基于代謝組學技術研究中藥生炙藥性變化

杜海玲，劉柳，馬小蘭，郭泳杉，楊萍，鎖利帆，董琳

寧夏醫科大學藥學院，寧夏銀川 750004

中藥藥性理論是中醫藥研究必須要掌握的基本理論，在中藥藥性理論的現代研究中，匡海學教授創造性地提出了中藥性（氣）味科學內涵的新假說，即“中藥同時具有性（氣）與味”。藥味主要與藥物的具體功效相關。藥性（氣）是藥物通過不同途徑以主要影響機體能量代謝、物質代謝為特征，可影響藥物治療作用發揮或副作用發生的一類生物學效應，藥性（氣）可以主要通過宏觀的動物模型實驗以及系統生物學等方法予以評價歸屬。

基于該理論，本課題從藥性改變促進和抑制機體能量代謝和物質代謝入手，結合代謝組學方法能夠全面掌握機體整體變化，真實反映機體狀態，以液質聯用技術為分析手段，通過速度快、分辨率高和靈敏度高的特點，快速獲得海量信息研究中藥生炙藥性變化的本質。為深入研究中藥炮制前后藥性變化的機制提供思路和示范，并為構建中藥藥性的評價體系與方法提供實踐基礎。

1 藥性理論

中藥藥性理論是中醫藥理論體系的重要組成成分，是經過我國歷代中醫藥家多年臨床研究和總結得出來的結論，它也是必須要掌握的中醫藥知識基本理論[1]。“藥性”一詞最早在《神農本草經》中被提及，并概括中藥藥性主要包括中藥性味、歸經、升降浮沉以及有毒無毒等的作用性[2-3]。歷代本草很重視中藥藥性，在歷代中藥著作中介紹單味中藥時首先都會介紹四氣五味歸經等基本藥性，其次才會詳細介紹單味藥的功效、主治以及注意事項和現代藥理研究等方面。有很多因素影響著中藥的藥性，包括藥物劑型以及炮制工藝等。談到炮制對中藥藥性的影響，炮制對中藥藥性的調控作用主要包括對四氣五味的調控，增強、減緩甚至改變某種中藥的藥性；對升降浮沉的調控；對毒性及不良反應的調控；對歸經的調控；對補瀉的調控等[4]。藥性的改變表面表現在藥效和療效的不同，但實則為影響機體物質基礎的變化。近年來許多醫藥家對這方面的研究頗為增多，研究發現從機體功能的角度出發，藥性偏溫熱的藥材對機體主要發揮亢奮作用，進而會產生很多熱量；而藥性偏寒涼的藥材對機體作用則恰好相反表現為抑制作用[5-6]。并發現寒涼性的藥物和溫熱性的藥物可通過調控機體中標志性代謝物的水平，從而對機體發揮不同的藥效。

2 中藥生炙藥性的變化

臨床上中藥材通常有生炙之分，中藥生用就是把藥材直接晾干然后直接入藥，而炙用就不同了。中藥的炙法有很多種，通常也會因為炙法的不同，藥材的功效也大相徑庭。最常用的炙法有蜜炙、醋炙、酒炙、鹽炙幾類[7]，蜜炙可以“補脾益氣、潤肺消咳、矯臭矯味”[8]；醋炙能“引藥入肝、舒肝解郁、散瘀止痛、矯臭祛味等”；酒炙主要可以“引藥上行，活血通絡、祛臭去腥”[9]；鹽炙則“引藥下行，主入腎經、有滋陰降火涼血等功效”[10]。而且中藥經蜜、酒、醋、鹽炙后，其性味、功效均會發生變化，與生品是不相同的。如甘草其味甘性平，主入心、胃、肺經，歷代古籍均記載生甘草藥性偏涼，臨床上主要用于清熱解毒，炙甘草藥性偏溫，臨床上主要用于補脾益氣[11]；大黃常見的瀉下藥，未經炮制前因其苦寒性極大，所以主要有瀉熱通便、涼血逐淤等[12]功效，老人小孩應慎用，但是經酒炙之后降低其苦寒瀉下之性，并借酒提升擴大用藥范圍；黃連也屬于苦寒的藥[13]，主要用于清心火，但因苦寒性大，常通過用酒或姜汁炙之后，苦寒之性減弱才得以廣用；黃柏經鹽炙之后可以引藥下行，入腎經，緩和其苦燥之性，主治陰虛火旺之證。

3 基于代謝組學技術研究生炙中藥藥性的變化

3.1 代謝組學的起源與發展

代謝組學起源于20 世紀70年代的代謝輪廓分析，是后基因組學時代新興的一門學科，它與轉錄組學、基因組學和蛋白質組學共同構成系統生物學的主要研究思路和方法[14-16]。1999年Nicholson 研究小組[17]，定義代謝組學為機體對生理病理或基因修飾等刺激產生的代謝物質動態變化的定量測定[18]。2000年Fiehn O 等[19]將代謝組學定義為在規定條件下的特定生物樣品中所產生的所有相關代謝產物的定性定量分析和研究。

代謝組學作為21 世紀的新興學科，其研究思路和研究方法與傳統的中醫藥整體觀不謀而合。因此，認為代謝組學最適合成為中醫中藥多靶點、多系統整體研究的理想手段[20]。

3.2 代謝組學研究思路

代謝組學主要通過運用質譜（mass spectroscopy, MS）、高效液相色譜（high-performance liquid chromatography, HPLC)、核磁共振（nuclear magnetic resonance, NMR）技術及其他多種技術的集成連用，主要分析外源性物質（藥物、環境、食物等）刺激機體產生整體效應并引起內源性標志性代謝物的變化，尋找代謝物與生理病理變化的相對關系，從而研究外部刺激引起機體變化的機理[21]。

完整的代謝組學分析的流程包括模型的建立、樣品的制備、數據的采集和多元統計分析及生物標志物的篩選和鑒定、代謝通路分析及解釋等[22]。代謝組學通過處理海量的原始數據信息，以及統計學分析，充分提取歸納數據中的潛在信息，解讀數據中蘊藏的生物學意義，這是代謝組學研究的關鍵內容。

3.3 代謝組學在中藥藥性研究中的運用

近年來越來越多學者傾向關注中藥藥性理論，尤其是單味中藥在炮制前后的藥性變化。隨著系統生物學的日新月異，更加復雜化的科學研究已經在中藥藥性的研究道路上鋪展開來，尤其是以代謝組學運用最為廣泛的各種組學技術。汪娜等[23]應用代謝組學技術研究黃芩對熱病證候模型的作用機制，并定性定量分析研究了30 個關于熱證特異性的生物標志物，最終闡述了黃芩干預熱病證候的苦寒性效關系。劉昌孝等[24]也認為運用代謝組學技術研究中藥基本理論指日可待，為中藥的作用靶標、作用機理等研究提供思路和示范，并為構建中藥藥性的評價體系與方法提供實踐基礎。故本課題組從中受益匪淺，提出將代謝組學技術與中醫藥整體觀的研究思想相融合，初步分析并提出運用代謝組學技術來探究生炙中藥如何調控機體能和物質代謝，以機體在生理病理狀態下的標志性代謝物變化規律為基礎[25]，研究病理狀態下不同的生炙藥性中藥對機體產生的影響，從而解決中藥生炙藥性變化的本質。

3.4 技術路線圖

根據中藥炮制前后藥性的變化建立兩種實驗大鼠模型，分別為模型A（適應炮制前）和模型B（適應炮制后），且每一個模型又被分為4 小組，包括正常組、模型組、生總提組、炙總體組。最后通過觀察炮制前后藥物對每一模型組大鼠的治療影響作用，運用非靶向代謝組學分析，及運用大數據處理方法總結藥物干預影響疾病機體內源性代謝物標志物的變化規律。見圖1。

圖1 代謝組學在中藥藥性研究中運用的技術路線圖

4 結語

中藥藥性并不是固定不變的，經常為了能夠更好地應用臨床，將藥物采取一定的炮制方法使其藥性與之前截然不同或在原藥基礎上減緩或增強其藥性。如甘草炮制前后藥性的改變，生甘草藥性偏涼，臨床上主要用于清熱解毒，炙甘草藥性偏溫，臨床上主要用于補脾益氣。而炮制前后兩味不同藥性的藥材對機體物質能量代謝會產生怎樣的影響，需進一步研究生炙中藥總提物對生物標志物的影響，從代謝物水平進行分析，揭示生炙中藥藥性改變的本質。