傳統中藥質量控制生物活性標志物的篩選方法綜述

張慧仙

摘要：傳統中藥（TCMs）具有特有的理論基礎和悠久歷史的臨床實踐，使其在全世界獲得了越來越多的關注。但是中藥質量的不可控性成為限制其現代化和全球化發展的瓶頸。隨著科學技術的發展和人們對中藥質量控制研究的深入，一些新興的分析方法被發現和運用。該文綜述了中藥中通過生物色譜法篩選生物活性標志物的策略來研究其質量控制的方法，這些方法具有高靈敏、定量準確等特點，對中藥精準的質量控制具有重要意義。

關鍵詞：中藥；質量控制；生物活性標志物；篩選方法

中圖分類號 R282 文獻標識碼A文章編號1007-7731（2014）13-19-02

1 前言

在中國，中藥用來預防和治療人類疾病已有數千年的歷史。由于中藥悠久歷史的臨床應用和可靠的治療功效，其吸引了全球的關注，許多大的制藥公司都將中藥作為一個好的儲存庫來發現具有天然生物活性的化合物。然而，中藥具有復雜的化學成分，倘若在研究時只強調少數的化學成分，那么其整體性將被忽略［1］。

在中藥現代化和全球化的過程中，中藥的關鍵問題是其質量的穩定性和可控性。一般地，中藥的識別是通過其形態、TLC鑒別或者含量測定的幾個標志物。然而，這些方法不能提供藥物的所有性質，不能用來區分具有相似形態或者相似化學組成的中藥，如無法用齊墩果酸來識別女貞子、牛膝或威靈仙的根。由于中藥具有多靶點和協同作用的特性，所以有必要在天然藥物中找到一種用來反映大多數成分變化的綜合方法，尤其是與藥理作用和臨床療效有關的變化。因此，近幾年來，中藥分析已經開始著重于分析中藥的整體性和綜合性。許多綜合方法如指紋圖譜—包括色譜法和光譜法、多組分分析法，已經用于中藥質量控制；一些基于研究藥物的吸收、分布、代謝和消除性能的生物色譜法也已經用于中藥分析和生物活性標志物的篩選；同時還引入一些其他系統生物學方法（包括基因組學和蛋白質組學）來更清晰、科學地研究中藥。

2 通過生物色譜法對生物活性標志物的篩選

目前，中草藥質量控制的方法是化合物定位或全局定位，前者針對的是已知分子結構和化學性質的特定成分，而后者針對的是所有可檢測的成分。在化合物定位實驗中，選擇一個與療效有關的化學標志物是非常重要的。但是由于中草藥中具有治療性或活性的成分還沒有被全部闡明，這些成分常被一些不具有特征性但是易獲得的組分選擇性替代，因此這些不恰當的標志物不能確保中藥有效的質量控制。因此，中藥生物活性成分的篩選不僅對闡明治療物質基礎和發現先導化合物有積極意義，而且對質量控制提供適合的化學標志物也有重要的作用。

傳統的具有生物活性化學標志物的篩選方法是首先對化合物進行分離，然后運用動物模型、器官或組織模型、細胞模型或者酶和受體模型對其進行體內或者體外生物活性的篩選。然而，這些模型后來被證明既費時又費力，同時也不能恰當地闡明中藥的協同作用。因此，人們將一些新的綜合方法用于中藥潛在活性成分的篩選和預測。一般來說，生化色譜法在生物活性物質篩選和分析方面有3個策略：第一，將某些生物分子固定在色譜柱上，來反映被分析物和色譜柱上靶點之間的親和作用；第二，運用色譜指紋圖譜分析中藥與某些目標的生物大分子（DNA、蛋白質、細胞、酶等）的相互作用；第三，通過體內或體外的方式研究中藥的代謝，然后分析代謝指紋圖譜。

2.1 固定化親和色譜法 親和色譜法是根據生物活性化合物與固定化的靶標大分子（蛋白質、酶、抗體、脂質體、DNA等）之間的生物交互作用，該方法已被成功地應用到快速探測藥物靶標結合，并研究蛋白質-配體結合的相互作用。這包括了固定化DNA層析、固定化血漿蛋白層析、固定化脂質體色譜（ILC）和固定化生物膜色譜（IBMC）。

DNA是用于篩選具有治療性和毒性的潛在候選藥物的重要指標之一。血漿蛋白在藥物分布的過程中具有重要的作用，因此2個主要的血漿蛋白、人血清白蛋白（HSA）和α1-酸性糖蛋白（AGP）通常用于候選藥物的篩選。與前2種方法不同，ILC與IBMC對于體外研究藥物-生物膜相互作用來說是好的模型，它可以通過生物膜探測藥物的滲透能力。運用這些方法，可以對很多中藥材或它們配伍的處方進行了研究，包括川芎、黃連、大黃、當歸、龍膽瀉肝湯（LXD）及當歸補血湯（DBD）等［2-3］。

雖然這些方法已被批準用于從中藥中快速篩選和分析生物活性候選物的方法，但是應注意到其有一定的局限性。如只有一種類型的靶點被固定在固定相上（例如只有HAS），那么與其它靶點結合的活性化合物可能會丟失；固定化靶點的壽命是非常短的，并且所分析的物質和所用的凝膠基質必須適應于包封或固定化過程；親和色譜法的分離能力要低于傳統的HPLC法，以至于幾個化合物可能被共洗脫出來成為一個峰，并且由于流動相的限制，這種方法不能直接和MS聯用，導致保留組分聯機識別具有一定的難度。

2.2 生物指紋圖譜分析法 為了克服通過親和色譜法篩選方法時存在的問題，鄒和李課題組提出中藥的多生物活性化合物篩選和分析的一些方法，這些方法是基于中藥提取物與生物系統（DNA、蛋白質、細胞等）相互作用前后指紋圖譜的變化［4-5］。HPLC和HPLC-MS是常用的分析方法，根據不同的取樣方法，這些生物指紋圖譜分析被分為3種類型，即微透析提取法、平衡透析提取法和細胞或靶分子提取法。

微透析和平衡透析的機制非常相似，因為它們都使用了半透膜原理來區分中藥中與靶分子已結合的成分和未結合的成分［4］。平衡透析中，脂質體平衡透析（LED）是一種成熟的技術用于中藥中交互式成分的篩選。通過這種方法，當歸補血湯（DBD）中15種滲透組分通過聯機LC-MS可以同時預測和確定，其中8種成分已經被報道是當歸中主要的生物活性成分。與平衡透析相比，微透析結合HPLC和HPLC-MS已被更廣泛地應用于研究中藥與各種靶標（如DNA、HAS、微管、乳腺癌細胞MCF-7等）的相互作用。

細胞或靶分子的提取是基于假設中藥中潛在活性成分選擇性地結合靶細胞或者一些靶分子，因此，在懸浮液介質中的細胞或靶分子結合組分的相對濃度應降低，同時在變性細胞的提取物中細胞或靶分子結合組分也可檢測到［4］?；谏鲜鎏岢龅姆椒?，冬蟲夏草中潛在的活性成分與當歸補血湯、少腹逐瘀湯等配方相結合，通過不同的細胞株（如內皮細胞株，Caco-2細胞株（結腸癌細胞株），巨噬細胞株，HL-7702細胞株（人肝細胞株），RAW264.7細胞株（小鼠單核巨噬細胞株）等）提取進行了研究［5］。

由于中藥的復雜性，中藥中每一個化合物都進行純化是不切實際的，因此，上述文庫篩選是非常有意義的。除了已知活性的成分，一些未知的潛在活性成分通過這種方法也可以被檢測到。另外，這些方法可以同時捕捉到許多潛在的生物活性成分，可以更好地反映中藥的協同效應和拮抗效應。例如，運用微透析法或者HPLC法可以測得來自于黃連和黃柏中具有相似濃度的黃連素（分別為0.014和0.015mM）與DNA有不同的親和力（分別為48.2%和29.1%）。這些結果表明存在于提取物中的其他化學成分與檢測到的化合物可能具有協同作用或者拮抗作用。這些方法的另外一個優點是運用HPLC-DAD（ELSD）或者LC-MS技術聯用不僅提供更的高分辨率而且提供聯機結構鑒定。然而，在進行分析時，該方法的局限性應該被考慮，第一，不是每一個模型都適合于所有的中藥，比如，苦參在DNA模型中沒有發現任何一種潛在活性成分；第二，不同的篩選方法的平行度不是很好，所以很容易造成混亂，這可能與中藥多靶點多通道的性質有關，例如，DBD的活性成分在不同的篩選方法是不同［5］。就整體而言，這些生物指紋圖譜分析提供了強大且快速的方法來篩選中藥的生物活性標記物，而且其也展現出對研究中藥與更復雜的生物系統相互作用的光明未來。

2.3 代謝指紋圖譜法 自從引入血清藥理學和血清藥物化學篩選生物活性成分，這種方法已經廣泛用于闡明中藥的治療基礎和作用機制，通過對比中藥的化學性質和其代謝物性質。張運用HPLC-UV和HPLC-MS分析了丹參注射液的化學指紋圖譜和代謝指紋圖譜，確定了多酚酸是主要的治療物質，同時建議結合化學指紋圖譜和代謝指紋圖譜對該產品建立一個強大的質量控制模型。除了對體內代謝物研究之外，還建立了一些體外代謝物模型，比如肝組織勻漿和腸細菌勻漿。

3 結論

親和色譜法、生物指紋圖譜和代謝指紋圖譜的方法為篩選中藥中潛在的活性化合物提供了新技術和新方法，這些方法可以幫助我們發現中藥中潛在的活性成分。

參考文獻

［1］Xie PS，Leung AY.Understanding the traditional aspect of Chinese medicine in order to achieve meaningful quality control of Chinese materia medica［J］.J.Chromatogr.A，2009，1 216（11）：1 933-1940.

［2］Su X，Hu L，Kong L，Lei X，et al.Affinity chromatography with immobilized DNA stationary phase for biological fingerprinting analysis of traditional Chinese medicines［J］.J Chromatogr A，2007，1 154（1-2）：132-137.

［3］Wang Y，Kong L，Lei X，Hu L，et al.Comprehensive two-dimensional high-performance liquid chromatography system with immobilized liposome chromatography column and reversed-phase column for separation of complex traditional Chinese medicine Longdan Xiegan Decoction［J］.J Chromatogr A，2009，1 216（11）：2 185-2 191.

［4］Lei X，Kong L，Zou H，et al.Evaluation of the interaction of bioactive compounds in Cortex Pseudolarix and Radix Stephaniae by the microdialysis probe coupled with high performance liquid chromatography-mass spectrometry［J］.J Chromatogr A，2009，1 216（11）：2 179-2 184.

［5］Zhang X，Qi LW，Yi L，et al.Screening and identification of potential bioactive components in a combined prescription of Danggui Buxue decoction using cell extraction coupled with high performance liquid chromatography［J］.Biomed Chromatogr，2008，22（2）：157-163. （責編：張宏民）