植物傷害的本質(zhì)是活性氧 (robot operating system，ROS)

植物在逆境脅迫條件下，細胞的葉綠體固定CO2消耗的光能與吸收的光能的平衡常常被打破，造成吸收光能過剩，又由于環(huán)境脅迫激素脫落酸導致氣孔關(guān)閉阻礙了光合作用產(chǎn)生的O2外排，積累的O2被還原成超氧負離子（即Mehler反應）[4]。超氧負離子又可與·OH、H2O2等ROS進行轉(zhuǎn)化。已證實ROS的增加是環(huán)境脅迫的結(jié)果，在一定條件下超氧負離子可增加了3倍，在一定條件下H2O2增加了10倍[5?6]。這些物質(zhì)具有很強的氧化能力，被稱為ROS，它可以將蛋白質(zhì)中的不同位置2個氨基酸中的-SH氧化成-S-S-，從而形成維持或改變蛋白質(zhì)（包括酶）的二級或三級結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)各種代謝，因此，適當水平的ROS也是調(diào)節(jié)植物中各種生理作用的不可或缺的信使，但一旦ROS過度產(chǎn)生，就會產(chǎn)生一系列破壞力，例如改變相鄰的分子結(jié)構(gòu)，降低細胞膜的穩(wěn)定性、破壞DNA鏈、蛋白質(zhì)交聯(lián)、斷裂肽鏈等，結(jié)果導致代謝紊亂，甚至細胞死亡[7]。有逆境存在就會有大量ROS，大量ROS也必然對細胞產(chǎn)生傷害，生態(tài)脅迫對植物傷害的本質(zhì)是ROS。因此，ROS具有雙重性，過多或過少都是有害的，細胞內(nèi)含量保持狀態(tài)。

1.2 植物抗氧化酶消除ROS的局限性

抗氧化酶是將體內(nèi)形成過氧化物轉(zhuǎn)換為毒害較低或無害的物質(zhì)多種酶的統(tǒng)稱，普遍存在生物細胞中，主要包括超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）、各種過氧化物酶（peroxidase，POD）等。在抗氧化酶系統(tǒng)中，植物產(chǎn)生的超氧負離子首先通過SOD的作用生成H2O2，再通過CAT、POD等分解，CAT可單獨消除H2O2，而POD需要多酚等電子受體才能消除H2O2?？寡趸敢彩堑鞍踪|(zhì)。在一定逆境條件下，ROS含量相對較低，抗氧化酶能夠發(fā)揮較大的抗氧化作用。SOD由2個亞基組成和CAT分別由4個亞基組成，含有多個易發(fā)生氧化的?SH基團，嚴重逆境下較高濃度的ROS會對酶造成很大破壞，使其活性大大降低[7]。甘草對環(huán)境的適應能力很強，標志著其具有較強抗氧化能力，研究顯示甘草在嚴重脅迫條件SOD、CAT等活性呈現(xiàn)先上升后下降的規(guī)律性變化[8]，其他植物更是如此，說明植物單純依靠抗氧化酶不可能適應嚴重逆境，必須需要其他抗氧化物質(zhì)的參與。這里需要特別指出的是POD。POD雖然也是酶，但該酶與糖結(jié)合成結(jié)合糖蛋白，糖基化有效防止了蛋白水解，穩(wěn)定了蛋白構(gòu)象，使POD穩(wěn)定性遠遠強于其它酶[9]，在較強的逆境條件下POD通常仍表現(xiàn)出較高的活性[10-11]。POD的產(chǎn)生需通過逆境條件下誘導，因此也常稱為“逆境酶”，但該酶發(fā)揮作用也通常需要次生代謝產(chǎn)物提供電子才能發(fā)揮作用。研究顯示在嚴重脅迫下該酶活性也會降低[12-13]，所以很多植物單純依靠抗氧化酶不可能適應嚴重逆境。

1.3 次生代謝產(chǎn)物與ROS

環(huán)境脅迫因子通常為物理因子，這些脅迫因子能夠?qū)е翿OS的大量產(chǎn)生，而ROS又能調(diào)節(jié)植物的代謝，因此ROS成為生態(tài)環(huán)境與生理活動變化之間的媒介物質(zhì)[14]。黃酮類化合物具有抗輻射傷害、結(jié)合植物毒素等功能等功能[15]，其抵御逆境作用機制可能主要有2種：一是黃酮類化合物具有紫外吸收作用，可減少對核酸、蛋白質(zhì)等大分子的破壞作用，保護植物器官尤其是光合系統(tǒng)免受輻射傷害；二是黃酮類化合物是多酚類化合物，能夠清除ROS自由基，從而保護生物膜和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)免受傷害，避免生理代謝紊亂。植物的次生代謝產(chǎn)物具有抵御不良生態(tài)環(huán)境對細胞傷害的作用，能夠緩解營養(yǎng)缺乏，抵御干旱、溫度變化、鹽害、大氣污染、食草動物和病原菌浸染等[16]。五環(huán)三萜皂苷具有雙親性，該分子像磷脂分子那樣，既含親水性的頭部、又含疏水性（親脂）的尾部，鳶尾屬植物的三萜類物質(zhì)能夠容易整合到磷脂雙分子層中，調(diào)節(jié)膜的流動性，維持細胞膜的整體性[17]，從而削弱脂質(zhì)過氧化[18]。五環(huán)三萜整合到細胞膜現(xiàn)象已經(jīng)通過膜技術(shù)與原子力顯微鏡研究得到證實[19]。在逆境條件下次生代謝產(chǎn)物是在ROS的誘導下大量產(chǎn)生的，它們的含量變化可提物細高植胞的適應能力?；趧游锖椭参锷顒拥南嗨菩?，次生代謝產(chǎn)物的生態(tài)作用機制可能就是中藥的作用機制，因此次生代謝產(chǎn)物的變化本質(zhì)也就是道地藥材質(zhì)量的形成機制。

由于植物細胞內(nèi)的ROS含量需要處于一個相對穩(wěn)定的水平，因此次生代謝產(chǎn)物的含量、抗氧化酶活性等不斷變化，最終表現(xiàn)為不同產(chǎn)地、批次道地藥材的質(zhì)量差異很大。

2 道地藥材質(zhì)量形成的復雜性

環(huán)境對藥材質(zhì)量有重要影響，在1000多年前的唐代就已經(jīng)被人們所認識，目前藥材質(zhì)量與環(huán)境的關(guān)系進行了廣泛研究。影響道地藥材質(zhì)量的因素主要是特定的種質(zhì)和生態(tài)環(huán)境，但特定的種質(zhì)也是特定環(huán)境下物種適應環(huán)境的產(chǎn)物，是長期突變和特定環(huán)境下自然選擇作用的結(jié)果，因此環(huán)境是最主要的[20]。傳統(tǒng)的觀點認為中藥材的質(zhì)量是藥用植物在長期的的生長發(fā)育過程中逐漸形成的，對某些藥材來說，此論斷有一定合理性。但是，短暫的生物脅迫也會產(chǎn)生大量的ROS，也會對次生代謝產(chǎn)生更大的影響。

2.1 生態(tài)環(huán)境的復雜性

次生代謝產(chǎn)物的合成需要大量的能量和物質(zhì)[21]。植物在適宜的環(huán)境條件下大量合成次生代謝產(chǎn)物則會導致初生代謝的減弱，也會影響生物的生長發(fā)育，降低生物在自然界中的競爭能力。在逆境條件下減少次生代謝產(chǎn)物的生物合成雖然可以避免較多能量的消耗，但過多ROS的存在也會導致植物不能適應逆境而難以生存。植物體的能量物質(zhì)是有限的，次生代謝的增強必然導致初生代謝的減弱，兩者之間不斷處于一種動態(tài)變化之中。植物在漫長的進化過程中形成了一種特殊的調(diào)解機制，只有在逆境到來之時才產(chǎn)生大量的次生代謝產(chǎn)物，也就是說，在逆境來臨時，環(huán)境因子調(diào)控次生代謝迅速增加次生代謝產(chǎn)物的含量，因此次生代謝隨環(huán)境的變化而變化[22]。細胞學研究證據(jù)表明，高溫處理金絲桃細胞10 min內(nèi)就可誘發(fā)金絲桃素的生物合成[23]；高溫處理白樺細胞2 d就能使三萜成分提高35%以上[24]。藥材研究證據(jù)表明，黃芩藥材中的黃芩苷和黃芩素含量具有日周期變化[25]；黃芩鮮根在干燥過程中含量不斷增加，黃芩苷的含量增加107.8%[26]；采用H2O2處理黃芩鮮根2 d，活性最高的黃芩素含量提高了100%[27]。丹參的水溶性活性成分丹酚酸B在新鮮藥材中含量甚微，在干燥過程中大量形成[28]，這些足以證明在短期內(nèi)干預就能對植物的次生代謝產(chǎn)生嚴重影響，改變藥材質(zhì)量。所以次生代謝產(chǎn)物通常是受環(huán)境所誘導，隨環(huán)境的變化而變化，因此該類物質(zhì)在植物體內(nèi)的產(chǎn)生和消除是很快的。黃芩質(zhì)量受環(huán)境影響較大，道地性比較明顯，然而目前有對黃芩最佳采收期的研究報道近10篇，但所得出的結(jié)論差異很大，有的結(jié)論為在5～6月、有的為7～8月、有的為9月初、有的認為在10～11月，盡管各地氣候條件存在差異，但這絕不是單純的植物生長習性造成的，而是環(huán)境造成的。從以上可以看出，環(huán)境對道地藥材質(zhì)量的影響非常大，有什么樣的環(huán)境就有什么樣的藥材質(zhì)量。在道地產(chǎn)區(qū)，影響藥材質(zhì)量的生態(tài)因子也不是一成不變的，道地藥材質(zhì)量未必均優(yōu)[29]，這也說明了環(huán)境對藥材質(zhì)量的影響。

2.2 化學成分的多樣性

每種植物都含有大量的次生代謝產(chǎn)物，現(xiàn)已從甘草中分離得到20余種五環(huán)三萜類化合物及300多種黃酮類化合物[30]，黃芩中也分離出40余種黃酮類化合物[31]。植物為什么包含如此多的次生代謝產(chǎn)物，為什么隨環(huán)境的變化而變化？

甘草含有多種黃酮類成分，它們消除ROS的能力也不盡相同，常見的黃酮類成分有黃酮、黃酮醇、雙氫黃酮、雙氫黃酮醇、查耳酮、異黃酮、雙氫異黃酮醇等[32]。其中甘草黃酮苷元活性大于苷類活性，查酮類化合物活性大于二氫黃酮類活性[33]。黃芩中黃酮類成分多達130余種，除上述成分外還含有二氫黃芩苷、7,2′,6′-三羥基-5-甲氧基二氫黃酮、5,7,2′,6′-四羥基二氫黃酮醇、4′,5,7-三羥基-6-甲氧基黃烷酮、2′,6′,5,7-四羥基黃烷酮、3,5,7,2′,6′-五羥基黃烷酮、5,2′,6′-三羥基-7,8-二甲氧基黃酮、3,5,7,2′,6′-五羥基黃烷酮、5,2′,6′-三羥基-7,8-二甲氧基黃酮、5,7-二羥基-6,8,2′,3′-四甲氧基黃酮、Skullcapflavone II、5,8-二羥基-6,7-二甲氧基黃酮等等[34]。黃酮類化合物基本結(jié)構(gòu)的生物合成的復合酶分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，對于相對應的苷類成分來說存在親水性糖類，很難自由滲透到磷脂雙層的生物膜中，而細胞內(nèi)充滿大量生物膜構(gòu)成的細胞器，細胞就是一個膜的系統(tǒng)，通過這個膜系統(tǒng)使某些化學成分只能存在于細胞的某一區(qū)域，因此苷類成分作用大大減弱。已經(jīng)證明，當糖基被引入A環(huán)時，黃烷酮的活性消失[35]。化學成分的活性也取決于該化合物的穩(wěn)定性，化學結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，它的活性也越低，大量研究證明黃酮的活性是由黃酮分子框架的酚羥基數(shù)量及位置決定的[36-38]，上述甘草和黃芩中的各種含量較低的成分均為多羥基成分，并且羥基也位于活性較高的位置。雖然含量低，但對藥材的質(zhì)量也不宜忽視。研究顯示，在逆境條件下多羥基成分含量迅速升高，苷類成分也向苷元轉(zhuǎn)化，這種成分之間轉(zhuǎn)化較為迅速，猶如“緩沖液”，可以迅速對外界環(huán)境作出反應，盡快使細胞內(nèi)的ROS含量平衡狀態(tài)，這就是植物次生代謝產(chǎn)物種類繁多和難以藥材質(zhì)量評價的根本原因。根據(jù)化學反應動力學原理，含量高的成分活性也低，有趣的是發(fā)現(xiàn)眾多藥材的多種化學成分中，含量高的成分活性較低，而活性高的成分含量又低。有人認為這些高含量低活性物質(zhì)是活性成分一種貯存方式，植物一旦需要時則迅速轉(zhuǎn)為高活性物質(zhì)[39]。研究也顯示在眾多含量低但活性較高的成分具有存在著趨同變化，即一旦ROS增加，這些成分含量均顯著升高。

2.3 次生代謝成分在人體內(nèi)的穩(wěn)定性不同

藥物代謝指藥物在體內(nèi)多種藥物代謝酶（尤其肝藥酶）的作用下，化學結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的過程，轉(zhuǎn)化后的結(jié)果有2種：一是失活，二是活化。藥物代謝的處理器官是肝臟和腸壁。肝臟是藥物的主要清除器官，肝臟清除分成肝臟代謝和膽汁排泄兩種方式。肝臟富含藥物I相代謝和II相代謝所需的各種酶，其中以P450酶最為重要。P450酶普遍存在動物、植物、真菌和細菌中，通?？蓪⒅苄杂卸疚镔|(zhì)代謝為水溶性物質(zhì)，將有毒物質(zhì)排出體外。P450酶是由多種類型酶所組成的一個大家族，可以分為不同幾個大類，每個大類又可以細分成幾個小類。腸壁中藥物代謝酶主要分布于成熟的上皮細胞內(nèi)，其中絨毛尖端活性最強。目前已經(jīng)在腸壁中發(fā)現(xiàn)許多種類的代謝酶，如CYP26、CYP2C9、CYP2C19等，其中以CYP3A4的活性最高。CYP3A是一種重要CYP450酶系，在藥物代謝中也同樣發(fā)揮重要作用。植物各成分在人體不同器官的分布也具有明顯的差異性，藥用成分能夠在體內(nèi)的分布是發(fā)揮藥效的基礎(chǔ)。植物也具有P450酶，也是植物體內(nèi)有毒物質(zhì)和次生代謝產(chǎn)物消除的主要酶。P450酶存在明顯的種屬差異，藥物在動物和人體內(nèi)的代謝途徑和代謝產(chǎn)物可能是不同的[40]，動物與植物為2個界，親緣關(guān)系最遠，生命活動存在的差異也最大，因此有些成分在植物體內(nèi)比較穩(wěn)定，而進入人體或動物體內(nèi)后則會很快分解，因此有些在植物體內(nèi)含量較高的物質(zhì)也難以有高的療效。中藥的質(zhì)量標志物要有明確的化學結(jié)構(gòu)和生物活性[41]，植物體內(nèi)穩(wěn)定而對人體P450酶和CYP3A酶高度敏感的化學成分也難以成為有效成分。升麻苷和5--甲基維斯阿米醇苷是防風藥材中含量最高的2種色原酮，《中國藥典》以二者總含量作為質(zhì)量評價指標，《日本藥典》以5--甲基維斯阿米醇苷作為鑒定依據(jù)，然而防風藥材質(zhì)量與環(huán)境密切相關(guān)，野生藥材價格為栽培品的3～10倍，實踐證明野生防風是優(yōu)質(zhì)的。多產(chǎn)地野生和栽培防風比較發(fā)現(xiàn)，野生防風的升麻苷與5--甲基維斯阿米醇苷的含量比為1.29∶1，而栽培防風的升麻苷與5--甲基維斯阿米醇苷的含量比為0.29∶1[42]，顯示升麻苷可能發(fā)揮更重要的生物學效應，進一步研究顯示，口服正常劑量防風后，血中只有升麻素，而無5--甲基維斯阿米醇苷和5--甲基維斯阿米醇[43]，口服與靜脈注射5--甲基維斯阿米醇苷藥效也甚微[44-45]，因此，植物次生代謝產(chǎn)物的生物利用度和穩(wěn)定性也會存在很大差異，只有那些在人體內(nèi)相對穩(wěn)定的化合物才能具有良好的藥效。

2.4 成分間的相互影響

以茵陳蒿湯為典型案例，利用血清藥物化學在給藥血清中檢測出21個化合物，其中有8個成分只有在茵陳蒿湯全方配伍的情況下才能被檢出，而這8個成分均具有保肝利膽等茵陳蒿湯臨床療效相關(guān)的活性[46]。運用血清藥物化學進行茵陳蒿湯配伍規(guī)律研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)茵陳蒿湯全方給藥時，能夠適度加快濱蒿內(nèi)酯和梔子苷的吸收，使得兩者在體內(nèi)消除速度減慢、滯留時間延長，通過配伍達到提高藥物生物利用度的目的[47-48]。黃芩與五味子配伍，可以分別促進黃芩苷和五味子酯甲在血液中的吸收20%和100%，并可延長這2種成分的半衰期，使其血藥濃度維持在較高水平，達到協(xié)同增效的目的[49]。這些例子顯示藥物成分之間能夠相互作用影響吸收。每種藥材都含有很多成分，猶如一個小的方劑。防風的藥用部位是未抽薹的根，抽薹防風的解熱、鎮(zhèn)痛和抗炎作用明顯降低[50]，然而對栽培防風抽薹過程中不同生長發(fā)育階段的4種主要色原酮含量并未下降[51]，但多糖含量明顯下降。抽薹防風加入多糖，其藥效顯著提高[49]，主要原因是防風多糖可提高色原酮在腸道中的穩(wěn)定性，增加色原酮的生物利用度[52]。

總之，植物藥成分種類繁多，各種成分含量和比例隨環(huán)境變化而變化，每種成分的活性不同，大致表現(xiàn)為含量高的成分表現(xiàn)出較低的活性，而含量低的成分活性很高，次生代謝產(chǎn)物的生物利用度和穩(wěn)定性不同，因此很難用總量或某一種成分評價藥材的質(zhì)量。

3 目前評價藥材質(zhì)量的方法

3.1 性狀評價

“辨狀論質(zhì)”是根據(jù)中藥材的外觀形狀所表現(xiàn)出來的特點來判定中藥材的真?zhèn)魏唾|(zhì)量優(yōu)劣，是我國勞動人民長期經(jīng)驗總結(jié)，是中藥鑒定的精髓。以藥材外觀性狀評價質(zhì)量具有悠久的歷史，常常以“……為佳”、“……為良”等。中藥材外觀性狀與藥材生長的環(huán)境密切相關(guān)，而生長環(huán)境與藥材質(zhì)量有密切相關(guān)，所以藥材的外觀性狀可反映出藥材的生長環(huán)境。然而“辨狀論質(zhì)”歷史經(jīng)驗總結(jié)，而現(xiàn)階段藥材來源已由野生轉(zhuǎn)為栽培，藥材性狀更加復雜多樣，栽培藥材歷史較短，傳統(tǒng)的“辨狀論質(zhì)”并不適用于新的性狀。如果采用次生代謝調(diào)控技術(shù)雖然可以大幅度提高藥材的質(zhì)量，但未能改變藥材原有的性狀，顯示性狀評價存在很大的局限性。

3.2 指紋圖譜

中藥指紋圖譜是指某些中藥材或中藥制劑經(jīng)適當處理后，采用高效液相色譜法、薄層掃描、氣相色譜法和高效毛細管電泳法等色譜法以及紫外光譜法、紅外光譜法、質(zhì)譜法、核磁共振法和X-射線衍射法等光譜法分析手段，得到的能夠標示其化學特征的色譜圖或光譜圖。該方法可表征多種化學成分，具有專屬性，在鑒別藥材真?zhèn)畏矫婢哂兄匾饬x。指紋的相似度也包含活性較低的化學成分，這些成分嚴重影響評價結(jié)果可靠性，因此又有模糊性，對藥材質(zhì)量評價意義不大。

3.3 體外藥理作用

這些方法采用體外實驗進行，忽略了化學成分的吸收利用率，如苷類成分、人體易代謝的成分等，這種只考慮化合物本身因素的方法難以反映藥材的真實質(zhì)量。

3.4 高含量單一化學成分評價

采用含量較高的活性成分含量作為藥材質(zhì)量評價標準是目前常見的做法。這種做法在某種程度上可對藥材質(zhì)量進行控制，然而也存在著僅僅依靠這類成分不能真實反映藥材的質(zhì)量，出現(xiàn)了很多道地藥材療效較好而指標成分含量并不高的現(xiàn)象，本質(zhì)原因就是這種方法不能反映出藥材成分復雜性。

3.5 活性成分總量

某類化合物通常含有多種成分，但這些成分在人體內(nèi)的穩(wěn)定性不同、生物利用度不同、活性不同，結(jié)果最終表現(xiàn)出的藥效差異很大，難以客觀評價藥材的整體質(zhì)量。

3.6 譜-效關(guān)系

將藥材中各個化學成分的相對含量與藥效聯(lián)系起來，通過線性或非線性數(shù)學處理，分析“譜-效”相關(guān)性，以此建立藥材質(zhì)量評價方法。但是藥材中不功效成分往往種類很多，如皂苷類成分與黃酮類成分共存，生物堿與黃酮成分并存等，而且同類成分又種類繁多，功效相同，最終“譜-效”關(guān)系的研究往往確定出一群與藥效相關(guān)的含量較高的化合物，這些含量較高的化合物也往往此高彼低，難以作為質(zhì)量的評標準。藥性熱力學能夠?qū)⒅兴幣c效應結(jié)合，但只適合某些藥材。

4 客觀反映藥材療效的質(zhì)量標志物（Q-Marker）選擇

中藥材成分特別復雜，各種物質(zhì)含量不同、活性也不同，致使采用一種或幾種含量較高的成分、或采用一類成分的總量為指標均不能反映藥材的真正質(zhì)量。如果將眾多化學成分進行歸類，把復雜的成分簡單化，用不同類別能夠較好反應藥材質(zhì)量的標志成分評價質(zhì)量將更全面更完善，也就是說在目前普遍采用的含量較高的Q-Marker評價質(zhì)量的基礎(chǔ)上，再從植物眾多活性較高的成分中選擇新的高活性Q-Marker作為補充可更好反映藥材質(zhì)量[53]。

4.1 高含量的Q-Marker

防風的入血成分主要為升麻素，單體升麻素給藥后在大鼠血清中只有升麻素，而且只有一個吸收峰，而含有大量升麻苷的防風提取物入血成分也是升麻素，但有2個吸收峰，且體內(nèi)存留時間大大延長[54-55]，黃芩苷與黃芩素相比，血藥濃度達峰時間延后，藥物作用時間也大大延長[56]，其本質(zhì)原因可能是苷類需要在腸道內(nèi)轉(zhuǎn)化為相應的苷元后才能吸收，結(jié)果最終表現(xiàn)為吸收緩慢而藥效持久。因此高含量的藥材Q-Marker也是不可缺少的質(zhì)量評價指標，這也一直是評價藥材質(zhì)量的一個重要指標。

根據(jù)熱力學定律，高能態(tài)的化學物質(zhì)不穩(wěn)定，有向低能態(tài)自發(fā)進行的趨勢，因此這些含量較高的成分在植物細胞內(nèi)通常都是穩(wěn)定的。但是，人體內(nèi)的某些酶有與植物不同，在植物體內(nèi)穩(wěn)定并不意味著在人體內(nèi)穩(wěn)定，因此化學成分在人體內(nèi)穩(wěn)定性也是高含量成分能否成為Q-Marker的重要前提。

4.2 高活性的Q-Marker

根據(jù)熱力學原理，活性高的成分穩(wěn)定性差，因此含量通常也較低。但是，該類成分不僅僅是活性高，而且多為非苷類成分，易吸收，生物利用度高，對療效的影響也很大，因此也應該做為重要的Q-Marker。研究顯示道地藥材通常表現(xiàn)為含量較高的成分并未明顯增加，而含量較低的非苷類成分增加顯著。如道地產(chǎn)區(qū)黃芩的黃芩苷含量并不高，而黃芩素含量較高[57]，而這些苷元類成分活性很強。按質(zhì)量計算黃芩中黃芩素的藥效為黃芩苷的4～7倍[58-59]、防風中升麻素的藥效是升麻苷的3～5倍，而這些成分是逆境脅迫的特征產(chǎn)物，應該作為評價道地藥材的關(guān)鍵指標。另外，藥材質(zhì)量與環(huán)境有密切關(guān)系，研究顯示多種高活性次生代謝產(chǎn)物種類眾多，在逆境條件下含量升高的主要是高活性成分[60]，如果將其中某一成分可作為眾多成分的一個代表，可更好反映眾多成分的總體水平。雖然非苷類藥用成分活性高，口服吸收快而完全，但也存在著代謝迅速、藥效時間短的弊病。

一種能夠反映藥材真實療效的質(zhì)量標準是最完美的。在藥效發(fā)揮方面，相同種類成分通常具有相同或相似的功效，其中苷類成分含量較高、藥效持續(xù)時間較長，非苷類成分活性強且生物利用度高。評價道地藥材質(zhì)量的指標成分在人體內(nèi)一定要有相對穩(wěn)定性，在此基礎(chǔ)上選擇同類化合物的高活性代表性標志物加權(quán)量化，權(quán)重（）依化學成分的生物利用率和活性而定，以高含量成分的含量（a）與高活性代表成分含量（b）為指標，以“a＋b”值作為評價質(zhì)量依據(jù)，取長補短，點面結(jié)合，可更好地反映藥材的優(yōu)劣。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Mechanism of ecological stress enhancing quality of genuine medicinal materials and its quality evaluation idea

MENG Xiang-cai, LI Xiao-ying, YAO Jie, KONG Ling, GUAN Yu

Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin 150040, China

The genuine medicinal materials has a reputation for excellent quality, which is greatly affected by special ecological environment. The cultivated Chinese herbal medicine has substituted for the wild resources, resulting in the decline of quality. Accurate and objective quality evaluation is the foundation for Chinese medicine industry and the guarantee for the healthy development of traditional Chinese medicine, but it is difficult to evaluate the quality of Chinese herbal medicine because of plenty of chemical components with different or similar effects. In this paper, based on the similarities and differences between human body and plants, the mechanism of genuine medicinal materials quality formation, nature of active components complexity, and limitations of extant evaluation criterion were analyzed. The secondary metabolites in plants are commonly active components, whose ecology action were closely linked to pharmacological activities. The combination of high-content components with high stabilization and high-activity components can be used as indicators of quality evaluation of genuine medicinal materials.

resources of Chinese medicinal materials; genuine medicinal materials; reactive oxygen species; quality of medicinal materials; active components

R286

A

0253 - 2670(2022)05 - 1587 - 08

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.05.034

2021-08-09

2018年中醫(yī)藥公共衛(wèi)生服務補助專項“全國中藥資源普查項目”（財社［2018］43號）；黑龍江中醫(yī)藥大學?；鹈嫔享椖浚?01808）

孟祥才（1968—），男，研究員，博士生導師，主要從事藥用植物生物學、栽培及質(zhì)量評價研究。E-mail: mengxiangcai000@163.com Tel: (0451)87266802

[責任編輯 時圣明]