摘要：道地藥材以優(yōu)質(zhì)而著稱，其質(zhì)量受環(huán)境影響較大。中藥材由野生轉(zhuǎn)為栽培，導致藥材質(zhì)量下降。藥材質(zhì)量的科學評價是中藥產(chǎn)業(yè)的基石和傳統(tǒng)中醫(yī)藥健康發(fā)展的保證，然而中藥含有大量不同功效成分和功效相同的多種成分，難以評價質(zhì)量。根據(jù)人體與植物的異同點，對道地藥材質(zhì)量形成機制、道地藥材質(zhì)量復(fù)雜性的本質(zhì)原因以及目前評價藥材質(zhì)量的方法的局限性進行了論述。植物次生代謝產(chǎn)物通常是藥材的活性成分，指出其生態(tài)作用與藥理作用密切相關(guān)。道地藥材質(zhì)量評價應(yīng)選擇在人體內(nèi)相對穩(wěn)定的成分，以高含量成分與具有代表性的高活性成分相結(jié)合的“雙高”作為質(zhì)量標志物(Q-Marker)可更加客觀評價道地藥材的質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：中藥資源;道地藥材;ROS;藥材質(zhì)量;活性成分

　　中醫(yī)理論是從人體對自身與環(huán)境深刻體驗出發(fā)的，中醫(yī)治病的原理就是調(diào)整人的代謝平衡，更注重宏觀的“面”。西醫(yī)是隨著解剖學與化學的發(fā)展產(chǎn)生并發(fā)展起來的，更注重微觀的“點”。醫(yī)離不開藥，2個醫(yī)療體系的起源和理論的不同也決定了中藥和西藥的差異，西藥成分較為單一，而中藥含有大量不同功效成分和功效相同的多種成分，各種成分的含量和比例變化多樣，以致以一種或多成分總量均不能評價藥材質(zhì)量，難以尋找有效的方法。在眾多藥材中，有些藥材的化學成分的變化與環(huán)境關(guān)系并不密切，各地藥材質(zhì)量差異不大，而有些藥材其質(zhì)量受環(huán)境影響很大，其質(zhì)量具有明顯的地域性，不同產(chǎn)地間質(zhì)量差異顯著，這也就是所謂的道地藥材[1]。

　　中藥論文范例： 中藥材之高產(chǎn)栽培防風技術(shù)

　　道地藥材是以適宜的環(huán)境、優(yōu)良的種質(zhì)或成熟的生產(chǎn)技術(shù)和加工方法為前提，在一定的生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)所生產(chǎn)的能夠長期地穩(wěn)定地影響市場需求，并經(jīng)臨床或現(xiàn)代科學技術(shù)驗證的優(yōu)質(zhì)常用中藥材[2]。明確道地藥材質(zhì)量形成機制，建立評價道地藥材質(zhì)量的科學方法是中醫(yī)藥健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

　　1道地藥材質(zhì)量形成機制

　　達爾文的進化論是19世紀自然科學的3大發(fā)現(xiàn)，極大推進了生命科學的發(fā)展。根據(jù)該學說，生命起源經(jīng)歷了從無機小分子→有機小分子→有機大分子→獨立的體系→原始生命，從原始生命開始又經(jīng)歷了從單細胞到多細胞、從低等到高等、從簡單到復(fù)雜、從水生到陸生的進化過程。

　　新的化石證據(jù)動植物的分野至少應(yīng)該始于10億年之前�；�于此理論，動物和植物應(yīng)有共同的祖先，也應(yīng)有相同的基本生命規(guī)律。動物細胞和植物細胞生命本質(zhì)的共同點表現(xiàn)在：都有磷脂雙分子層構(gòu)成的細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、生命活動都離不開酶、遺傳物質(zhì)均為DNA、生命活動均需復(fù)制-轉(zhuǎn)錄-翻譯等過程，新陳代謝的過程相同、適應(yīng)環(huán)境的抗氧化酶的種類也都相同等，這些共有特征也稱為生命的基本特征。

　　不同生物又經(jīng)過長期的分化，進化出各自特征，屬內(nèi)物種間差異較小，科內(nèi)差異較大，界間差異最大。動、植物位于2個界，親緣關(guān)系最遠，因此動物植物生命活動存在的差異也最大。動物能夠通過移動來尋找適宜的環(huán)境進行生活，物種的生存主要取決于“食物”來源、物種間爭奪食物的競爭，而植物的生存依賴于陽光，不需要移動也可以獲得充足的“食物”，陽光易于獲得，在足光照的條件下所面臨的生存問題常常是干旱、高溫等逆境脅迫，因此植物生存面臨的主要問題是逆境。植物在漫長的進化過程中進化出了動物所不具備的次生代謝系統(tǒng)，通過次生代謝產(chǎn)物適應(yīng)逆境，這也是植物藥有明顯的道地性而動物藥無明顯道地性的原因[3]。

　　1.1逆境對植物傷害的本質(zhì)是活性氧(robotoperatingsystem，ROS)植物在逆境脅迫條件下，細胞的葉綠體固定CO2消耗的光能與吸收的光能的平衡常常被打破，造成吸收光能過剩，又由于環(huán)境脅迫激素脫落酸導致氣孔關(guān)閉阻礙了光合作用產(chǎn)生的O2外排，積累的O2被還原成超氧負離子(即Mehler反應(yīng))[4]。超氧負離子又可與·OH、H2O2等ROS進行轉(zhuǎn)化。已證實ROS的增加是環(huán)境脅迫的結(jié)果，在一定條件下超氧負離子可增加了3倍，在一定條件下H2O2增加了10倍[5−6]。

　　這些物質(zhì)具有很強的氧化能力，被稱為ROS，它可以將蛋白質(zhì)中的不同位置2個氨基酸中的-SH氧化成-S-S-，從而形成維持或改變蛋白質(zhì)(包括酶)的二級或三級結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)各種代謝，因此，適當水平的ROS也是調(diào)節(jié)植物中各種生理作用的不可或缺的信使，但一旦ROS過度產(chǎn)生，就會產(chǎn)生一系列破壞力，例如改變相鄰的分子結(jié)構(gòu)，降低細胞膜的穩(wěn)定性、破壞DNA鏈、蛋白質(zhì)交聯(lián)、斷裂肽鏈等，結(jié)果導致代謝紊亂，甚至細胞死亡[7]。有逆境存在就會有大量ROS，大量ROS也必然對細胞產(chǎn)生傷害，生態(tài)脅迫對植物傷害的本質(zhì)是ROS。因此，ROS具有雙重性，過多或過少都是有害的，細胞內(nèi)含量保持狀態(tài)。

　　1.2植物抗氧化酶消除ROS的局限性

　　抗氧化酶是將體內(nèi)形成過氧化物轉(zhuǎn)換為毒害較低或無害的物質(zhì)多種酶的統(tǒng)稱，普遍存在生物細胞中，主要包括超氧化物歧化酶(superoxidedismutase，SOD)、過氧化氫酶(catalase，CAT)、各種過氧化物酶(peroxidase，POD)等。在抗氧化酶系統(tǒng)中，植物產(chǎn)生的超氧負離子首先通過SOD的作用生成H2O2，再通過CAT、POD等分解，CAT可單獨消除H2O2，而POD需要多酚等電子受體才能消除H2O2�？寡趸�酶也是蛋白質(zhì)。在一定逆境條件下，ROS含量相對較低，抗氧化酶能夠發(fā)揮較大的抗氧化作用。

　　SOD由2個亞基組成和CAT分別由4個亞基組成，含有多個易發(fā)生氧化的−SH基團，嚴重逆境下較高濃度的ROS會對酶造成很大破壞，使其活性大大降低[7]。甘草對環(huán)境的適應(yīng)能力很強，標志著其具有較強抗氧化能力，研究顯示甘草在嚴重脅迫條件SOD、CAT等活性呈現(xiàn)先上升后下降的規(guī)律性變化[8]，其他植物更是如此，說明植物單純依靠抗氧化酶不可能適應(yīng)嚴重逆境，必須需要其他抗氧化物質(zhì)的參與。這里需要特別指出的是POD。

　　POD雖然也是酶，但該酶與糖結(jié)合成結(jié)合糖蛋白，糖基化有效防止了蛋白水解，穩(wěn)定了蛋白構(gòu)象，使POD穩(wěn)定性遠遠強于其它酶[9]，在較強的逆境條件下POD通常仍表現(xiàn)出較高的活性[10-11]。POD的產(chǎn)生需通過逆境條件下誘導，因此也常稱為“逆境酶”，但該酶發(fā)揮作用也通常需要次生代謝產(chǎn)物提供電子才能發(fā)揮作用。研究顯示在嚴重脅迫下該酶活性也會降低[12-13]，所以很多植物單純依靠抗氧化酶不可能適應(yīng)嚴重逆境。

　　1.3次生代謝產(chǎn)物與ROS環(huán)境脅迫因子通常為物理因子，這些脅迫因子能夠?qū)е翿OS的大量產(chǎn)生，而ROS又能調(diào)節(jié)植物的代謝，因此ROS成為生態(tài)環(huán)境與生理活動變化之間的媒介物質(zhì)[14]。黃酮類化合物具有抗輻射傷害、結(jié)合植物毒素等功能等功能[15]，其抵御逆境作用機制可能主要有2種：一是黃酮類化合物具有紫外吸收作用，可減少對核酸、蛋白質(zhì)等大分子的破壞作用，保護植物器官尤其是光合系統(tǒng)免受輻射傷害;二是黃酮類化合物是多酚類化合物，能夠清除ROS自由基，從而保護生物膜和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)免受傷害，避免生理代謝紊亂。

　　植物的次生代謝產(chǎn)物具有抵御不良生態(tài)環(huán)境對細胞傷害的作用，能夠緩解營養(yǎng)缺乏，抵御干旱、溫度變化、鹽害、大氣污染、食草動物和病原菌浸染等[16]。五環(huán)三萜皂苷具有雙親性，該分子像磷脂分子那樣，既含親水性的頭部、又含疏水性(親脂)的尾部，鳶尾屬植物的三萜類物質(zhì)能夠容易整合到磷脂雙分子層中，調(diào)節(jié)膜的流動性，維持細胞膜的整體性[17]，從而削弱脂質(zhì)過氧化[18]。五環(huán)三萜整合到細胞膜現(xiàn)象已經(jīng)通過膜技術(shù)與原子力顯微鏡研究得到證實[19]。

　　在逆境條件下次生代謝產(chǎn)物是在ROS的誘導下大量產(chǎn)生的，它們的含量變化可提物細高植胞的適應(yīng)能力。基于動物和植物生命活動的相似性，次生代謝產(chǎn)物的生態(tài)作用機制可能就是中藥的作用機制，因此次生代謝產(chǎn)物的變化本質(zhì)也就是道地藥材質(zhì)量的形成機制。由于植物細胞內(nèi)的ROS含量需要處于一個相對穩(wěn)定的水平，因此次生代謝產(chǎn)物的含量、抗氧化酶活性等不斷變化，最終表現(xiàn)為不同產(chǎn)地、批次道地藥材的質(zhì)量差異很大。

　　2道地藥材質(zhì)量形成的復(fù)雜性

　　環(huán)境對藥材質(zhì)量有重要影響，在1000多年前的唐代就已經(jīng)被人們所認識，目前藥材質(zhì)量與環(huán)境的關(guān)系進行了廣泛研究。影響道地藥材質(zhì)量的因素主要是特定的種質(zhì)和生態(tài)環(huán)境，但特定的種質(zhì)也是特定環(huán)境下物種適應(yīng)環(huán)境的產(chǎn)物，是長期突變和特定環(huán)境下自然選擇作用的結(jié)果，因此環(huán)境是最主要的[20]。傳統(tǒng)的觀點認為中藥材的質(zhì)量是藥用植物在長期的的生長發(fā)育過程中逐漸形成的，對某些藥材來說，此論斷有一定合理性。但是，短暫的生物脅迫也會產(chǎn)生大量的ROS，也會對次生代謝產(chǎn)生更大的影響。

　　2.1生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜性

　　次生代謝產(chǎn)物的合成需要大量的能量和物質(zhì)[21]。植物在適宜的環(huán)境條件下大量合成次生代謝產(chǎn)物則會導致初生代謝的減弱，也會影響生物的生長發(fā)育，降低生物在自然界中的競爭能力。在逆境條件下減少次生代謝產(chǎn)物的生物合成雖然可以避免較多能量的消耗，但過多ROS的存在也會導致植物不能適應(yīng)逆境而難以生存。植物體的能量物質(zhì)是有限的，次生代謝的增強必然導致初生代謝的減弱，兩者之間不斷處于一種動態(tài)變化之中。植物在漫長的進化過程中形成了一種特殊的調(diào)解機制，只有在逆境到來之時才產(chǎn)生大量的次生代謝產(chǎn)物，也就是說，在逆境來臨時，環(huán)境因子調(diào)控次生代謝迅速增加次生代謝產(chǎn)物的含量，因此次生代謝隨環(huán)境的變化而變化[22]。

　　細胞學研究證據(jù)表明，高溫處理金絲桃細胞10min內(nèi)就可誘發(fā)金絲桃素的生物合成[23];高溫處理白樺細胞2d就能使三萜成分提高35%以上[24]。藥材研究證據(jù)表明，黃芩藥材中的黃芩苷和黃芩素含量具有日周期變化[25];黃芩鮮根在干燥過程中含量不斷增加，黃芩苷的含量增加107.8%[26];采用H2O2處理黃芩鮮根2d，活性最高的黃芩素含量提高了100%[27]。丹參的水溶性活性成分丹酚酸B在新鮮藥材中含量甚微，在干燥過程中大量形成[28]，這些足以證明在短期內(nèi)干預(yù)就能對植物的次生代謝產(chǎn)生嚴重影響，改變藥材質(zhì)量。

　　所以次生代謝產(chǎn)物通常是受環(huán)境所誘導，隨環(huán)境的變化而變化，因此該類物質(zhì)在植物體內(nèi)的產(chǎn)生和消除是很快的。黃芩質(zhì)量受環(huán)境影響較大，道地性比較明顯，然而目前有對黃芩最佳采收期的研究報道近10篇，但所得出的結(jié)論差異很大，有的結(jié)論為在5～6月、有的為7～8月、有的為9月初、有的認為在10～11月，盡管各地氣候條件存在差異，但這絕不是單純的植物生長習性造成的，而是環(huán)境造成的。從以上可以看出，環(huán)境對道地藥材質(zhì)量的影響非常大，有什么樣的環(huán)境就有什么樣的藥材質(zhì)量。在道地產(chǎn)區(qū)，影響藥材質(zhì)量的生態(tài)因子也不是一成不變的，道地藥材質(zhì)量未必均優(yōu)[29]，這也說明了環(huán)境對藥材質(zhì)量的影響。

　　2.2化學成分的多樣性

　　每種植物都含有大量的次生代謝產(chǎn)物，現(xiàn)已從甘草中分離得到20余種五環(huán)三萜類化合物及300多種黃酮類化合物[30]，黃芩中也分離出40余種黃酮類化合物[31]。植物為什么包含如此多的次生代謝產(chǎn)物，為什么隨環(huán)境的變化而變化?

　　甘草含有多種黃酮類成分，它們消除ROS的能力也不盡相同，常見的黃酮類成分有黃酮、黃酮醇、雙氫黃酮、雙氫黃酮醇、查耳酮、異黃酮、雙氫異黃酮醇等[32]。其中甘草黃酮苷元活性大于苷類活性，查酮類化合物活性大于二氫黃酮類活性[33]。黃芩中黃酮類成分多達130余種，除上述成分外還含有二氫黃芩苷、7,2′,6′-三羥基-5-甲氧基二氫黃酮、5,7,2′,6′-四羥基二氫黃酮醇、4′,5,7-三羥基-6-甲氧基黃烷酮、2′,6′,5,7-四羥基黃烷酮、3,5,7,2′,6′-五羥基黃烷酮、5,2′,6′-三羥基-7,8-二甲氧基黃酮、3,5,7,2′,6′-五羥基黃烷酮、5,2′,6′-三羥基-7,8-二甲氧基黃酮、5,7-二羥基-6,8,2′,3′-四甲氧基黃酮、SkullcapflavoneII、5,8-二羥基-6,7-二甲氧基黃酮等等[34]。

　　黃酮類化合物基本結(jié)構(gòu)的生物合成的復(fù)合酶分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，對于相對應(yīng)的苷類成分來說存在親水性糖類，很難自由滲透到磷脂雙層的生物膜中，而細胞內(nèi)充滿大量生物膜構(gòu)成的細胞器，細胞就是一個膜的系統(tǒng)，通過這個膜系統(tǒng)使某些化學成分只能存在于細胞的某一區(qū)域，因此苷類成分作用大大減弱。已經(jīng)證明，當糖基被引入A環(huán)時，黃烷酮的活性消失[35]�；瘜W成分的活性也取決于該化合物的穩(wěn)定性，化學結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，它的活性也越低，大量研究證明黃酮的活性是由黃酮分子框架的酚羥基數(shù)量及位置決定的[36-38]，上述甘草和黃芩中的各種含量較低的成分均為多羥基成分，并且羥基也位于活性較高的位置。雖然含量低，但對藥材的質(zhì)量也不宜忽視。

　　研究顯示，在逆境條件下多羥基成分含量迅速升高，苷類成分也向苷元轉(zhuǎn)化，這種成分之間轉(zhuǎn)化較為迅速，猶如“緩沖液”，可以迅速對外界環(huán)境作出反應(yīng)，盡快使細胞內(nèi)的ROS含量平衡狀態(tài)，這就是植物次生代謝產(chǎn)物種類繁多和難以藥材質(zhì)量評價的根本原因。根據(jù)化學反應(yīng)動力學原理，含量高的成分活性也低，有趣的是發(fā)現(xiàn)眾多藥材的多種化學成分中，含量高的成分活性較低，而活性高的成分含量又低。有人認為這些高含量低活性物質(zhì)是活性成分一種貯存方式，植物一旦需要時則迅速轉(zhuǎn)為高活性物質(zhì)[39]。研究也顯示在眾多含量低但活性較高的成分具有存在著趨同變化，即一旦ROS增加，這些成分含量均顯著升高。

　　3目前評價藥材質(zhì)量的方法

　　3.1性狀評價

　　“辨狀論質(zhì)”是根據(jù)中藥材的外觀形狀所表現(xiàn)出來的特點來判定中藥材的真?zhèn)魏唾|(zhì)量優(yōu)劣，是我國勞動人民長期經(jīng)驗總結(jié)，是中藥鑒定的精髓。以藥材外觀性狀評價質(zhì)量具有悠久的歷史，常常以“……為佳”、“……為良”等。中藥材外觀性狀與藥材生長的環(huán)境密切相關(guān)，而生長環(huán)境與藥材質(zhì)量有密切相關(guān)，所以藥材的外觀性狀可反映出藥材的生長環(huán)境。然而“辨狀論質(zhì)”歷史經(jīng)驗總結(jié)，而現(xiàn)階段藥材來源已由野生轉(zhuǎn)為栽培，藥材性狀更加復(fù)雜多樣，栽培藥材歷史較短，傳統(tǒng)的“辨狀論質(zhì)”并不適用于新的性狀。如果采用次生代謝調(diào)控技術(shù)雖然可以大幅度提高藥材的質(zhì)量，但未能改變藥材原有的性狀，顯示性狀評價存在很大的局限性。

　　3.2指紋圖譜

　　中藥指紋圖譜是指某些中藥材或中藥制劑經(jīng)適當處理后，采用高效液相色譜法、薄層掃描、氣相色譜法和高效毛細管電泳法等色譜法以及紫外光譜法、紅外光譜法、質(zhì)譜法、核磁共振法和X-射線衍射法等光譜法分析手段，得到的能夠標示其化學特征的色譜圖或光譜圖。該方法可表征多種化學成分，具有專屬性，在鑒別藥材真?zhèn)畏矫婢哂兄匾�意義。指紋的相似度也包含活性較低的化學成分，這些成分嚴重影響評價結(jié)果可靠性，因此又有模糊性，對藥材質(zhì)量評價意義不大。

　　3.3體外藥理作用

　　這些方法采用體外實驗進行，忽略了化學成分的吸收利用率，如苷類成分、人體易代謝的成分等，這種只考慮化合物本身因素的方法難以反映藥材的真實質(zhì)量。

　　3.4高含量單一化學成分評價

　　采用含量較高的活性成分含量作為藥材質(zhì)量評價標準是目前常見的做法。這種做法在某種程度上可對藥材質(zhì)量進行控制，然而也存在著僅僅依靠這類成分不能真實反映藥材的質(zhì)量，出現(xiàn)了很多道地藥材療效較好而指標成分含量并不高的現(xiàn)象，本質(zhì)原因就是這種方法不能反映出藥材成分復(fù)雜性。

　　4客觀反映藥材療效的質(zhì)量標志物(Q-Marker)選擇

　　中藥材成分特別復(fù)雜，各種物質(zhì)含量不同、活性也不同，致使采用一種或幾種含量較高的成分、或采用一類成分的總量為指標均不能反映藥材的真正質(zhì)量。如果將眾多化學成分進行歸類，把復(fù)雜的成分簡單化，用不同類別能夠較好反應(yīng)藥材質(zhì)量的標志成分評價質(zhì)量將更全面更完善，也就是說在目前普遍采用的含量較高的Q-Marker評價質(zhì)量的基礎(chǔ)上，再從植物眾多活性較高的成分中選擇新的高活性Q-Marker作為補充可更好反映藥材質(zhì)量[53]。

　　4.1高含量的Q-Marker防風的入血成分主要為升麻素，單體升麻素給藥后在大鼠血清中只有升麻素，而且只有一個吸收峰，而含有大量升麻苷的防風提取物入血成分也是升麻素，但有2個吸收峰，且體內(nèi)存留時間大大延長[54-55]，黃芩苷與黃芩素相比，血藥濃度達峰時間延后，藥物作用時間也大大延長[56]，其本質(zhì)原因可能是苷類需要在腸道內(nèi)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的苷元后才能吸收，結(jié)果最終表現(xiàn)為吸收緩慢而藥效持久。

　　因此高含量的藥材Q-Marker也是不可缺少的質(zhì)量評價指標，這也一直是評價藥材質(zhì)量的一個重要指標。根據(jù)熱力學定律，高能態(tài)的化學物質(zhì)不穩(wěn)定，有向低能態(tài)自發(fā)進行的趨勢，因此這些含量較高的成分在植物細胞內(nèi)通常都是穩(wěn)定的。但是，人體內(nèi)的某些酶有與植物不同，在植物體內(nèi)穩(wěn)定并不意味著在人體內(nèi)穩(wěn)定，因此化學成分在人體內(nèi)穩(wěn)定性也是高含量成分能否成為Q-Marker的重要前提。

　　4.2高活性的Q-Marker根據(jù)熱力學原理，活性高的成分穩(wěn)定性差，因此含量通常也較低。但是，該類成分不僅僅是活性高，而且多為非苷類成分，易吸收，生物利用度高，對療效的影響也很大，因此也應(yīng)該做為重要的Q-Marker。研究顯示道地藥材通常表現(xiàn)為含量較高的成分并未明顯增加，而含量較低的非苷類成分增加顯著。如道地產(chǎn)區(qū)黃芩的黃芩苷含量并不高，而黃芩素含量較高[57]，而這些苷元類成分活性很強。按質(zhì)量計算黃芩中黃芩素的藥效為黃芩苷的4～7倍[58-59]、防風中升麻素的藥效是升麻苷的3～5倍，而這些成分是逆境脅迫的特征產(chǎn)物，應(yīng)該作為評價道地藥材的關(guān)鍵指標。

　　另外，藥材質(zhì)量與環(huán)境有密切關(guān)系，研究顯示多種高活性次生代謝產(chǎn)物種類眾多，在逆境條件下含量升高的主要是高活性成分[60]，如果將其中某一成分可作為眾多成分的一個代表，可更好反映眾多成分的總體水平。雖然非苷類藥用成分活性高，口服吸收快而完全，但也存在著代謝迅速、藥效時間短的弊病。

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　　作者：孟祥才，李曉穎，姚杰，孔玲，關(guān)瑜