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行业新闻

2019-04-09基于药效物质基础的熟地黄质-效评价研究进展

基于药效物质基础的熟地黄质-效评价研究进展
原创: 杜 珂,秦雪梅 中草药杂志社
 

地黄系玄参科植物地黄Rehmannia glutinosa Libosch. 的新鲜或干燥块根。《中国药典》2015年版[1]收载了地黄(鲜地黄、生地黄)及其炮制品熟地黄,其生熟之品性味功效迥异。鲜地黄性寒,味甘苦,具有清热生津、凉血止血之功效;生地黄是鲜地黄经过烘焙至约8成干而成,性寒,味甘,具有清热凉血、养阴生津之功效;熟地黄是生地黄经过酒炖或蒸制而成,性温,味甘,具有补血滋阴、益精填髓之功效。三者之间药性迥异[2]归因于在加工炮制过程中其化学成分种类和含量发生变化。

地黄的炮制加工方法[3]始载于南北朝雷敩的《雷公炮炙论》,炮制方法发展至今,由最初的2次蒸晒发展到九蒸九晒,再从单一辅料(酒)的炮制演变至多种辅料(酒、砂仁、茯苓等)的反复蒸制,直到现行标准又简化为一次性蒸制和酒炖,熟地黄制法各异,主要为加工方法和所用辅料、蒸制次数及时间等方面的不同。传统九蒸九晒地黄炮制品[4]不仅具有“黑如漆,亮如油,甘之饴”的优点,而且在炮制中借黄酒行散之力以增强熟地黄通血脉、补血的功效;同时地黄通过反复蒸晒,使其厚重之气得以散失,克服了湿腻之性,增强了补益的功效。现今大都仍遵循“光黑如漆,味甘如饴”的质量评价标准,以“九蒸九晒”为达到炮制终点的制作要求和理想状态,同时还需符合“太过则性味发酸”的准则[5]。为保证熟地黄的质量稳定性,必须建立科学完备的质量评价体系,《中国药典》2015年版鉴别项下以薄层鉴别毛蕊花糖苷来鉴别熟地黄,含量测定项下以毛蕊花糖苷质量分数不少于0.020%为限量,评价方式较为单一。近年来,国内外学者在熟地黄的化学、药理、炮制等方面做了大量研究工作,为熟地黄的质-效评价奠定了基础。为更加明确熟地黄的药效物质基础,全面揭示熟地黄炮制的科学内涵,本文通过查阅文献,对熟地黄化学成分、药理作用、炮制研究进行综述,并展望了结合效应代谢组学,从化学、药理、不同炮制程度等角度全面评价熟地黄质量,以期为熟地黄的质-效评价和炮制终点的确定提供新的思路。

1  熟地黄炮制前后化学成分变化

地黄经炮制后化学成分发生了一定的变化,开展熟地黄化学成分的相关研究是探究其多种药理作用的基础,也是从化学角度探索熟地黄质量评价方法的前提。

1.1  环烯醚萜及其苷类化合物

地黄中环烯醚萜及其苷类化合物[6]主要有梓醇,乙酰梓醇,益母草苷,地黄苷ABCD,地黄素等。地黄中的地黄苷AD的含量比熟地黄高,梓醇为鲜地黄中含量最高的环烯醚萜苷,在加工炮制后其含量有所下降。据报道[7]9次蒸晒后,熟地黄中益母草苷、密力特苷的含量降低,梓醇和桃叶珊瑚苷含量急剧降低。

1.2  苯乙醇苷类化合物

地黄中苯乙醇苷类成分[8-10]主要有毛蕊花糖苷、红景天苷、焦地黄苯乙醇苷D、焦地黄苯乙醇苷A1、焦地黄苯乙醇苷、异地黄苷、purpureaside Cdarendoside Bdecaffeoylacteoside、氢化阿魏酸、对羟基苯乙醇松果菊苷、异毛蕊花糖苷等。经过加工炮制苯乙醇苷类成分易水解,故多存在于生地黄中,熟地中含量较少。如毛蕊花糖苷在地黄中的平均含量依次为鲜地黄>生地黄>熟地黄。

1.3  糖类化合物

地黄中的糖类成分占地黄较大比例,分为单糖、寡糖(低聚糖)和多糖。各种糖类成分在鲜地黄、生地黄和熟地黄中含量亦不相同,多糖含量[11]:鲜地黄(90.298.6 mg/g)>熟地黄(65.9 mg/g)>生地黄(31.350.5 mg/g)。鲜地黄及生地黄中含量最高的寡糖为水苏糖[12],而炮制后熟地黄中水苏糖含量明显降低。因生地蒸制过程中水苏糖以脱果糖为主,生成甘露三糖,故熟地黄中的寡糖以甘露三糖为主。据报道[13],棉子糖和蔗糖、毛蕊花糖炮制后含量降低,蜜二糖、甘露三糖、果糖和葡萄糖含量增加。

1.4  呋喃醛衍生物

呋喃醛衍生物在炮制后含量明显上升,5-羟甲基糠醛(5-HMF)在地黄中的平均含量依次为熟地黄>生地黄>鲜地黄[12]。研究发现其他呋喃醛衍生物5-(α-D-glucopyranosyl)-2-furancarboxaldehyde5- GMF)、5-(α-D-glucopyranosyl-(16)-α-D-glucopy- ranosyloxymethyl)-2-furancarboxaldehyde5-GGMF)仅在熟地黄中检测到,生地黄中检测不到,被认为是快速区分生、熟地黄的标志物[6]

1.5  微量元素

生药炮制是一个微量元素的转移过程[14],一般认为,离子交换态和碳酸盐结合态的微量元素易溶出,易被生物体吸收利用;而氧化物结合态、有机结合态和残渣态的微量元素比较稳定,难以被生物利用[15]。生地黄中微量元素含量顺序为CrFeAlCuZnMnSrCoPb[12]。熟地黄中微量元素含量顺序为FeAlCuZnMnSrCrCoPb。生地黄炮制成熟地黄后[16-17]FeMnCuZn元素的含量都有所增加。加酒与不加酒炮制的熟地黄,微量元素含量顺序基本一致。熟地黄中SrMn的溶出率略降低,而Cu的溶出率有所增高,水炖熟地黄较酒炖熟地黄中ZnAlFe的溶出率稍高。

加工炮制过程可致地黄中多种化学成分发生质和量的改变,主要集中在环烯醚萜及其苷类、苯乙醇苷类、糖类、呋喃醛衍生物、微量元素等物质。这些化学成分的变化是导致熟地黄药性改变的物质基础。

2  熟地黄活性成分药理作用

地黄经炮制后其性由寒转温,其味由苦转甘,其功效由清转补,以滋阴补血、益精填髓为主。近年来,相关学者在熟地黄活性成分的药理作用方面做了大量的研究,为进一步明确熟地黄的药效物质奠定了基础,通过总结分析近年文献,对熟地黄炮制后变化较大的活性成分的药理作用进行综述。

2.1  对血液系统的影响

熟地黄中地黄苷AD有滋阴、补血、降血糖的作用[18-19],梓醇有降血糖的作用[20-21]。熟地黄多糖对气血双虚小鼠外周血血细胞状况和血清粒-巨噬细胞集落刺激因子水平均有显著改善作用,可促进机体的造血机能;对血虚模型小鼠白细胞计数(WBC)、红细胞计数(RBC)、血红蛋白(HB)、血小板(PLT)的保护作用优于熟地黄非多糖部分和熟地黄水煎液,熟地黄多糖为其补血有效部位[22-23]。研究发现水苏糖和甘露三糖[24-25]能显著促进骨髓细胞的增殖,具有补血活性,还有降血糖、降血压、调血脂的作用。果糖也表现出较好的造血作用[26]5-HMF对镰状细胞贫血症和改善血液流变学方面具有一定的疗效[27-28]。熟地黄中Fe元素含量较高,可能与其补血功效有关。

2.2  对免疫系统的影响

地黄苷A[18,29]、毛蕊花糖苷[2]、异毛蕊花糖苷和松果菊苷等具有免疫调节作用。熟地黄多糖[30]可促进细胞凋亡,并有一定调节免疫的作用。5-HMF通过抑制免疫BALB/c小鼠的Th2型免疫反应,抑制总免疫球蛋白EIgE)和卵清蛋白特异性IgE的上调,从而达到抗过敏的效果[31]。从熟地黄中分离得到的2,5-二羟基苯乙酮(DHAP)对脂多糖刺激大鼠巨噬细胞引起的炎症反应具有抑制作用[32]

2.3  对中枢神经系统的影响

梓醇、毛蕊花糖苷、松果菊苷[33-36]都被证实具有良好的神经保护作用。熟地黄多糖能够延缓异烟肼致惊厥的发作潜伏期,减少动物死亡数,提示熟地黄多糖对中枢神经系统具有抑制作用[37]。熟地黄有效成分甘露三糖可保护大鼠海马神经细胞免遭高浓度皮质酮的损伤,通过调节学习记忆信号转导途径中的重要蛋白糖皮质激素受体(GCR)、脑源性神经营养因子(BDNF)、血清和糖皮质激素调节蛋白激酶(SGK)的表达,从而改善高浓度皮质酮致学习记忆功能退化[38]。水苏糖也有保护神经活性[2]5-HMF可阻断东莨菪碱诱导的大鼠学习缺陷并增强认知功能;保护大鼠海马神经细胞免遭高浓度皮质酮的损伤,通过调节学习记忆信号转导途径中的重要蛋白P-synapsin I的表达,在延缓学习记忆功能退化方面发挥作用[39-40]

2.4  肾保护作用

梓醇[41-42]、毛蕊花糖苷[43]有保护肾脏的功能,地黄苷C、桃叶珊瑚苷、野菰酸、红景天苷均有保肝活性。甘露三糖有抗肝损伤活性[2]5-HMF可以通过调节蛋白激酶R样内质网激酶-真核翻译起始因子PERK-eIF2α)信号通路保护半乳糖(GalN/肿瘤坏死因子TNF-α)损伤的肝细胞免受内质网应激诱导的细胞凋亡,这表明5-HMF可能是治疗肝病药物的候选者,可显著改善酒精诱导的肝细胞凋亡和脂肪变性[44-45]

2.5  其他作用

梓醇有抗胃癌、抗氧化损伤作用[46-47],毛蕊花糖苷具有保护卵巢功能的作用[48]。熟地黄多糖能促进肿瘤细胞的凋亡,并有很好的抗氧化作用[49]。有研究证明,水苏糖、甘露三糖和棉子糖对喉癌细胞和肺癌细胞的生长均显示出一定的抑制作用,其中水苏糖和甘露三糖的作用较强[2]。果糖等低聚糖还有润肠通便的作用[50]5-HMF能够缓解氧化损伤所导致的红细胞溶血,具有抗氧化活性;还可诱导黑色素瘤A375细胞凋亡,在癌症化学预防中具有潜在的应用价值;可抑制大鼠脑缺血再灌注损伤;还是脂肪生成强有力的抑制剂和成骨细胞生成的增强剂,其可能是熟地黄发挥抗骨质疏松作用的成分之一[51-54]

综上所述,熟地黄活性成分对血液、免疫、中枢神经系统均显示出药理作用,并有肝、肾保护活性等,由于中药多成分、多靶点、协同作用的特点,炮制后其药理作用的变化尚不能确定具体是哪些成分的增减所导致的,笔者推测可能是由于炮制后成分群比例发生变化造成其药理作用产生变化。综合熟地黄24种主要活性成分的现代药理研究,依据文献方法[55],采用Cytoscape软件构建基于主要药效作用的熟地黄化学物质基础网络(图1)。

3  不同炮制程度熟地黄的质-效评价

3.1  熟地黄炮制过程中化学成分的动态变化

生地黄苦寒清热,炮制成熟地黄后则变成甘温滋补。对其炮制过程中化学成分的动态变化的研究有利于监测炮制过程、确定九蒸九晒的炮制终点及对不同炮制程度熟地黄的质量进行动态监测与评价。

3.1.1  利用红外光谱(FTIR)和正交试验法对炮制终点的确定  樊克锋等[56]利用FTIR对酒炖熟地黄进行炮制过程和炮制终点的评价分析。结果表明15 h时各项指标趋于稳定、特征化。(1)性状变化:颜色完全变黑;(2)谱图特征:双强峰(10571 026 cm−1)、阶梯组峰(817797777 cm−1)、777特征峰及二阶导数谱峰(819800778 cm−1)等特征化稳定;(3)量化指标:相关峰面积比值持续降低,在15 h时拐点明显且趋于稳定。张静等[57]采用L9 (34正交试验设计,以5-HMF、毛蕊花糖苷、还原性糖、水浸出物含量及性状评分为指标筛选熟地黄的炮制工艺。结果表明最优炮制工艺条件为加黄酒量40%,反复9次蒸制、每次蒸制6 h70 鼓风干燥。

3.1.2  利用高效液相色谱(HPLC)法对炮制过程中物质变化的动态监测  孟祥龙等[5]基于HPLC探讨炮制辅料黄酒对九蒸九晒得到的熟地黄的化学成分动态变化的影响。结果显示,随蒸晒次数的增加,清蒸法与酒炖法制得的熟地黄中梓醇、益母草苷、毛蕊花糖苷、水苏糖、蔗糖、棉子糖均减少;5-HMF、果糖、葡萄糖、甘露三糖均增加。在古法熟地黄九蒸九晒的炮制过程中,炮制辅料黄酒对炮制品的质量存在显著影响,且清蒸法与酒蒸法均在第346次蒸晒所得熟地黄的相关物质的量呈现出较大的波动性。

钟恋等[58-59]应用统计质量法分析电子舌的传感器响应值,结合HPLC法发现地黄蒸制法九蒸九晒时随着炮制程度加深,蒸晒4次后梓醇和毛蕊花糖苷含量明显下降。而5-HMF在蒸晒第29次过程中含量明显增加。地黄苷AD在整个炮制过程中含量逐渐减少。葡萄糖在第1次蒸晒时含量就明显增加,最后1次蒸晒含量有下降趋势。果糖在蒸晒第4次时含量增加明显,蒸制69次时含量有明显下降趋势。相关性分析表明地黄炮制过程中颜色变化与梓醇、毛蕊花糖苷、5-HMF、地黄苷A、地黄苷D均有显著的相关性。“气味特征”变化与梓醇、毛蕊花糖苷、5-HMF、地黄苷A、地黄苷D、葡萄糖均有显著的相关性。“味觉特征”变化与梓醇、5-HMF、地黄苷A、地黄苷D均有显著的相关性。结合“性状”及内在成分聚类分析结果表明,地黄清蒸炮制过程中蒸晒5次为其炮制性状达到火候标准的“拐点”。

3.1.3  利用代谢组学技术对炮制过程中代谢物和标志物的研究  代谢组学的技术平台主要有核磁共振技术(NMR)、气-质联用(GC-MS)及液-质联用(LC-MS)等,并结合多元统计等方法,较为符合中药整体性的特点。

Liu[60]采用LC-MS对生地黄和酒炖制熟地黄中目标糖进行定量分析。结果表明水苏糖和蔗糖可能是区分生地黄和熟地黄的合理标记。Chang[61-62]GC-MS联用技术、主成分分析(PCA)统计学方法,对地黄“九蒸九晒”过程的159次蒸晒过程和生地黄的代谢物质进行了分析。结果表明随着蒸制次数的增多,梓醇和水苏糖的量逐渐减少。PCA分析结果表明5个蒸晒循环后,结果趋于稳定,差异变小。经过1H-NMR、傅里叶红外-质谱联用(FT-MS)、多元统计分析结果表明,梓醇、棉子糖和水苏糖含量在炮制过程中逐渐下降,而单糖(包括半乳糖和葡萄糖)在炮制后含量逐渐升高,代谢物的谱图随加工周期的不同而逐渐变化。差异在第5个处理周期后变小。Zhou[7,13]采用基于UPLC-PDA-QTOF-MS/MS的非靶标中药次生代谢物组学及基于整合HPLC (C18)-UVHPLC (NH2)-ELSDHPGPC-ELSD多维色谱的靶标中药糖组学方法,从整体上探寻“九蒸九制”对地黄次生代谢物组和糖组的变化规律。9次蒸制后,密力特苷的含量降低,梓醇和桃叶珊瑚苷5次蒸制后几乎检测不到。蒸制过程中苯乙醇苷类化合物含量呈波动性变化。在地黄蒸制过程中,5-HMF含量先大幅上升后略有下降。前4次蒸制,总寡糖含量呈下降趋势,随后趋于稳定。水苏糖、棉子糖和蔗糖第1次蒸制后,含量急剧下降,5次蒸制后,几乎检测不到,而蜜二糖和甘露三糖急剧增加,随着蒸制时间的延长含量趋于平稳,果糖和葡萄糖含量也有所增加。6次蒸制后,熟地黄整体品质趋于稳定和均一。在此基础上从生地黄及蒸晒6次和9次的熟地黄的化学物质组中挖掘出14个化学标志物,分别为苷类(地黄苷ABD和毛蕊花糖苷)、呋喃醛衍生物(5-HMF及其单糖苷和二糖苷)、单糖(果糖、葡萄糖)、寡糖(蜜二糖、蔗糖、甘露三糖、棉子糖及水苏糖)和多糖等成分。

3.2  不同炮制程度熟地黄的药效和机制研究

随着代谢组学的发展,中药整体质/效评价方法有了新的进展。中药效应代谢组学可表征内源性代谢产物组及其在中药干预下的变化,以评价中药的整体生物学效应[63]

有研究[64]整合效应代谢组学和经典药效指标,从内源代谢干预层面阐明不同炮制次数对熟地黄药效的影响。用环磷酰胺和乙酰苯肼诱导血虚大鼠模型,比较在血虚状态下,模型鼠分别灌服生地黄(RRR0)、蒸晒6次的地黄(PRR6)、蒸晒9次的地黄(PRR9)水煎液后的药效差异,结果表明三者补血强度趋势为PRR6PRR9RRR0PRR9RRR0能显著回调的生物标志物(P0.05)主要涉及戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化(pentose andglucuronate interconversions)和鞘脂代谢(sphingolipid metabolism)通路,而PRR6除上述通路外,还涉及乙醛酸和二羧酸代谢(glyoxylate and dicarboxylate metabolism)通路。而在用左旋甲状腺素钠诱导的肾阴虚大鼠模型中,三者滋阴强度趋势为PRR9PRR6RRR0PRR6能显著回调的生物标志物(P0.05)主要涉及鞘脂代谢通路,RRR0主要涉及戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化通路,而PRR9除涉及上述通路外,还包括色氨酸代谢(tryptophanmetabolism)通路。效应代谢组学分析结果表明,蒸晒9次的熟地黄滋阴效果较好,而6次蒸晒后的熟地黄补血效果较好,并找到了其可能涉及的代谢通路,但相关的研究还较少,关于不同炮制程度熟地黄的其他药效研究未见报道。

借助红外、液相、核磁、质谱等检测手段和代谢组学策略对熟地黄的炮制过程进行动态监测,熟地黄中的化学成分在蒸制5次或6次达到拐点,后趋于稳定,效应代谢组学结果表明,9次蒸晒的熟地黄滋阴效果较好,6次蒸晒后的熟地黄补血效果较好,为临床上针对不同用药目的选择不同炮制程度的熟地黄提供了依据。

4  结语与展望

古法熟地黄炮制过程大都要求“九蒸九晒”,并以“色黑如漆,味甘如饴”为性味标准来判断炮制终点。借助现代研究手段,有关学者对熟地黄的药效物质基础做了大量研究,炮制后环烯醚萜类、苯乙醇苷类、糖类、呋喃醛类等成分发生了变化,含量升高的成分主要为多糖、甘露三糖、5-HMF等,对血液、免疫、中枢神经系统和肝脏等均有药理作用。

熟地黄经常与其他药味配伍使用发挥其功效[65]。常见的复方有六味地黄丸、龟龄集、定坤丹等。如熟地黄常与当归配伍以更好地发挥其滋阴补血的功效,熟地黄与山茱萸配伍能更好发挥其保护肝肾的功能,熟地黄与人参配伍,益气补血养阴,气血双补,阴阳兼顾。临床上,中药大都以组方发挥疗效,把握熟地黄常见药对的一般配伍规律,有利于更好地发挥熟地黄的功效,进一步阐明龟龄集[66]等中药组方的内涵。但对于不同炮制程度的熟地黄对于药对、组方的药效影响研究还较少,如龟龄集等古方为保证优良药效大都采用古法九蒸九晒,这是对古法炮制工艺的传承,但其科学内涵亟待阐明,可通过建立动物模型,给予含不同炮制次数熟地黄的龟龄集复方,结合效应代谢组学,对不同炮制程度的熟地黄进行整体、全面的质/效评价,进而揭示炮制内涵,确定在组方中熟地黄的炮制终点,优化炮制工艺。

中药具有“整体性、多靶点、协同性”的特点,仅仅从化学层面出发对药材进行质/效评价,不能对中药的复杂体系进行科学诠释,不能体现出中医药复方的优势。结合效应代谢组学,探究不同炮制程度熟地黄对经典组方的贡献程度,从化学、药效等指标对熟地黄的质/效进行评价,进一步明确熟地黄的药效物质基础,为客观诠释地黄传统炮制工艺的科学内涵和创新工艺优化提供科学依据,为中药饮片传统炮制工艺的继承和创新研究提供新思路和新方法。

参考文献(略) 

来  源:杜  珂,高晓霞,王  锋,王佩义,秦雪梅. 基于药效物质基础的熟地黄质-效评价研究进展 [J]. 中草药, 2019, 50(6):1477-1484.