破解中药“密码”

【天地网讯】    《本草纲目》记载了1892种药物，其中植物药有1094种。这些植物里面是什么在发挥药效？本草物质组计划力图揭开这个“李时珍密码”。
    梁鑫淼研究中药已有10多年，他对那天的情景仍记忆犹新：一位弥留的老人，家人抱着一线希望，在他嘴边放了长白山的野人参，老人奇迹般地苏醒了。

    身为中科院大连化学物理研究所研究员、华东理工大学特聘教授的梁鑫淼，脑海里从此留下了强烈的疑问：野人参究竟有些什么能起到这样的疗效？里面有哪些有效成分？这些成分能提取吗？

    这样的状况在中药的世界非常普遍，说不清，道不明，却眼见有着不错的疗效。人们无法解释中药好在哪里，其中哪些成分发挥了作用？与此同时，中药不科学的论断此起彼伏。这里有一个很经典的例子：很多国家禁售牛黄解毒片，理由是每片牛黄解毒片含有50mg雄黄。雄黄中的二硫化二砷，遇热分解变成剧毒的三氧化二砷，也就是砒霜。谁愿意因为“去火”而慢性中毒？“中药所含的化学成分非常复杂，无法用西药的那套理论来研究和解释，但在西方人看来，如果不能准确告诉他，用动物和植物作为中药其有效成分的确切分子式，他只会把中药看作一种巫术。”南京紫金医院中医师邹伟俊说。

    “如果用现代成分分析、提取中药有效成分，情况应会有所改观。”2007年底，梁鑫淼提出了“本草物质组计划”——采用系统论、整体观的方法来研究、提取中药中的有效成分，并建立资源库。

    中药有效成分及有效群体，是几千年来传统中药治疗疾病的物质基础。但由于植物体内成分极为复杂，现在还无法全部提取出中药的有效成分。目前的研究一般认为纤维素、叶绿素、树胶、鞣质及无机盐等为无效成分，有效成分有生物碱、黄酮类、有机酸、氨基酸、香豆素等。提取分离有效成分及有效群体有利于降低原药物毒性、提高药物疗效、改进剂型、控制生产质量、进行化学合成或结构改造，对探索中草药治病的原理等方面都有重要意义。

    但中药有效成分的分析和提取一直以来备受诟病，其中很重要的一条就是缺乏整体观、系统论。“事实上，现代生物学并不缺乏整体观，只是根据目前的现状，要想对中药分析、提取进行可控制的整体研究，还有很多困难需要克服。”中科院大连化学物理研究所博士张秀莉说。“中药是一个复杂分子体系，复杂性在于从大分子到小分子，从水溶性成分到脂溶性成分，从无机物到有机物，不同性质的成分数量多、结构差异大。一瓶红花油至少由1 万种化合物组成，我们知道的只有100种。中药是一个复杂的黑箱体系，太多秘密有待我们开发。” 张秀莉补充解释道。

    现在，“本草物质组计划”就对着复杂的黑箱体系进行探究，希望在中药研究上能有所创新、突破。和其他普通意义上的提取中药有效成分不同，“草本物质组计划”采用系统论、整体观的方法来研究、提取中药有效成分。以组分为切入点，通过标准组分的化学表征和生物学表征，选取30个方剂和300种药材进行研究，建立一个包含12万个标准组分和3万个化合物的物质资源库。“国际科学界面对320亿个碱基对的人体，还是制定了庞大的人类基因组计划。中国人为什么不能用成分学来研究中药呢？不管中药多复杂，总复杂不过人体吧。”梁鑫淼对“草本物质组计划”信心十足。

    目前，“本草物质组计划”项目组根据临床有效性从心血管、抗癌、清热解毒三方面选择了50味中药进行中药成分研究。川芎是其中之一。

    川芎是活血方面常用药，中医认为它性温、味辛，有活血行气、去风止痛的功能。此外川芎还能扩张头部毛细血管，促进血液循环，增加头发营养。另据日本研究人员研究，川芎能防止粉刺和各种斑疾的产生，并能使面部皮肤增白而润滑光泽。

    提取川芎中有效成分，“本草物质组计划”用的是溶剂提取法中最原始的水解法。溶剂提取法是根据中药中各化学成分的溶解性能，选用对有效成分溶解度大而对其他成分溶解度小的溶剂，用适当的方法将有效成分尽可能完全地从药材组织中溶解出来。其基本原理是在渗透、扩散作用下，溶剂渗透入药材组织细胞内部，溶解可溶性物质，形成细胞内外溶质的浓度差而产生渗透压，在渗透压的作用下，细胞外的溶剂不断进入药材组织中，溶解可溶性成分，细胞内的浓溶液不断向外扩散，如此反复，直至细胞内外溶液浓度达到动态平衡即完成一次提取。滤出此溶液，再加入新溶剂，使细胞内外产生新的浓度差，提取可继续进行，直至所需成分全部或大部分溶出。

    水是强极性溶剂，对药材组织的穿透力大，中药中某些亲水性成分如糖类、蛋白质、氨基酸、鞣质、有机酸盐、生物碱盐以及大多数苷类、无机盐等，都可以水为提取溶剂。

    “毕竟中药水解的方法用了几千年，中国药典1990年版和卫生部《药品标准》中药成方制剂1~9册，共收载中成药1945种，其中采用热水浸提工艺的多达826种，占总数的42.46%。项目组涉及到的所有草药几乎都是用这种方法进行分析提取的，当然对于特别的药物，也会使用别的方法。”

    拿其中的川芎举例来说，“本草物质组”买到100kg川芎，用水提法制成干粉。“具体说，就是川芎放入不锈钢容器中煮沸，每次煮2小时，共煮2次。然后将煎煮水溶液喷雾干燥。这样能有效保持有效成分，又能将杂质从水中去除。”经过水解法处理后的川芎剩下80kg，制成干粉，并分成小份真空包装、打上标记，放入物质资源库中。以后就可以根据需要，随时从物质资源库中把川芎拿出来研究。

    依据张秀莉的介绍，成分提取的方法很多，如半仿生提取法、超声提取法、生物酶解提取法等等。而目前极其稀缺的中药重楼多利用分光光度计、高效液相色谱仪和等离子光谱仪来进行研究、提取。已有研究对重楼根茎的化学成分薯蓣皂苷元、黄酮、19种游离氨基酸、微量元素进行了分析。结果显示，薯蓣皂苷元含量为0.62%，黄酮含量为0.0628%，总游离氨基酸含量为0.33%，微量元素中钙为0.77%，镁为0.20%，钾为0.98%，铁为0.20%，锌为44.8mg/kg，磷为746mg/kg。其中，薯蓣皂苷元是主要的活性成分。

    “尽管在中药有效成分的提取上，已经取得了很大的进展，但‘本草物质组计划’还有很多事情要做。比如可以通过分离提纯等方式把川芎分解得越来越细，直到做出单一的化合物。目前，要做出单一的化合物还很困难，时间和技术上都有一定的问题。现在要两年完成10万个样品，工作压力很大。”张秀莉说。

    “本草计划物质组”要建一个中药资源库，去和生物方面结合。在建立资源库的过程中，提取浓缩，变成样品，每一步的通量和标准化都很重要。张秀莉口中的通量，就是每天能够做出多少个样品。“从技术层面上，2年完成10万个样本问题不大，现在实验室基本能保持每天300个样品制品。”

    除此以外，张秀莉还提到标准化问题。标准化，也就是重复性。在制作样品、建立资源库的时候要求在制备技术上重复性很好，这样有利于生物筛选对接。

    “但天然产物特别复杂。从中药材到样品，大约分为4~5步，每一步都要特别小心，越到后面的步骤越要小心。我们在做样品的时候发现，在高温长时间煎煮的情况下，中药里的不稳定化合物会很活跃。并且，中药有个很奇怪的特点，在混合的情况下，加热到100℃问题不大，但到最后一步，对周围环境就特别敏感。”

    也就是说，样品在前面提取过程处理几千几百个化合物时，反而比较稳定，到了后来真的变纯的时候，对某些条件就变得更加敏感。“正因为此，我们要建单一成分的化合物库，速度特别慢。所以，我们做的过程中会做成组分，得出组分的表征比较容易。不能因为没法立刻提取出稳定的单一化合物而放慢研究的脚步，也不能因为反对中药的整体观，对中药的不了解而放弃建立资源库。在建立基因库之前，人们对基因、人体也认识不足，但在建立基因库的过程中，人们对于身体的了解突飞猛进。”张秀莉说。

    目前，“草本物质计划组”进展顺利，如果真能有效提取出中药的有效成分，并且编制成草本成分资源库，那接下来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气、去风止痛的功能。但为什么能活血行气、去风止痛，谁也说不清楚。以后只要查看一下本草成分资源库，一目了然，哪个成分活血，哪个成分去痛，哪个成分能让头皮更健康。 (本文来源：新知客 作者：桂祺莹)