民族藥物指紋圖譜的建設策略

劉寶全，李春斌，權春善，范圣第，胡文忠

(大連民族大學 生命科學學院，遼寧 大連 116605)

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民族藥物指紋圖譜的建設策略

劉寶全，李春斌，權春善，范圣第，胡文忠

(大連民族大學 生命科學學院，遼寧 大連 116605)

摘要：在總結中藥指紋圖譜技術的基礎上，提出基于民族醫學理論從生物學譜圖、化學組分譜圖、功效譜圖三個方面建設民族藥物指紋圖譜的策略，以生物學譜圖確定道地藥材種質，以化學組分譜圖確定藥物成分組群，以功效譜圖確定藥物成分組群與疾病療效的關系，通過民族藥物指紋圖譜完成民族傳統醫學的傳承與發展。

關鍵詞：民族藥物；指紋圖譜；民族傳統醫學

民族藥物是中藥體系中不可或缺的重要組成部分，從中藥現代化的發展趨勢來看，民族藥物產業的提升與發展有三條途徑：①功能單體模式：從單味藥材中分離純化功能單體，完成結構解析與藥物代謝相關研究，必要時還可以對藥物單體進行修飾改性。這一模式與化學藥品開發較為接近，容易與國際接軌，但風險大且成功率低。②功能組分模式：對單味藥物或復方藥物進行組分分離提取，按各分部進行功能研究，確定功能有效部位。功能組分模式是中西結合的藥物開發模式，分離獲得的功能有效部位既可以申報新藥并直接進行生產，也可以繼續分離獲得功能單體轉入第一種模式，從而成為當前民族藥物開發的主體模式[1-2]。③譜效關系模式：這是一種創新中藥發展模式，將在文中具體論述。

1中藥指紋圖譜的主要技術特點

中藥指紋圖譜的概念與技術于本世紀初期正式形成，是中藥活性組分鑒別結果的匯集與提升，是國內與國際中藥產業發展的內在需要。謝培山[3]提出利用中藥色譜指紋圖譜進行原料藥材與生產工藝的規劃化；聶晶等[4]總結了可用于中藥指紋圖譜的相關方法，表明了中藥指紋圖譜理論隨著分析檢測技術手段的提升和中藥研究成果的積累而不斷發展；李強等[5]提出的“三類三譜”(指紋圖譜有化學、生物、代謝三類，檢測技術有色譜、光譜、波譜三譜)體現了中藥指紋圖譜的內涵與主要檢測技術。

2譜效關系模式(創新中藥發展模式)概述

在當前的中藥指紋圖譜研究工作中，大多的研究工作都將注意力集中于藥材本身，忽視了藥材治療的具體病癥，過多地注重了藥材成分，忽視了藥材的療效。這與中藥指紋圖譜形成的歷史背景有關，當時的中藥指紋圖譜就是為了規范藥材加工與中藥制品的生產工藝而提出，重在確定相關的質量標準[3]。經過16年的推廣與完善，許多藥物(尤其是道地藥材)的各種指紋圖譜都已經相繼建立，信息技術也廣泛用于中藥指紋圖譜的數據整理與數據挖掘，中藥指紋圖譜已經具備向創新模式發展的基礎[6-7]。

中藥是由中醫理論指導使用，中醫理論是連接中藥與病癥的橋梁。傳統中醫講究“望聞問切”，以陰陽五行為基礎，以五行與五臟的相生相克揭示人體運行規律[8]。中藥具有四性(寒涼溫熱)五味(辛甘酸苦咸)，可以通過歸經調節機體內平衡狀態的升降浮沉[9]。因此中藥的指紋圖譜必須與中醫用藥結合起來，必須與臨床病癥聯系起來，這樣才能有效促進民族醫藥的發展，才能真正實現中藥現代化。

譜效關系模式(創新中藥發展模式)是以創新中醫理論體系為核心基礎的中藥發展模式，是以藥材與人體(病癥)為雙基準，利用信息技術整合藥材與人體(病癥)兩方面的全部研究成果，通過建立藥材譜圖與人體(病癥)療效之間的對應體系，將傳統的藥效關系、組效關系研究發展為譜效關系研究的新模式。沒有中醫理論的創新與發展，不可能存在中藥的現代化。在這種創新中藥模式中，大數據是必要的發展途徑，需要整合人體信息技術(成果)與藥物信息技術(成果)，需要國家層面的主導組織，需要多方的協調配合，其中信息處理的標準化將是數據整合的關鍵[2]。

3民族藥物指紋圖譜的建設策略

民族藥物應該區分兩個層面：一個層面是指民族地區的特色藥材(尤其是道地藥材)，另一個層面是指基于少數民族醫學體系(藥方)制備的處方藥或非處方藥物。民族藥物是各少數民族在長期的生活實踐中逐漸形成的，是富含民族傳統特色的藥物體系，如藏藥、蒙藥、維藥、苗藥、壯藥、傣藥、白藥等，但是這些民族藥物在取材上并不會局限于本民族所在地域，在應用上也不會局限于本民族所在地域。哈斯巴根[10]在內蒙古赤峰市阿魯科爾沁旗調查了當地的34種藥用植物，其中28種在蒙藥中使用，33種在中藥中使用。在中藥與蒙藥共用的28種植物中，藥用部位一致的有12種，部分相同的有13種，不同的有3種。針對藥物主治疾病的比較結果：當地民間藥物與蒙藥共用的28種藥材中，藥物主治相同的只有15種，另有13種主治疾病不同。當地民間藥物與中藥共用的33種藥材中，主治相同的只有17種，另有16種主治疾病不同。因此，民族藥物的特點決定著民族藥物指紋圖譜建設必須分步進行，在初級建設階段應該做到三個民族定位：一是民族地區的道地藥物；二是民族地區醫學理論(實踐)體系指導；三是民族地區人體(病癥)療效。只有保證三個民族定位才能降低研究工作的復雜性，才能有效建立藥材的譜效關系，才能真正開展民族藥物的創新發展模式。

3.1基于道地藥材進行指紋圖譜(庫)建設

民族藥物具有通用性，并不局限于原產地使用，因此要基于藥材的原產地，以道地藥材為核心，通過各地合作完成民族藥物體系的指紋圖譜(庫)建設。建設工作應先以單味藥材進行，重在建設方法摸索與經驗積累，建立健全民族藥物指紋圖譜建設方案，為全面開展民族藥物指紋圖譜建設和譜效關系建設貯備技術，培養人才，創造條件。

3.2發揮分析測試設備優勢，對藥物功能組分進行篩選檢測

中藥指紋圖譜涉及到多種分析檢測技術，如UV、HPLC、TLC、NMR、IR、CE、GC-MS、LC-MS、LC-MS-MS等，從不同角度完成中藥組分的鑒定與檢測分析?，F今的中藥指紋圖譜借助于生物信息技術的手段與方法取得了快速發展，已經不再局限于藥物成分的分析檢測，更是擴展到中藥原料的生產、采集、加工等領域，成為中藥產品質量控制的重要手段，同時也向中藥的量效關系、作用機制方向延伸，用于藥理研究與新藥開發[5]。

對于選定的民族藥材，也要先從天然藥物化學角度入手，進行相關組成成分的調查分析，設計與優化民族藥材指紋圖譜建設方案，選擇適宜的檢測設備開展民族藥物指紋圖譜(庫)建設。

3.3按作用病癥與療效進行藥物指紋圖譜篩選

中華醫學經過幾千年的實踐積淀，形成多個特色鮮明的醫學體系，如中醫、藏醫、蒙醫、苗醫等，都有效地解決了當地民眾的病疾苦痛。但是，由于各個醫學體系對疾病形成機制的理解不同，對同一種病會采用不同的治療方案，很難把具體的民族藥物與具體的病癥治療有機組合起來。中醫內科體系中有“同病異治”的說法，同是頭痛，又可分為風熱頭痛、風寒頭痛、風濕頭痛，要通過具體辯識 “證候”確定適宜的治療方案[11]。

中醫理論中的病、證、癥有不同的具體定義，講究辨證施治，根據“證候”確定治療方案，不同的病具有相同“證候”時，可以用相同的治療方案[11]。同時，中藥藥效具有多樣性(作用廣泛，機制復雜)、雙向性(同時具有相反藥理)、復雜性(量效不一致，作用與功效不相關)三大特點[9]。因此，完全按中醫“證候”對藥材進行指紋圖譜篩選難度很高，借鑒西醫臨床癥狀及療效進行中藥材指紋圖譜篩選是當前的最佳選擇，但要注意西醫臨床癥狀與中醫“證候”的相關性。民族藥指紋圖譜建設是民族傳統醫學的傳承與發展，必須基于民族醫學理論與療效進行藥材指紋圖譜篩選。

4民族藥物指紋圖譜的建設步驟

從民族藥材的選種、種植加工、藥品制備、藥效(療效)研究的整體過程來看，民族藥物指紋圖譜建設要從藥材的生物學譜圖、藥材的化學組分譜圖、藥材的功效譜圖三個方面出發，以少數重點藥材啟動，有計劃、有步驟、分批次開展民族藥物指紋圖譜建設，建立健全民族藥材的譜效關系數據庫。

4.1道地藥材選取與GAP生產管理

藥材品種、資源環境條件、栽培管理多重因素都會影響到藥材的藥效成分。以核桃楸為例，其分布范圍從大興安嶺到河北，其藥用部位有樹皮、葉、果實，其樹齡可達250年(自然成熟期為150年)，如果沒有種質鑒定與取材管理，不可能有效建立核桃楸的譜效關系數據庫[12-13]。通過道地藥材體系建設與《中藥材生產質量管理規范》GAP生產管理有效保證藥材質量與穩定性，是中藥現代化的第一步，也是建立民族藥材的譜效關系數據庫的根本保障。

因此，要進行道地藥材的種質鑒定工作，確定道地藥材的種質指紋圖譜(生物學譜圖)，剔除假藥材，并區分不同地區來源的民族藥材，避免產地因素影響藥材的譜效關系數據庫建設。此部分的譜圖建設包括：DNA隨機擴增多態性圖譜(RAPD)、擴增限制性片段多態性圖譜(AFLP)、簡單重復序列間擴增圖譜(ISSR)以及單核苷酸多態性圖譜(SNP)。利用這些DNA檢測圖譜可以保證藥材的來源種質，為后繼的藥品生產提供原料保障[5]。

4.2藥材組分測定與藥材有效部位的選擇

優先選擇按GAP生產管理生產的道地藥材進行藥材圖譜建設，確定藥材的采收期與用藥部位，開展光譜、色譜、質譜三方面的組分測定工作，建立相應的化學組分譜圖。光譜檢測主要包括：紫外光譜、紅外光譜、熒光光譜、拉曼光譜、X射線衍射光譜、元素光譜分析等。色譜檢測包括：氣相色譜、液相色譜、薄層色譜、毛細管電泳圖譜、高效逆流色譜。質譜包括：高分辨質譜、多級質譜、與色譜串聯的質譜等[5]。

化學組分譜圖是藥材指紋圖譜的核心內容，可以分為原藥材的化學組分譜圖、中藥飲片的化學組分譜圖、復方制劑的化學組分譜圖、藥物代謝的化學組分譜圖四部分。應從原藥材生產、加工與制劑、機體利用與代謝的全過程確定藥材的化學組分，確定藥材的作用機制，建立藥材的譜效關系。

為降低民族藥材的譜效關系數據庫建設難度，可以對民族藥材進行分離提取，確定藥材的有效部位后再利用化學組分譜圖研究藥物的代謝過程與作用機理。中藥有效部位是指從中藥中提取的一類或幾類化學成分的混合體，其含量須達到總提取物的50 %以上，而且這一類或幾類已知化學成分要被認為是有效成分[14]。中藥有效部位由于既能體現中藥多成分、多靶點、多途徑發揮藥效的特點，又能使藥物有效成分更加富集，藥理作用和臨床療效增強，以及利于質量控制水平提高等優勢，近年來成為中藥、天然藥新藥開發的重要方向[14]。

4.3藥材指紋圖譜與譜效關系數據庫建設

基于單一靶點的藥物實踐已經證實人體是一個復雜的細胞信號網絡體系，中藥則通過多組分、多環節、多靶點作用達到調節機體平衡治療疾病的目標，任何一種活性成分都不能反映中醫用藥所體現的整體療效[1,3]。分離藥物的有效部位能夠降低圖譜數據庫建設難度，有利于提高指紋圖譜的精度，但應避免片面追求功能組分的分離純化而走入化學藥品開發的道路。

藥材指紋圖譜建設工作必須借助于信息技術完成，需要適用于民族藥材數據加工與數據挖掘的新算法，有效完成藥材主成分分析(principle component analysis, PCA)和系統聚類分析(hierarchical clustering analysis, HCA)，并將多種圖譜有機組合形成立體網絡系統，同時利用信息技術將藥材的指紋圖譜與藥材的疾病療效有機結合起來，建立藥物指紋圖譜與“證候”療效的譜效關系，逐步建設民族藥物的譜效關系數據庫[5,15]。

5展望(中西醫結合與中西藥結合)

醫者講究對癥下藥，中醫(含民族醫學)與西醫對疾病形成機制理解不同，治療用藥策略也不同。西醫是以人體科學與藥物化學為基礎進行對癥施藥，中醫(含民族醫學)是以人體系統的陰陽平衡理論為基礎通過平衡調節進行辯證(候)施藥。西藥成分明確，能夠通過分析檢測技術確定具體藥品(化學藥品)中的各種物質的具體含量及其分子結構，能夠確定化學藥品在機體內的代謝過程。中藥組成復雜，很難確定其中的全部物質種類與含量，不可能按西藥模式實現全部中藥組分在機體內的代謝過程檢測。

中醫與西醫僅僅在疾病形成機制的理解上存在差異，但在藥物與病癥診查技術方面不應有中西之分，嗎啡、紫杉醇、青蒿素都是天然藥物，分離提純后使用就是西藥(化學藥物，部分被化學修飾后使用)，而直接利用原材料進行病癥治療就是民族藥物。從天然藥物的本質上看，中藥與西藥是可以結合的。在含有特定西藥成分的中藥復方中，通過增加或減少特定西藥成分的對比處理，觀察藥物療效變化，可能是有效建立民族藥材的譜效關系的捷徑。

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(責任編輯鄒永紅)

Construction Strategy of the Fingerprint of National Medicine

LIU Bao-quan, LI Chun-bin, QUAN Chun-shan, FAN Sheng-di, HU Wen-zhong

(School of life sciences, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605, China)

Abstract:Based on the fingerprints technology applied in Chinese Matera Medica(CMM), a research system of CMM fingerprints would be constructed, which included three parts: the biological fingerprints, chemical component fingerprints and functional fingerprints. The biological fingerprints were used to identify the genuine regional drug, chemical component fingerprints to determine the characteristics of the chemical molecules in drug, and the functional fingerprints to establish the relationship between the medical components and the effect of the treatment. The research of national medicine fingerprints is committed to the inheritance and development of traditional Chinese medicine.

Key words:national medicine; fingerprint; traditional Chinese medicine

收稿日期：2016-03-23；最后修回日期：2016-03-30

基金項目：中央高?；究蒲袠I務費專項資金資助項目(DC201501020101,DC201502020201)。

作者簡介：劉寶全(1972-),男,遼寧北票人,博士,副教授,主要從事藥物載體開發與天然產物活性研究。通訊作者：胡文忠(1959-),男,吉林九臺人，博士,教授,學校特聘教授，主要從事食品科學、功能食品開發、民族藥物資源開發研究，E-mail:hwz@dlnu.edu.cn。

文章編號：2096-1383(2016)03-0203-04

中圖分類號：R284.1

文獻標志碼：A