谱效关系在中药研究中的应用及相关思考_秦昆明

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第 38 卷第 1 期 2013 年 1 月
Vol. 38，Issue 1 January，2013
表 1 单味药谱效关系研究 Table 1 Spectrum-effect relationship research of single Chinese medicine
No. 名称
1 板蓝根 2 板蓝根 3 板蓝根 4 芍药 5 灯盏细辛
水杨酸 苯甲酸和其他 2 个成分 2，11 号峰 2 个未知成分 5 个成分组成的“药效成分组”
［7］ ［8］ ［9］ ［10］
绿原酸、灯盏花苷、野黄芩苷、灯盏甲素 ［11］ 等 7 个成分
2，5 号峰 2 个成分 莪术醇、β-榄香烯、莪术酮等有效成分群 黄芩苷、黄芩素为代表的黄酮类物质 绿原酸等 7 个成分 丹皮酚、芍药苷等 6 个成分 蛇床子素、欧前胡素等 3 个成分 4 号峰 6 个成分组成的“功效成分组” 黄酮类、蒽醌类成分 8，10，11 和 12 号峰 色谱峰 3，6，7，10 和巴马汀 氯化两面针碱等 7 个成分 藁本内酯等 13 个成分 小檗碱、巴马汀、药根碱 蓬莪术环二烯酮、莪术醇 8 个主要活性色谱峰
传统的谱效关系研究方法可以在一定程度上揭示中 药的药效物质，但 是 由 于 中 药 中 所 含 的 化 学 成 分 极 其 复 杂，化学成分和药效作用之 间 存 在 复 杂 的 相 关 性，既 有 正
第 38 卷第 1 期 2013 年 1 月
Vol. 38，Issue 1 January，2013
第 38 卷第 1 期 2013 年 1 月
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谱效关系在中药研究中的应用及相关思考
秦昆明1，2，3 ，郑礼娟1 ，沈保家1 ，张星海1 ，李嬛1，2 ， 狄留庆1，3 ，徐自升2 ，蔡宝昌1，2，3*
( 1. 南京中医药大学 国家教育部中药炮制规范化及标准化工程研究中心，江苏 南京 210029; 2. 南京海昌中药集团有限公司，江苏 南京 210061;
灰关联度分析 灰关联度分析 灰色关联分析 多元线性回归分析 相关分析、逐步回归分析 Pearson 相关分析 灰关联度分析 偏最小二乘回归分析 灰关联度分析 双变量相关分析 灰色关联和多元相关分析 逐步后退法 LARS 回归分析 典型关联分析 偏最小二乘回归分析 化学计量学、计算机编程模拟
活性成分
参考文献
指纹图谱分析方法
药效学指标
HPLC HPLC HPLC
抗菌活性 抗内毒素活性 抗病毒活性
LC-MS
抑制肺泡巨噬细胞凋亡
UPLC
脑神经细胞保护作用
数据处理方法
多变量相关分析 多元线性回归分析 主成分分析 偏最小二乘回归分析 方差分析和相关性分析
6 地锦草 7 莪术挥发油 8 黄芩 9 金银花 10 牡丹皮 11 蛇床子 12 驱虫斑鸠菊 13 虎杖 14 虎杖 15 虎杖 16 黄连 17 两面针 18 川芎 19 黄连 20 姜黄 21 山楂叶
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意义的谱-效关系，进而揭示中药的药效物质，建立中药的药 效指纹图谱。本文对近年来谱效关系在中药研究中的应用 进行了综述，并对目前谱效关系研究中存在的问题进行了分 析和探讨。 1 中药谱效关系的研究方法 1. 1 传统研究方法 传统的谱效关系研究常采用经典的化 学分离方法，将单味药或复方按照一定的分离制备流程，制 备成各个有效部位，然后对各有效部位进行指纹图谱表征和 药效学筛选，进而揭示药效作用和指纹图谱的相关性，确定 中药的药效物质。
相关，也有 负 相 关，化 学 成 分 之 间 还 存 在 协 同 和 拮 抗 作 用，加上传统的 化 学 方 法 所 得 的 各 个 部 位 存 在 成 分 交 叉 的情况，因此，难 以 有 效 揭 示 中 药 谱 效 关 系，也 无 法 准 确 揭示中药药效物质基础。 1. 2 现代研究方法 随着现代分析技术的快速发展和各种 统计分析方法的日趋成熟，新的谱效关系研究方法和模式逐 渐形成，并在谱效关系研究中得以广泛采用（ 图 1） 。在指纹 图谱研究中，常采用各种现代分析方法，包括高效液相色谱 法（ HPLC） 、气相色谱法（ GC） 以及各种色谱质谱联用技术如 高效液相色谱-串联质谱（ HPLC-MS / MS） 、高效液相色谱-四 级杆飞行时间质谱（ HPLC-Q-TOF-MS） 、气相色谱-质谱（ GCMS） 等。在建立中药谱-效相关关系方面，有多种统计学方 法，包括相关分析、主成分回归分析、典型相关分析、多元线 性回归分析、灰色关联度分析、逐步回归分析、聚类分析、偏 最小二乘回归分析等［6］。
Liu 等［2］通过对气血并治方不同化学部位进行化学分析 和活性筛选，建立了筛选气血并治方主要活性成分的谱效关 系研究方法，确定了气血并治方的主要活性成分，包括柚皮 素、橙皮素、藁本内酯、洋川芎内酯 A、伞形花内酯等。
Nie 等［3］研究了白芷指纹图谱和药理活性的谱效关系， 结果发现白芷指纹图谱中的成分可以分为 3 组，其中，白芷 镇静和镇痛作用与化学成分组 2 相关，抗炎和解热等作用与 化学成分组 3 有关。何前松等［4］研究了疏毛吴茱萸不同提 取物指纹图谱与缓解家兔离体肠平滑肌痉挛的相关性，建立 了谱效关系，结果发现醇提物保留了传统水煎液的药效，进 一步研究鉴定了醇提物指纹图谱中的 8 个化学成分，包括吴 茱萸碱、吴茱萸次碱、绿原酸及其异构体、槲皮素-3-O-β-D-半 乳糖苷、去氢吴茱萸碱、14-甲酰基二氢吴茱萸次碱和柠檬苦 素。林珊等［5］采用谱效关系方法研究了太子参细胞毒作用 的活性成分，结果发现太子参的细胞毒作用与环肽类化合物 有关。
［稿件编号］ 20120907013 ［基金项目］ 江苏省自然科学基金项目（ BK2011135） ； 江苏省企业博 士集聚计划项目、江苏省高校优势学科项目（ ysxk-2010） ； 南京中医药 大学中药学一级学科开放课题项目（ 2011ZYX2-013） ［通信作者］ * 蔡 宝 昌，教 授，博 士 生 导 师，研 究 方 向 中 药 炮 制 学， E-mail： bccai@ 126. com ［作者简介］ 秦昆明，博士研究生，研究方向中药炮制机制，E-mail： qinkm123@ yahoo. com.，江苏 南京 210046)
［摘要］ 指纹图谱技术是现代中药研究的关键技术之一，谱效关系研究是指纹图谱研究的高级阶段，通过对指纹图谱和 药效作用进行分析，揭示指纹图谱和药效作用的相关性，进而应用于中药研究。谱效关系在中药研究中具有多方面的应用， 包括单味药和复方药效物质研究、组分配伍研究、炮制机制研究、药效作用预测研究以及工艺优化研究等。该文对谱效关系 在中药研究中的应用进行了系统综述，指出了目前谱效关系研究中需要注意的几个问题，并且展望了谱效关系的研究前景。
HPLC GC-MS HPLC HPLC HPLC HPLC HPLC HPLC HPLC HPLC HPLC HPLC GC-MS UPLC HPLC HPLC
抗真菌作用 抗肿瘤作用 解热作用 抗炎活性 活血化瘀作用 镇静催眠活性 A375 细胞抑制作用 全血黏度、凝血时间 抑菌、抗肿瘤活性 抗氧化活性 胰岛素抵抗活性 抗胃癌活性 血管活性 抗菌活性 环氧酶抑制活性 抗超氧阴离子活性
中药谱效学（ 谱效关系） 是在中医药理论现代研究的基 础上，以中药指纹图谱为基础，以效应学为主要内容，应用生 物信息学方法，建立中药指纹图谱与中药疗效关系的一门学 科［1］。中药谱效关系研究的目的就是通过指纹图谱与药效 作用的相互关系研究，揭示中药所含的化学成分与药效之间 的相互关系。近年来，国内外学者探索建立了谱效关系的研 究模式，研究过程包括采用适合的分析方法构建中药指纹图 谱，并对指纹图谱中的成分进行分析； 建立适合的药效评价 模型，获取药理学数据； 采用数据处理技术将指纹图谱数据 和药理学数据进行关联、分析，结合中医药专业知识，建立有
年来，国内外专家采用谱效关系的现代研究方法进行中药研 究，取得了系列研究成果。 2. 1 单味药药效物质基础研究 单味药谱效关系研究中， 多以不同产地或不同提取方法制备的中药为研究对象，进行 指纹图谱研究，同时进行药效学研究，通过采用多种统计分 析方法进行数据处理，建立相应的谱效关系，进而确定单味 中药中的主要活性成分或药效物质（ 表 1） 。 2. 2 复方药效物质基础研究 复方谱效关系研究中，多以 不同厂家、不同配伍组合或不同提取方法制备的复方为研究 对象，进行指纹图谱研究，同时进行药效学研究，通过采用多 种统计分析方法进行数据处理，建立相应的谱效关系，进而 确定复方中的主要活性成分或药效物质（ 表 2） 。 2. 3 组分配伍研究 组分配伍研究是近年来逐渐形成的中 药研究模式之一，是在方剂配伍配伍规律研究的基础上形成 和发展起来的。组分配伍既可以提高中药疗效，又有利于创 制现代中药。谱效关系研究可以应用于组分配伍研究，揭示 组分中药的药效物质，并可以筛选更好的组分配伍组合。
吴宏伟等［42］研究了丹参成分组合与抗氧化活性间的相 关性，采用 LARS 回归算法，按照均匀试验设计-药效试验-数 学建模（ 模型验证） 程序，得到丹参素钠、原儿茶醛、咖啡酸 3 种成分不同组合与清除自由基活性的关系，优选了丹参组分 配伍的抗氧化活性。李振坤等［43］ 采 用 谱 效 关 系 的 方 法 研 究 了川芎成分组合与血管活性的关系，得到阿魏酸、丁基苯酞、 藁本内酯 3 种成分不同组合与血管活性的关系，优选了川芎 组分配伍的血管活性。杨鸿等［44］ 以甘草总黄酮、银杏叶提 取物、淫羊藿总黄酮和黄芪总苷 4 种有效组分为研究对象， 采用 LARS 回归算法和综合权重分析方法，按照均匀试验设 计-药效试验-数学建模（ 模型验证） -综合药效评价程序，进行 4 个中药组分不同配伍剂量体外清除自由基和多环芳烃的 研究。结果发现 4 种组分的最佳配伍组合为甘草总黄酮-银 杏叶提取物-淫羊藿总黄酮-黄芪总苷 （ 1 ∶ 0. 254 5 ∶ 0. 007 6 ∶ 0. 011 5） ，说明谱效关系研究方法是进行组分配伍筛选评价 的有效方法。 2. 4 中药炮制机制研究 中药炮制前后临床疗效发生了很 大改变，说明炮制前后物质基础也发生了改变，这种改变可 能是量变也可能是质变。揭示中药炮制前后成分变化与药 效变化的相关性是中药炮制机制研究的重要内容。因此，在 中药炮制 机 制 的 研 究 中，谱 效 关 系 研 究 可 以 起 到 重 要 的 作用。