现代中药的化学研究方法
作者：王智民
单位：王智民(中国中医研究院 中药研究所，北京 100700)
关键词：现代中药；化学研究；指纹图谱；有效(毒)分子(群)
中国中药杂志000202 摘 要：目的：探讨现代中药化学研究的方法。方法:根据新药研制的内在要求，对涉及现代中药化学研究中的几个方面提出了几点看法。结果和结论：提出药材应在GAP生产的基础上，建立中药材、中成药指纹图谱的全面质量控制；阐述了研究中药有效成分的方法。
Chemical Approaches to the Research & Development
of Modern Traditional Chinese Pharmacy
, http://www.100md.com WANG Zhi-min
(Institute of Chinese Materia Medica, China Academy of Traditional Chinese Medicine,Beijing 100700，China)
Abstract：Objective:To study chemical approaches to the research and development of modern traditiomal chinese pharmacy.Method:To put forward several views on the aspects that concerns chemical approaches to the research and development of modern traditional chinese pharmacy.Result and Conclusion:Dactyloscopic system should be set up for the auality control of traditional chinese medicinal materials and preparations. In the research of effective components in traditional chinese medicines proper treatment should be given to the new compounds that arise in the process of decocting compound prescriptions.
, 百拇医药
Key words：modern TCM；chemical method；fingerprint；active component(s);toxic component(s)▲
随着改革开放的深入，人们对自身健康的要求也越来越高，客观上要求有更多更好的新药用于健康保健上。由于化学药品的毒副作用，应用中药的人群越来越多。自我国实行新药审批以来，已批准了几百个新的中药，有许多中药成药的疗效得到了广大患者的首肯，如：藿香正气软胶囊，双黄连，清开灵，新清宁，金刚藤等。当然，有一部分几乎没有什么疗效或疗效待证实者，也有相当一部分为低水平重复。随着对新药研究要求的提高，开发新中药的难度将越来越高，研究费用也将越来越大；一般的、小的研究机构或研究所开展新药创制的难度更大。面临“洋中药”的挑战，中药必须在质量可控上下大功夫，否则，中药如何走向世界?恐怕自身也将难保。新药的研制要求为“安全、有效、可控、稳定”，它们之间的关系为：安全为基石，是前提条件，有效是作为药品的第二个基本要求，可控稳定是必须要求。中药新药的问题在于质量可控和稳定上，即：如何才能在保证安全、有效的基础上，保证所生产的药品的生产可重复性。下面就现代中药化学研究方法的几点思考叙述如下。
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1 中药材质量控制
众所周知，中药材的质量在我国极为不稳定，市场也较为混乱。这样，以质量不稳定、不可控的原材料进行中药的生产，就算生产环节是严格按照GMP规范进行生产的，其质量同样不能达到可控的要求。
要想达到中药材质量的可控和稳定，最好的办法是采用生产基地的方法进行中药材的种植。种植品的质量的好坏，通常采用有效成分测定的方法进行评价。可是，中药含有大量的成分，即使知道几个化学成分，但不知道这些成分是否与药效学和临床应用具有相关性，并且中药的应用讲究配伍，相同的药材在不同处方中的作用和地位各异，即同一药材在不同处方中，其发挥作用的或起主导作用的化学成分是不同的。那么，如何才能较为全面地评价中药和中成药的质量呢？最近，毕开顺教授等[1,2]建立的模式识别系统对评价中药材和中药复方的质量具有较好的效果。该方法旨在建立中药的化学-药效-毒性指纹图谱，利用这个指纹图谱不仅能够进行定性的鉴别，更主要的能够根据某药材的化学信息，利用建立的特定药材的数学模型，进行其药效和毒性的估算，从而达到综合评价中药质量的目的。建议在中药材质量的标准化研究中引入和推广该方法。
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从化学-药效-毒性指纹图谱中可以清楚地知道在复杂系统中，谁是有效成分，贡献强度如何？哪个是毒性成分，哪个成分是减毒增效成分。这样，我们可以利用LC-MS，GC-MS判断这些有效成分(群)的化学碎片信息，利用DAD-HPLC判断有效成分(群)的性质(明确由几个成分组成，并给出各成分的紫外图谱)。有了上述的信息，我们基本可以推测该有效成分的性质和类别，根据该化合物在HPLC上的保留时间，可以推测该化合物的极性的大小，这样我们可以结合TLC展开的性质，很容易就判断出HPLC 上的峰与在TLC上的斑点的对应关系。有了这个对应关系，就不难分离和纯化出该化合物，利用光谱分析和化学研究，可以确定该化合物的结构和绝对构型。进而制备一定的量，用于该药材或复方的质量控制上。基本思路见图1。
图1 确定中药材和复方有效成分的方法示意图
目前，Ⅱ类新药研究中要求有效成分的可知率在50%以上，解决这个问题最直接的办法就是得到这些有效成分，但是限于技术和研究思路，开展或采用植物化学的常规思维方法进行研究，显然是不合适的。那么，如何进行才能避免植物化学分离中的盲目性呢？方法之一就是图1的研究系统。这个系统不仅适合于有效成分的制备与分离，而且适合于中药复方化学有效部位的研究。一旦判断出某些成分与药效具有正相关作用和与毒性具有负相关作用，就可以用制备液相进行定向分离、纯化。就作者的经验来看，在进行液相制备之前，要进行有效成分对应部位的富集，富集方法包括干柱色谱、闪式色谱、真空柱色谱(VLC)等；富集后，有些大量成分已可以利用溶剂法精制得到纯品(许多人忽视该方法，今后应当重视)，多数再经过一次或数次色谱分离就可以得到大量的、足够的纯品了；当然也有些成分必须经过艰辛的过程才能得到，如：银杏内酯A，B，C，特别是A与B的分离。该方法的指导思想为：瞄准目标，变微量成分为常量或大量成分进行分离和制备。
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2 复方新成分
中药复方煎煮过程中的新成分产生问题。对于单味中药来说，其中的有效成分可能是以结合的形式存在的，如：丹参中的丹酚酸B具有两个羧基，是以不同的盐的形式存在的(K+，Ca2+，Na+，NH4+等复合形式)，在煎煮、浓缩过程中，少部分水解生成紫草酸和丹参素，一部分丹参素在酸性条件下变为迷迭香酸；丹酚酸A，C在溶液中可以互变等。这些成分间的互变，不是新成分的产生。又如：生脉饮中的5-羟甲基糠醛的问题，它不是在煎煮过程中产生的新成分，而是五味子中的固有成分，至于复方煎煮中，该成分增多的问题，纯属化学成分间的助溶现象。哪些成分在中药或复方中属于新成分的产生呢？典型的例子为乌头在经过炮制后，其中的乌头碱几乎全部变为乌头次碱和乌头原碱(发生的酯水解反应)，应为新成分的产生。这里所指的新成分不一定是新化合物，而是指产生了较多的次生产物。中药复方配伍改变了单味药材固有的特性(如pH环境)，有些成分将发生络合、重排、水解、降解等反应，成分间可能发生复合、加成、插入、缩合等反应，而产生的成分，应称为煎煮过程产生的新成分。
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新成分在复方中的地位一直未得到足够重视，像乌头碱水解产物，决定着炙乌头的药效和毒性，这样我们必须去考虑它们的存在。像三黄片中的小檗碱和黄芩甙的复合物，应称为中药复方的新成分，由于它在水中的溶解度较低，往往放置后会出现沉淀，可能古人在临床中发现了这个问题，在用时讲究以沸水浸泡，趁热服用。
又如，干姜和生姜的主要区别是：生姜中的姜辣素(gingerol)类成分含量高，由于此类化合物在结构中均具有β-羟基酮的片段，在干燥过程或加热过程中，易于脱水变为α，β-不饱和酮结构的姜酚类(shoagol，干姜的主要成分)，可以推测古人用生姜时往往是压生姜汁服用的做法是有道理的。综上，新成分在复方中药的产生是必然的，但对于新成分也不能一概而论，新成分必须达到它的药效，能控制复方的总体药效时才有意义，才不能被忽视。
复方新成分的一般确定方法，常规是用各单味药材在相同条件下分煎液合并，利用DAD-HPLC或各种展开条件下的TLC，与合煎液的比较，如果发现有新的、大量的成分出现时，就可以对该成分进行系统的定向分离、纯化，以得到该化合物，进而利用光谱技术等，确定它的化学结构。
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3 复方有效部位
中药复方有效部位制备的方法(Ⅱ类新药)，一般要先对复方的有效部位进行系统的药效筛选，筛选时，可以按极性段进行分段，也可以按不同类别的成分群进行分段，也可以两者结合的方法。在多指标药效筛选的基础上，决定各部位的取舍，以组成新的“处方”，该“处方”中应明确各类成分的比例和最低含量或含量范围。在证明单煎液合并与合煎液的药效等价后，也可以分别制备各药材的有效部位，并制成针对该复方作用方向的标准提取物，根据药材在处方中的比重以及相应标准提取物的收率，决定新“处方”中各药材有效部位的重量(中间体标准提取物相加法)，进而开展制剂的研究。这样的方法，对于有效成分可知率的要求亦相对易于达到，可以使质量不稳定的原药材或饮片，变为质量相对可控稳定的标准提取物浸膏粉，中间体相对可控后，也就保证了产品质量的可控性。
4 复方指纹图谱
指纹图谱目前包括光谱指纹图谱(如IR，UV等)和色谱指纹图谱(如TLC，2D-TLC，GC，HPLC，DAD-HPLC等)。在应用指纹图谱前，要明确这些指纹图谱的性质(由哪些成分组成，这些成分是否为有效成分或与临床疗效具有相关性，或是否为有毒成分需要限量控制，成分间比例的变化是否影响成品的疗效或作用方向等等)。建立指纹图谱要在原药材有种植基地的基础上开展，否则将无法进行和开展。
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5 复方药代动力学
中药复方药代动力学的研究。目前有关复方药代的研究主要是指标性成分的分布研究，很少研究其代谢途径、代谢产物。由于随着中药成药标准的提高，药效成分含量的提高和富集，毒副作用必然将有所表现，由于中药化学成分的富集，有可能某些成分在代谢过程中产生了新的代谢物，而这些代谢物可能会是有毒成分或具有毒性或有“三致”作用，这一点提请各位新药研究开发者注意。对于有效部位形式的二类中药复方，笔者认为，应开展各主要化学成分的药代研究，在此基础上，开展复方药代的研究。同时应当考虑，中药复方中其他成分对于提高有效成分的生物利用度的影响。应当注意到肠道菌群对中药复方化学成分和有效成分代谢的影响。
6 复方控释剂型的研究
对于有效成分明确，易于控制的中药单味或复方制剂，考虑到其相应的临床应用的必要性，可以应用控释制剂，以保证中药成药的速效、长效。综上，中药研究开发需要一个复杂而艰辛的基础研究过程，没有各学科有机的配合，任何研究将无法避免其低水平的重复。我国政府已注意到中医药基础研究的重要性，并从各个方面对中药的研究进行资助和扶持。相信在多学科配合，百家争鸣的研究中，中药的现代化进程将会加快，中药为世界人民医药卫生所做的贡献将越来越大。
参考文献：
[1]罗 旭,毕开顺,王 玺，等.中药质量化学模式识别研究的进展.药学学报，1993，28(11):937.
[2]王 玺，罗 旭，毕开顺，等.人参质量的化学模糊模式识别.药学学报,1992，27(1)：48.
收稿日期：1999-04-07, 百拇医药
单位：王智民(中国中医研究院 中药研究所，北京 100700)
关键词：现代中药；化学研究；指纹图谱；有效(毒)分子(群)
中国中药杂志000202 摘 要：目的：探讨现代中药化学研究的方法。方法:根据新药研制的内在要求，对涉及现代中药化学研究中的几个方面提出了几点看法。结果和结论：提出药材应在GAP生产的基础上，建立中药材、中成药指纹图谱的全面质量控制；阐述了研究中药有效成分的方法。
Chemical Approaches to the Research & Development
of Modern Traditional Chinese Pharmacy
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(Institute of Chinese Materia Medica, China Academy of Traditional Chinese Medicine,Beijing 100700，China)
Abstract：Objective:To study chemical approaches to the research and development of modern traditiomal chinese pharmacy.Method:To put forward several views on the aspects that concerns chemical approaches to the research and development of modern traditional chinese pharmacy.Result and Conclusion:Dactyloscopic system should be set up for the auality control of traditional chinese medicinal materials and preparations. In the research of effective components in traditional chinese medicines proper treatment should be given to the new compounds that arise in the process of decocting compound prescriptions.
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Key words：modern TCM；chemical method；fingerprint；active component(s);toxic component(s)▲
随着改革开放的深入，人们对自身健康的要求也越来越高，客观上要求有更多更好的新药用于健康保健上。由于化学药品的毒副作用，应用中药的人群越来越多。自我国实行新药审批以来，已批准了几百个新的中药，有许多中药成药的疗效得到了广大患者的首肯，如：藿香正气软胶囊，双黄连，清开灵，新清宁，金刚藤等。当然，有一部分几乎没有什么疗效或疗效待证实者，也有相当一部分为低水平重复。随着对新药研究要求的提高，开发新中药的难度将越来越高，研究费用也将越来越大；一般的、小的研究机构或研究所开展新药创制的难度更大。面临“洋中药”的挑战，中药必须在质量可控上下大功夫，否则，中药如何走向世界?恐怕自身也将难保。新药的研制要求为“安全、有效、可控、稳定”，它们之间的关系为：安全为基石，是前提条件，有效是作为药品的第二个基本要求，可控稳定是必须要求。中药新药的问题在于质量可控和稳定上，即：如何才能在保证安全、有效的基础上，保证所生产的药品的生产可重复性。下面就现代中药化学研究方法的几点思考叙述如下。
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1 中药材质量控制
众所周知，中药材的质量在我国极为不稳定，市场也较为混乱。这样，以质量不稳定、不可控的原材料进行中药的生产，就算生产环节是严格按照GMP规范进行生产的，其质量同样不能达到可控的要求。
要想达到中药材质量的可控和稳定，最好的办法是采用生产基地的方法进行中药材的种植。种植品的质量的好坏，通常采用有效成分测定的方法进行评价。可是，中药含有大量的成分，即使知道几个化学成分，但不知道这些成分是否与药效学和临床应用具有相关性，并且中药的应用讲究配伍，相同的药材在不同处方中的作用和地位各异，即同一药材在不同处方中，其发挥作用的或起主导作用的化学成分是不同的。那么，如何才能较为全面地评价中药和中成药的质量呢？最近，毕开顺教授等[1,2]建立的模式识别系统对评价中药材和中药复方的质量具有较好的效果。该方法旨在建立中药的化学-药效-毒性指纹图谱，利用这个指纹图谱不仅能够进行定性的鉴别，更主要的能够根据某药材的化学信息，利用建立的特定药材的数学模型，进行其药效和毒性的估算，从而达到综合评价中药质量的目的。建议在中药材质量的标准化研究中引入和推广该方法。
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从化学-药效-毒性指纹图谱中可以清楚地知道在复杂系统中，谁是有效成分，贡献强度如何？哪个是毒性成分，哪个成分是减毒增效成分。这样，我们可以利用LC-MS，GC-MS判断这些有效成分(群)的化学碎片信息，利用DAD-HPLC判断有效成分(群)的性质(明确由几个成分组成，并给出各成分的紫外图谱)。有了上述的信息，我们基本可以推测该有效成分的性质和类别，根据该化合物在HPLC上的保留时间，可以推测该化合物的极性的大小，这样我们可以结合TLC展开的性质，很容易就判断出HPLC 上的峰与在TLC上的斑点的对应关系。有了这个对应关系，就不难分离和纯化出该化合物，利用光谱分析和化学研究，可以确定该化合物的结构和绝对构型。进而制备一定的量，用于该药材或复方的质量控制上。基本思路见图1。
图1 确定中药材和复方有效成分的方法示意图
目前，Ⅱ类新药研究中要求有效成分的可知率在50%以上，解决这个问题最直接的办法就是得到这些有效成分，但是限于技术和研究思路，开展或采用植物化学的常规思维方法进行研究，显然是不合适的。那么，如何进行才能避免植物化学分离中的盲目性呢？方法之一就是图1的研究系统。这个系统不仅适合于有效成分的制备与分离，而且适合于中药复方化学有效部位的研究。一旦判断出某些成分与药效具有正相关作用和与毒性具有负相关作用，就可以用制备液相进行定向分离、纯化。就作者的经验来看，在进行液相制备之前，要进行有效成分对应部位的富集，富集方法包括干柱色谱、闪式色谱、真空柱色谱(VLC)等；富集后，有些大量成分已可以利用溶剂法精制得到纯品(许多人忽视该方法，今后应当重视)，多数再经过一次或数次色谱分离就可以得到大量的、足够的纯品了；当然也有些成分必须经过艰辛的过程才能得到，如：银杏内酯A，B，C，特别是A与B的分离。该方法的指导思想为：瞄准目标，变微量成分为常量或大量成分进行分离和制备。
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2 复方新成分
中药复方煎煮过程中的新成分产生问题。对于单味中药来说，其中的有效成分可能是以结合的形式存在的，如：丹参中的丹酚酸B具有两个羧基，是以不同的盐的形式存在的(K+，Ca2+，Na+，NH4+等复合形式)，在煎煮、浓缩过程中，少部分水解生成紫草酸和丹参素，一部分丹参素在酸性条件下变为迷迭香酸；丹酚酸A，C在溶液中可以互变等。这些成分间的互变，不是新成分的产生。又如：生脉饮中的5-羟甲基糠醛的问题，它不是在煎煮过程中产生的新成分，而是五味子中的固有成分，至于复方煎煮中，该成分增多的问题，纯属化学成分间的助溶现象。哪些成分在中药或复方中属于新成分的产生呢？典型的例子为乌头在经过炮制后，其中的乌头碱几乎全部变为乌头次碱和乌头原碱(发生的酯水解反应)，应为新成分的产生。这里所指的新成分不一定是新化合物，而是指产生了较多的次生产物。中药复方配伍改变了单味药材固有的特性(如pH环境)，有些成分将发生络合、重排、水解、降解等反应，成分间可能发生复合、加成、插入、缩合等反应，而产生的成分，应称为煎煮过程产生的新成分。
, http://www.100md.com
新成分在复方中的地位一直未得到足够重视，像乌头碱水解产物，决定着炙乌头的药效和毒性，这样我们必须去考虑它们的存在。像三黄片中的小檗碱和黄芩甙的复合物，应称为中药复方的新成分，由于它在水中的溶解度较低，往往放置后会出现沉淀，可能古人在临床中发现了这个问题，在用时讲究以沸水浸泡，趁热服用。
又如，干姜和生姜的主要区别是：生姜中的姜辣素(gingerol)类成分含量高，由于此类化合物在结构中均具有β-羟基酮的片段，在干燥过程或加热过程中，易于脱水变为α，β-不饱和酮结构的姜酚类(shoagol，干姜的主要成分)，可以推测古人用生姜时往往是压生姜汁服用的做法是有道理的。综上，新成分在复方中药的产生是必然的，但对于新成分也不能一概而论，新成分必须达到它的药效，能控制复方的总体药效时才有意义，才不能被忽视。
复方新成分的一般确定方法，常规是用各单味药材在相同条件下分煎液合并，利用DAD-HPLC或各种展开条件下的TLC，与合煎液的比较，如果发现有新的、大量的成分出现时，就可以对该成分进行系统的定向分离、纯化，以得到该化合物，进而利用光谱技术等，确定它的化学结构。
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3 复方有效部位
中药复方有效部位制备的方法(Ⅱ类新药)，一般要先对复方的有效部位进行系统的药效筛选，筛选时，可以按极性段进行分段，也可以按不同类别的成分群进行分段，也可以两者结合的方法。在多指标药效筛选的基础上，决定各部位的取舍，以组成新的“处方”，该“处方”中应明确各类成分的比例和最低含量或含量范围。在证明单煎液合并与合煎液的药效等价后，也可以分别制备各药材的有效部位，并制成针对该复方作用方向的标准提取物，根据药材在处方中的比重以及相应标准提取物的收率，决定新“处方”中各药材有效部位的重量(中间体标准提取物相加法)，进而开展制剂的研究。这样的方法，对于有效成分可知率的要求亦相对易于达到，可以使质量不稳定的原药材或饮片，变为质量相对可控稳定的标准提取物浸膏粉，中间体相对可控后，也就保证了产品质量的可控性。
4 复方指纹图谱
指纹图谱目前包括光谱指纹图谱(如IR，UV等)和色谱指纹图谱(如TLC，2D-TLC，GC，HPLC，DAD-HPLC等)。在应用指纹图谱前，要明确这些指纹图谱的性质(由哪些成分组成，这些成分是否为有效成分或与临床疗效具有相关性，或是否为有毒成分需要限量控制，成分间比例的变化是否影响成品的疗效或作用方向等等)。建立指纹图谱要在原药材有种植基地的基础上开展，否则将无法进行和开展。
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5 复方药代动力学
中药复方药代动力学的研究。目前有关复方药代的研究主要是指标性成分的分布研究，很少研究其代谢途径、代谢产物。由于随着中药成药标准的提高，药效成分含量的提高和富集，毒副作用必然将有所表现，由于中药化学成分的富集，有可能某些成分在代谢过程中产生了新的代谢物，而这些代谢物可能会是有毒成分或具有毒性或有“三致”作用，这一点提请各位新药研究开发者注意。对于有效部位形式的二类中药复方，笔者认为，应开展各主要化学成分的药代研究，在此基础上，开展复方药代的研究。同时应当考虑，中药复方中其他成分对于提高有效成分的生物利用度的影响。应当注意到肠道菌群对中药复方化学成分和有效成分代谢的影响。
6 复方控释剂型的研究
对于有效成分明确，易于控制的中药单味或复方制剂，考虑到其相应的临床应用的必要性，可以应用控释制剂，以保证中药成药的速效、长效。综上，中药研究开发需要一个复杂而艰辛的基础研究过程，没有各学科有机的配合，任何研究将无法避免其低水平的重复。我国政府已注意到中医药基础研究的重要性，并从各个方面对中药的研究进行资助和扶持。相信在多学科配合，百家争鸣的研究中，中药的现代化进程将会加快，中药为世界人民医药卫生所做的贡献将越来越大。
参考文献：
[1]罗 旭,毕开顺,王 玺，等.中药质量化学模式识别研究的进展.药学学报，1993，28(11):937.
[2]王 玺，罗 旭，毕开顺，等.人参质量的化学模糊模式识别.药学学报,1992，27(1)：48.
收稿日期：1999-04-07, 百拇医药