中藥金屬配合物研究進展

王 勤，申 鍵

(1.內蒙古自治區藥品檢驗研究院，內蒙古自治區 呼和浩特 010010；2.內蒙古醫科大學藥學院，內蒙古自治區 呼和浩特 010110)

中醫藥博大精深，有著悠遠的治療史，對治療疑難雜癥有著突出的貢獻，如屠呦呦創制的抗瘧藥-青蒿素，大大降低了瘧疾患者的死亡人數。與西藥相比，中藥發展相對緩慢，是從20世紀80年代以后對該領域研究有一定的成果。根據知網對中藥主題詞進行檢索，截止2019年發現具有該關鍵詞文獻篇數共有448 788篇，由圖1可看出中藥產業在近20年發展迅速。2016年12月，國務院新聞辦公室發布《中國的中醫藥》白皮書，預計到2020年，中國中醫藥大健康產業規模將超過3萬億，CAGR將保持在20%。中藥產業現已成為我國經濟來源的重要組成部分。由此可見，我國中藥產業具有不俗的發展潛力。配位化學可從分子水平闡述中藥在生物體內作用的過程，這對于中藥的研究具有重要意義。近年來，人們越來越關注金屬配位化學在中藥研究中的應用。大量的研究表明金屬配位絡合物在生命體中起著至關重要的作用[1]，如植物中的葉綠素是鎂的絡合物，哺乳動物體內的血紅素(又稱亞鐵原卟啉)是鐵的絡合物；錳以Mn3+的形式存在于生物體的各個部位中，并參與造血的過程，影響血液循環和代謝；對惡性貧血具有治療效果的維生素B12是CO的卟啉類絡合物。本文將對金屬配位化學在中藥領域的提出、實驗研究方法及應用作簡單的論述。

1.3 觀察指標 對患者的臨床療效和術后恢復情況進行觀察分析。⑴臨床療效的判斷標準為[4]：治療15d內，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水平進行性降低到正常值范圍則表示顯效；治療30d內患者的臨床體征、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，或者再次出現手術指征則表示無效。⑵術后恢復情況的相關指標包括月經恢復正常時間、β-hCG水平恢復正常時間、術后1周血β-hCG降低幅度。

圖1 知網以“中藥”為關鍵詞歷年發表文獻篇數

1 中藥配位化學的提出

眾多學者在研究中藥或天然有效成分過程中，發現當提純某單一有機分子時，藥物的療效會下降或消失甚至出現毒副作用。曹治權教授在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單的有機分子或微量元素，而是由它們構成的配合物在人體內起作用。中藥有效成分中大多分子均有適宜做配體的基團，如羧基、巰基、羥基等，能與無機金屬離子絡合形成配合物。通過配位反應使配體的空間構型發生改變，配體和中心離子產生協同或拮抗作用，或者產生新的生物活性。例如，黃芪和銅都能阻抑人肺癌A549細胞的繁殖、誘導細胞凋亡。兩藥聯合使用后，銅和黃芪都將細胞周期阻滯在G0/G1期，抗腫瘤作用明顯提升，具有協同作用[3]；黃芩苷鈷、銅、鎳絡合物較黃芩苷的抗腫瘤活性均有提高，其中銅絡合物作用最強[4]。中藥配位學說的提出對中藥有效成分的發現、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作用。最近幾年中藥金屬配位化學研究情況見表1。

表1 金屬配位化學在中藥中的研究

2 中藥配位化學的實驗研究方法

合成、分離和結構表征是探究中藥配位化學的基礎。每年發表的有關無機化學研究的研究論文有半數以上是關于配位化合物的合成及其各項性質研究的，從中可看出配合物合成在無機領域的重要性。配位絡合物是一類具有特征化學結構的化合物，由中心原子(或離子，統稱中心原子)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鍵聯合而形成。探究中藥絡合物合成工藝主要是在查閱有關文獻的背景下進行單因素試驗和正交試驗。隨著科學技術發展的突飛猛進，越來越多先進的設備和技術手段被運用到了中藥配位化學的研究中，大大推進了中藥配合物的研究進程。為了進一步探究可使用色譜法、酸堿處理法、膜分離法、電泳技術等方法把配合物從龐雜的體系中分離出來，同時可用譜法、質譜法、熒光法、熱重分析法、X衍射等方法來分析配合物的組成結構，進行定性定量分析。

崔虹云等[15]利用單因素試驗為基礎，進行正交試驗，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，反應時間控制為8h，pH值為8.5，溫度為70～80℃，平均收率為86.32%。同時通過紫外光譜分析、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構，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，且由于其獨特的酮基和羥基，每個3-羥基黃酮都同時與Al3+配位。陳素艷等[6]等合成了蘆丁鈣，經元素分析、光譜分析等方法推出了其可能結構。保志娟等[8]運用紫外分光光度法探究了合成蘆丁鍺絡合物的條件、配位比及表觀穩定常數，得出蘆?。篏e4+= 1∶1、K穩= 107.46的結論。

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種金屬絡合并選用MTT法檢測了三種配合物對HepG2細胞的抑制活性。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種金屬絡合物(RPS-Ca、RPS-Zn、RPS-Cu、RPS-Fe)并用MTT法檢測了4種多糖金屬配合物對HepG2細胞、MCF-7細胞和HT-29細胞的抗癌活性，得出草烏多糖銅抑制作用最強的結論。丁冶春等[28]制備了槲皮素和稀土元素[鋱(Tb)、鐠(Pr)]的配合物，同時選用了MTT法檢測槲皮素和槲皮素-Tb及槲皮素-Pr對HepG2細胞的抑制作用。實驗結果表明槲皮素-Tb及槲皮素-Pr絡合物的抗腫瘤活性均強于配體槲皮素。毛俐等[32]合成OMT-Au和MT-Au并采用MTT法查看細胞增殖抑制，流式細胞術檢測配合物對細胞凋亡和細胞周期的影響，瓊脂凝膠電泳探究配合物對拓撲異構酶Ⅰ(TOPOⅠ)活性的影響。得出結論OMT-Au、MT-Au均有抗腫瘤活性，而OMT-Au的抑制活性優于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提供了依據，為人類健康事業做出突出貢獻。

3.1 抗腫瘤活性

隨著中國傳統醫學研究的深入，眾多學者對中藥金屬配合物的活性進行了進一步的探究。許多研究成果表明中藥配體與金屬離子絡合在藥理作用方面會比單一有機分子更為有效，而其藥理作用主要表現在抗腫瘤活性、抗氧化活性、抑菌活性等。接下來將從這三個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大黃酸和3種金屬配合物的MIC，濾紙片法檢測其對金葡菌、大腸桿菌、肺炎鏈球菌的抑菌活性大小。通過試驗得出：金屬配合物的抑菌活性優于配體，其中大黃酸錳對大腸埃希氏菌和金葡菌的抑制作用最強，大黃酸鈷則對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驗研究了蘆丁和蘆丁金屬配合物對黑曲霉的抑菌作用。結果表明蘆丁與金屬鋅、鎂、錳的配合物能顯著提高對木材霉菌的抑制性，強于蘆丁配體及蘆丁-Cu、蘆丁-Fe。邱銀生等[25]發明了一種黃芩苷鋅的制備方法，該化合物性質穩定，相較于黃芩苷具有較強的抑菌活性，可用來治療豬腹瀉，且能進行批量生產，促進了獸藥的發展和進步。

1.2 研究方法 所有患兒入院后24 h內均抽取靜脈血進行血常規、肝腎功能電解質、紅細胞沉降率(ESR)、降鈣素原(PCT)、血培養檢查。收集134例熱性驚厥患兒性別、發病時年齡、發病時體溫、驚厥持續時間、住院天數等臨床資料。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：張建會等[34]制得了大黃素-鋅并采用DPPH法和Fe2+-H2O2-亞甲藍法檢測了配體及其絡合物的抗氧化活性，發現配合物抗DPPH自由基的活性明顯優于配體。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反應和抗脂質過氧化方法研究了該配合物對自由基的活性。發現芹菜素與銅發生配位反應后，其抗自由基的活性明顯增強。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銅(Ⅱ)絡合物，并采用NBT光照還原法和水楊酸法檢測了其的體外抗氧化活性。實驗結果表明金屬絡合物具有良好的清除O2-和OH-的能力，且中心Cu2+和黃酮分子表現出協同抗氧活性。Igor等[36]探究了蘆丁與過渡金屬絡合的抗氧化和抗炎活性，發現蘆丁銅絡合物的體外清除氧自由基的能力是母體蘆丁的2～30倍。沈學兵等[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于配體的結論，并測試出配合物濃度為3.0×10-5～2.0×10-4mol/L時，對OH-的抑制率可以達到98%以上。

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

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，還具有抗炎鎮痛、改善視神經損傷、降血糖、抗潰瘍等作用。例如任仲坤等[24]發現黃芩苷鋅對缺血性視神經損傷有修復作用。羅國安等[26]等合成的二黃芩苷鋅的鎮痛效果顯著優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]等進行了動物實驗，發現蘆丁鉻對STZ誘導的Wistar大鼠高血糖模型具有輔助降血糖的作用。肖凱軍等[13]等公開了一種促進細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?？偟膩碚f，中藥金屬絡合物的發展潛力巨大，還有許多潛在的生物活性等待人類的發現。

4 中藥金屬配合物的應用

中藥金屬配合物的應用體現在方方面面，在不同的領域均有不同發展。例：①傳統中藥中的大多數有機分子，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生絡合反應，從而提升其功效或減少毒副作用甚至產生新活性，可用來篩選高效低毒的藥物或者進行新藥的研發。如王健等[37]發現蘆丁對腫瘤細胞沒有抑制作用，但蘆丁銅配合物對腫瘤細胞具有良好的抑制作用；②可利用中藥配體與金屬離子絡合所產生的物理變化或化學變化，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以達到初步分離的目的。蒽醌類化合物與硫酸鎂反應時能產生不同的顏色，可用來分析蒽醌的結構；③通過配位反應，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合物，其溶解度是原芹菜素的80倍；④具有一定的光學性質，申文英等[10]探究了白花丹素鑭(Ⅲ)絡合物與BSA相互作用的光譜學，發現兩者均可通過靜態熒光猝滅的方式來降低BSA的熒光強度，表現出配合物相較于配體具有更強的細胞毒活性。顧運瓊其后又研究了白花丹素釔(Ⅲ)絡合物[11]證實該絡合物也可降低熒光強度并具有一定的體外細胞毒活性。周雙生等[17]探究了姜黃素類鈀(Ⅱ)的合成和光學性質，其光學實驗證明了其具有良好的光學性質，可用來做熒光材料，有不小的開發價值。

總結

綜上所述，中藥配體與金屬離子結合后的生物活性將發生顯著變化，尤其是在抗腫瘤、抑菌、抗氧化作用方面。這表明，對中藥的研究已經不僅僅是片面的單體分子，而是要用整體觀來研究有機成分與無機成分的相關聯系和作用。其次隨著配位化學理論的不斷完善，更有利于從分子水平上闡述中藥在生物體內作用的過程，對于中藥的研究具有重要意義。且隨著設備和技術手段的不斷提高使其實驗研究方法愈加科學和完善，為進一步探究中藥領域打下了堅實的基礎。中醫藥作為我國的民族醫藥產業，長期以來一向是國家醫療政策支持的重要領域，具有很大的發展潛力。截止2015年，中藥工業總產值高達7867億元，占醫藥產業總量的29.26%，成為新的經濟增長點，出口額達37.2億美元。2016年，國務院發布《中醫藥發展戰略規劃綱要(2016-2030)》，將中醫藥發展列入了國家戰略，同時制定了《中醫藥發展“十三五”規劃》，指出到2020年，中藥工業規模以上企業主營業務收入將達到15823億，年復合增速15%，中藥企業收入占整體行業比重從29.26%上升到33.26%，進一步刺激中藥產業的市場空間，必將使中藥學的發展欣欣向榮，而中藥學的發展必然離不開配位化學理論的相輔相成，研究并發展中藥配位化學，不只可以闡述和完善中藥理論，也是中醫藥現代化的重要路徑。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，這對天然中藥的開發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研究的一個重要方向。