方剂类方现代研究
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第二节 基于药味-药对-方剂-类方渐进剖析探讨类方衍化的思路

方剂组成不是药物的堆砌,也不是将药效相加,而是依据病情需要,在辨证立法的基础上,按照一定的组方原则,选择适当药物组合。方剂配伍是在君臣佐使理论、药性配伍理论等指导下遣方用药。药对与方剂的关系研究是方剂配伍规律揭示的重要途径。药对的组成方式是两药药性在某种程度上的吻合,以药对为切入点开展方剂配伍规律研究是一个较新的研究方向和有效途径。

一、基于药材-药对-基本方-类方的方剂组成结构与衍化关系

方剂配伍蕴涵着病证-结构-剂量-物质-功效五要素关联规律。因此,从药材、药对、基本方/方剂、类方逐层深入,并结合病证、结构、剂量、物质、功效等因素,层层递进地开展方药研究,才能更深层次地揭示类方的共有规律与各异性。针对方剂类方组成结构的复杂性及其表征临床功效的物质组分和整合效应特点,以药味、药对、基本方、类方组成结构及其衍化关系的揭示为切入点,建立适宜于方剂类方功效物质成分群在体内外动态变化及其代谢特征的多元集成分析方法技术,结合生物信息学等方法建立了适宜的多变量分析数学模型和药物相互作用的评价方法等,揭示经典方剂类方的功效物质及其配伍衍化特点,为方剂类方复杂功效物质的阐明提供示范性研究与实践。

例如围绕四物汤类方及其组方药对与药味,在中医药理论指导下运用现代科学技术与方法,开展较为系统的基础研究工作,建立从药材-药对-方剂/基本方-类方为研究主线、以方剂五要素为核心的类方体系现代研究模式和技术体系,探讨药对生物效应、物质基础、作用机制与方剂及类方之间的关联关系,为从组方基本单元入手揭示方剂配伍的科学内涵提供了一条新的途径(图2-1)。

图2-1 基于药材-药对-基本方-类方的方剂类方研究模式

二、基于方-证-病的类方组成结构与衍化特点

类方是方剂研究的重要形式,古往今来类方的衍化极其复杂。类方是在临床实践的历史发展过程中,在基本方基础上根据辨证原则进行一系列加减衍化而形成的系列方。通过以方类方,对主要组成药物或主要配伍关系相同、组方结构相似的一类方剂进行较为系统的分析研究,进一步理解方剂理法证治的思想。通过基本方与衍化方的对应关系,可推其演变,求其法度,掌握类方的配伍变化规律。中医方剂类方研究体现了中医方-证-病结合的研究特色,针对方剂研究的复杂性和整体性特点,以系统论思想与复杂性科学理论为指导,在深入分析中医历代文献和临床应用特点的基础上,以系统生物学、生物信息学等方法和手段,探索类方方-证-病相关联的现代研究思路,揭示其复杂效应物质-生物效应-配伍规律的共有规律与各异性,为现代方药研究提供新的研究途径、研究思路与方法借鉴。

例如以治疗妇科血瘀证痛经的四物汤类方为例说明方-证-病的相关性,基于四物汤类方治疗妇科血瘀证的临床实践和传统与现代医学对妇科血瘀证痛经发病机制的认识,探讨方-证-病的相关性(图2-2)。

三、从方剂药对基本单元探讨类方配伍特点的研究思路

药对是临床上常用的相对固定的两味药物配伍形式,是方剂组成的核心和基本结构,是连接中药和方剂的重要桥梁,具有组成相对简单便于展开科学研究的优势。药对的组成具有一定规律和丰富的科学内涵。

药对配伍与方剂关系密切,药对配伍作用研究对于方剂配伍规律研究具有引导价值,药对配伍理论可在一定程度上说明方剂配伍关系。药对配伍作用及其与方剂作用的关系研究有助于剖析方剂配伍机制及其治疗疾病的作用机制。

图2-2 基于方-证-病关联的四物汤类方研究思路与逻辑关系

1.药对配伍组合的理论基础

药对是方剂配伍的最小组方单元,是中医临床用药的优效性组合,是历代医家长期医疗实践的经验总结和精华所在。它依据中药药性(四气五味、升降沉浮)等配伍理论形成的两味药相对固定、相辅相成或相反相成的有机组合,形成方剂的配伍基础。药对配伍组合的临床应用学术渊源,上溯《神农本草经》之七情,两药配伍效应上便记载药“有相须者,有相使者,有相畏者,有相恶者,有相反者,有相杀者”。在运用方式及禁忌上,经文建议“当用相须、相使者良,勿用相恶、相反者”。而在使用有毒药物时,经文则曰:“若有毒宜制,可用相畏、相杀者,不尔,勿合用也。”这一药对应用原则言简意赅,指导了千百年的中医从业者,在临床应用中发挥着积极的作用。

《伤寒论》中药对应用体现了仲景适证化裁、灵活加减的用药特点。据统计,东汉张仲景,《伤寒论》《金匮要略》中载有药对147对。由《雷公药对》与后来的《桐君药录》合订而成的《药对》,其主要内容为“论其佐使相须”。南北朝时期出现的《徐之才药对》在《雷公药对》的基础上,对药对的组成法则增加了“性毒相反”,亦可谓是完善药对理论的一种有效补充。

《施今墨对药》详细地介绍了近代名医施今墨临床常用药对,包括每对药的组成、单味功用、伍用功能、主治病症、常用剂量及临证经验。施氏继承和发扬并重,有其独创的药对组成法则:①相互协助以增药力;②相互制约而展其长;③两药合用另生其他作用;④有沟通作用。近代名医秦伯未在《谦斋医学讲稿》中曾言:“……这种药物的配伍,主要是前人经验的积累,有根据,有理论,不是随便凑合的。通过适当配伍,能加强药物的效能,扩大治疗的范围,值得我们重视。”

可见,药对是古今医家长期医疗实践的经验总结,具有丰富的内容和奥妙的内涵,有待深入研究与应用。对其进行整理使之赋予现代科学内涵,是一项重要而又意义深远的工作。

2.药对配伍组合特点及现代认识

依据药对配伍原则,两药配伍后在药效上起到相互促进、相互制约、相互依赖、相互转化的作用。现对两药配伍组合作用特点及其现代认识进行归纳分析,为现代研究提供有意义的引导。

(1)协同增效的配伍组合特点:

两药味在性味、功能上相似,配伍后可促进原有疗效的增强,表现在药对功效优于其中任一单味药。活血化瘀药对配伍多属此类,如乳香配没药,乳香辛苦性温,气香窜,偏入气分而善于调气,止痛力强。没药苦平,气淡薄偏入血分,而长于散瘀,破血力大。二药合用,气血并治,相得益彰,功增效宏。桃仁配红花,桃仁苦甘而平,入心肝、大肠经,有破血祛瘀、润燥滑肠之功;红花辛温,入心肝经,有活血通经、祛瘀止痛之功,二药皆有活血化瘀之力,同入心肝二经,然红花质轻升浮,走外达上,通经达络,长于祛在经在上之瘀血,而桃仁质重沉降,偏入里善走下焦,长于破脏腑瘀血,相须配伍后,祛瘀之力增强。

(2)药对配伍组合协同增效的现代研究:

研究表明柴胡、白芍配伍后具有解痉作用与镇痛作用;桂枝、白芍配伍后具有镇痛、抗炎作用,且桂枝、白芍配伍后在镇痛作用方面具有协同作用。金银花、连翘配伍前后抗炎、解热活性研究结果表明:金银花、连翘单用水煎剂抗炎作用不明显,金银花-连翘药对1∶1抗炎作用最强;解热作用的研究表明除连翘单用水煎剂外,金银花和银翘药对不同配伍比例的水煎剂对酵母菌致热大鼠均具有明显的解热作用,退热作用持续至给药后2小时,尤以金银花-连翘药对1∶1的解热作用效果最明显,提示两药配伍后抗炎、解热活性增强。当归-川芎不同配比药对挥发性成分与其抑制小鼠离体子宫平滑肌收缩效应的相关性评价结果表明:不同配比当归-川芎药对挥发油对小鼠离体子宫收缩效应强度不同,以当归-川芎(2∶1)效应最佳。

血府逐瘀汤中川芎-赤芍药对合用及单用对大鼠高脂血症的影响结果表明,两药合用及单用均可明显降低血清胆固醇、甘油三酯及低密度脂蛋白水平;但两药合用可显著降低高脂大鼠血清中丙二醛活性,增加一氧化氮的释放,而川芎和赤芍分别单用则无影响,提示两药在抗氧化及保护血管内皮细胞功能方面产生协同作用。又如复方丹参方是经过多年临床实践验证有效的治疗冠心病的方剂,其中丹参-三七药对发挥了主要的药效作用;利用冠脉结扎犬造成急性心肌缺血模型对方中丹参和三七的最佳配比进行了实验研究,结果表明,丹参、三七配伍后的效用强于各单味药物,且配伍存在最佳比例,尤以10∶6、10∶3两组的作用为突出。二妙散由黄柏和苍术组成,两者一清一燥,两者配伍后对于细胞免疫应答所致的炎症反应有抑制作用,且协同作用显著。

乳香-没药药对不同配比对无水乙醇致小鼠胃溃疡的保护作用结果表明:乳香组、乳香-没药(3∶1)组、乳香-没药(2∶2)组、乳香-没药(1∶3)组和西咪替丁片组均能显著降低无水乙醇致胃溃疡模型的溃疡指数,提高溃疡抑制率,具有显著性差异。其中乳香-没药(2∶2)组作用最强,说明乳香-没药配伍抗无水乙醇致胃溃疡作用存在最佳配比。

(3)药对配伍组合对有效成分的影响研究:

白芍与柴胡不同比例配伍对有效成分煎出的影响结果表明:白芍配伍柴胡,芍药苷煎出量均高于白芍单煎,平均提高12.68%,其中白芍与柴胡2∶1配伍比例芍药苷煎出量最大,说明白芍配伍柴胡有利于芍药苷煎出。研究表明黄连与肉桂配伍后,黄连各生物碱成分明显下降,在不同的配伍比例中肉桂含量越高,黄连各生物碱含量降低越大。大黄-附子药对不同配伍比例大黄中化学成分(大黄酚、大黄素、大黄酸、芦荟大黄素和大黄素甲醚)的总体变化差异明显,配伍比例1∶1时与单味大黄的化学成分含量总体差异最大。红花-甘草共煎煮后产生的化学成分动态变化进行研究表明:红花与甘草配伍后出现化学成分含量明显变化的有两个成分,即甘草查耳酮A和甘草查耳酮B。该研究印证了红花与甘草配伍后共煎煮的化学成分不同于单味药化学成分的简单加和,在配伍后共煎煮过程中发生了化学成分的变化,各成分由此产生不同于单味药化学成分简单加和的相互比例和各自的浓度范围。

黄连、吴茱萸两药配伍时对挥发油成分的影响结果表明,在挥发油鉴定的50种成分中,两药配伍后多数低分子量的挥发油含量有所下降,部分挥发油含量增幅显著,同时有少数成分存在于单味药水提液中而在共煎液中几乎未能检测到,另有个别成分存在于共煎液中而在单味药水提液中几乎未检测到。该研究提示黄连-吴茱萸药对配伍后挥发油成分的变化,在煎煮过程发生了增溶作用以及可能存在一定的化学反应导致个别成分发生改变,为该药对配伍规律的研究提供了一定的实验依据。黄连中主要化学组分溶出率的变化规律结果表明:8种组分中1种组分的溶出率保持相对稳定;6种组分与黄连比例成线性关系;另外检出1种新组分,它与黄连比例成非线性关系。黄芩与柴胡不同比例配伍对有效成分煎出的影响结果显示,黄芩配伍柴胡时其黄芩苷煎出量均比黄芩单煎高,平均提高15.3%,其中黄芩与柴胡以2∶1配比时黄芩苷煎出量最大,说明黄芩配伍柴胡有利于黄芩苷煎出。

吴茱萸-当归药对中主要成分随吴茱萸当归配比变化呈现一定的溶出规律,吴茱萸与当归的9个配伍比例中,随着吴茱萸比例的增加,阿魏酸溶出率逐渐增高,以6∶4配伍组含量较高,且其后含量增加趋于平稳,与《金匮要略》温经汤配伍比例相符合。

(4)药对配伍组合对有效成分生物利用度影响的研究:

肉桂与当归配伍后对当归中阿魏酸生物利用度的影响结果表明:阿魏酸在小鼠体内的药代学过程符合一室模型,肉桂与当归配伍后中阿魏酸的平均相对生物利用度为提高。肉桂复方与单药当归的CmaxAUC0-∞存在差异,而tmax无差异。该研究提示温里药肉桂与活血药当归配伍,能提高当归主要效应成分阿魏酸的生物利用度,从效应成分生物利用度的角度揭示了活血温里药配伍的科学内涵。药对配伍对黄连中盐酸小檗碱的药代动力学进行研究,结果显示,黄连和药对配伍均能使盐酸小檗碱单体的吸收加快,消除加快。房室模型拟合分析,发现盐酸小檗碱单体、黄连、黄连药对三者均为一房室模型,即体内分布过程没有显著性差异。黄连总碱大鼠小肠吸收特性及黄连肉桂配伍对黄连总碱小肠吸收的影响结果表明:黄连水煎液中总碱成分具有与小檗碱类似的P-糖蛋白底物转运特性:总碱在大鼠小肠的摄取和转运具有浓度及时间依赖性;总生物碱的转运明显受到转运方向的影响,从浆膜面到黏膜面的转运明显大于从黏膜面到浆膜面。黄连与肉桂在一定配比范围内,黄连总碱的小肠吸收呈现明显增加趋势,以黄连总碱为指标,两者配伍对黄连总碱的吸收存在最佳配比关系,提示小肠吸收和药物间化学反应共同影响黄连-肉桂药对的配伍作用。

3.药对配伍组合在方剂配伍中的作用研究

该方面的研究是方剂配伍规律揭示的重要落脚点,但目前真正开展该方面研究工作的相对较少。裴妙荣等对酸碱药对“大黄-黄柏”的酸(碱)性成分在大黄硝石汤中的变化规律进行了探讨,通过系统研究大黄附子汤中酸性成分与碱性成分的配伍变化情况,探求酸碱对药间的相互影响及在方剂中的变化规律,并推断大黄酸与乌头碱形成复盐的结构等。目前关于药对在方剂配伍中的影响,包括对化学成分影响、效应变化的影响、药对对全方作用的贡献和意义,以及药对在方剂配伍中的作用机制研究涉及较少,而正是这些内容决定着方剂配伍科学内涵的科学诠释。因此,应重视药对研究,尤其是重视药对配伍在方剂配伍中的地位和作用,从单味药-药对-基本方-类方逐层深入地阐明方剂配伍规律与作用机制。

药对是中医临床特殊的用药形式,它遵循药性特征、依据配伍理论形成了相对固定、相辅相成或相反相成的有机组合。如七情(相须配伍:相互协同以提高疗效;相使配伍:主辅配伍以提高疗效;相杀相畏配伍:相互制约其毒性等),性味(寒热配伍、辛苦配伍、酸甘配伍等),以及升降沉浮、表里散敛、补泻动静等。药对组成简单却具备配伍的基本特征,体现了中医遣方用药的特色优势,具有内在的组合变化规律与丰富奥妙的科学内涵。

针对药对各个层次包括药对配伍、组合规律、临床应用等的理论研究,通过分析古代医家运用药对的临床经验,探讨古代医家用药用方的特点及药对相辅相成、相反相成的作用规律;同时,应用现代科学技术从多层面、多角度对药对组成结构、剂量配伍、物质基础、生物效应等进行关联研究,揭示药对的配伍作用及机制,寻求发挥最佳作用的用药剂量比例,以更好地发挥药物的治疗效果,更有利于指导临床用药、减毒增效,以深化中药七情相须、相使等配伍关系;通过药对在方剂中的地位和关联关系探讨,客观认识和深化理解方剂配伍规律,有利于提高中医临床用方用药的准确性和有效性。因此,我们应基于中药药性理论,遵循药对七情和合配伍原则,采用现代数据挖掘技术分析归纳药对配伍及组成规律的科学内涵;借助现代生物学、药理学等多学科方法和手段开展组成药味、药对配伍效应与效应物质的关联研究;运用生物信息学、化学、生物学、计算机分析技术等阐明中药药对组成结构-剂量配伍-物质基础与功效的关联规律,以及药对在方剂中的贡献与作用机制。

四、基于药物相互作用的类方协同增效研究思路

1.方药配伍相互作用及其机制研究策略

中药的合理配伍是组成方剂的基础,中药通过配伍组合,发挥协同增效(功效拓展或增强)或配伍减毒(减轻或消除副作用)等作用。类方是药物组成上具有相似性的方剂的集合,类方研究的关键是要抓住类方之间的相似性与差异性。没有相似性,也就无所谓类方之“类”,而差异性正是类方中每一具体方剂的个性。类方的研究既要阐明其相似性这一规律性的东西,又要比较各方的差异,还要揭示造成这些相似性和差异性的根本原因,即类方主治类群的相似性和差异性,以及类方如何随主治证候的细微差别而进行细微调整的规律。药物相互作用研究为此类研究提供方法。

在药物相互作用研究中,一般先体外试验预测相互作用的可能性,后体内试验进一步确证药物相互作用的结果,其重点是药动学研究。与多数化学药物相比,中药的多组分、多靶点特性决定了药物相互作用及其机制更为复杂。中药成分复杂,且受产地、采收、加工、炮制、煎煮等多种因素影响,使得药味性质发生变化或药效发生改变。中药配伍后,药效成分在体内发生量和质的变化,影响其疗效和主治证候。配伍对体内过程的影响表现在:改变药效物质的药代动力学行为;影响药效物质的代谢途径,产生不同的代谢产物;诱导和抑制药物代谢酶,从而显著改变药物的药理活性。此外,基于细胞和分子层面研究方药配伍主要是为了揭示其配伍效应变化的相关机制,是合理设计配伍给药的方案和获得最佳疗效的关键。

因此,基于药物相互作用,从中药物质基础、药效学、药动学、细胞分子生物学不同角度揭示方药配伍相互作用及其机制,对类方元之间的相似性与差异性的揭示具有积极的价值(图2-3)。

2.药物相互作用与方药配伍的关系

配伍是中医用药的基本形式。“药有个性之所长,方有合群之妙用”,恰当地说明了配伍是药物的综合性能,而这一综合性能的基础是药物“个性之特长”,亦即 “药物的偏性”。药物的偏性包括性、味、归经、升降沉浮及有毒无毒等方面。中药配伍过程中药物之间可能会产生相互作用,药物的这些相互作用有些是有利于治疗的,有些则不利于治疗。药物配伍后发生相互作用,若出现减毒增效作用,则正是我们所希望的;而若出现疗效降低或毒性反应而影响治疗,甚至危及患者安全的,则属配伍禁忌,在临床用药过程中应特别注意。

图2-3 方药配伍相互作用及其机制研究策略

(1)协同作用:

即两种或两种以上药物合并使用,能使药物原有的作用增强。协同作用又可分为相加作用和相乘作用。相加作用是指两药的作用等于两药单独作用之和,而相乘作用则表现为两药的作用大于两药单独作用之和。药物的协同作用在临床上具有重要意义,例如四物汤中补血药与活血药配伍,补血而不滞血,和血而不伤血,临床尤宜用于血虚血滞之证。实验研究证明该方具有改善外周血象、促进骨髓造血、升高肝/脾指数、促进血管生成、改善红细胞膜ATP酶活力的综合效果;同时也对妇女特异性生理物质具有影响,可不同程度地降低血瘀模型的全血黏度、红细胞沉降率、血细胞比容、延长凝血酶时间(TT)等;同时可以改善妇女内分泌紊乱的情况。

据证而成的四物汤方剂系统是一个涉及药味、剂量、剂型加减变化的开放系统,其化裁均为在养血和血基础上以血虚、血结、血闭、血寒、血热、行血、止血酌情增减。血虚兼有血瘀之证者,常加以活血化瘀药,如延胡索、桃仁、红花等。血虚兼有气滞证者,常加以理气药,如香附、陈皮等药物。血虚兼热邪或热毒之证者,常加以清热解毒药,如选用黄芩、黄连、栀子、金银花、连翘等药物。此外,若血寒,经期腰腹疼痛,可酌加炮姜、桂枝、吴茱萸、枳壳、香附、桑寄生、续断等药物。若气虚而不摄血,可加党参、黄芪、白术。但类方在总体效应上具有共同点,如香附四物汤、桃红四物汤、芩连四物汤均具有不同程度的改善血液流变性、抑制二磷酸腺苷(ADP)、血小板活化因子(PAF)诱导的血小板聚集作用以及抗凝血酶活性等,其作用机制与调控血管内皮细胞分泌的相关因子ET、NO、PGI2等密切相关,对活血化瘀有协同增效作用。

又如二妙丸、三妙丸、四妙丸、四妙加味方为一组类方,二妙丸由黄柏、苍术组成,治疗下焦湿热证;瘀偏重者,加牛膝,成三妙丸;湿偏重者,再加生薏苡仁,成四妙丸。四妙中苍术苦温燥湿,黄柏苦寒,入下焦而祛湿热毒邪,牛膝活血化瘀通络,且能补肝肾强筋骨,薏苡仁祛湿热而利筋络。现代药理研究表明:该类方中祛湿药对降尿酸起重要作用;清热药对抗急性痛风炎症起重要作用。黄柏清热解毒效应物质基础在二妙、四妙加味方中含量增加,在三妙、四妙方中减少,与二妙丸类方的功效相关。二妙、四妙加味方临床用于炎症急性期,三妙、四妙用于炎症慢性期,临床应用三妙、四妙方中黄柏的用量少于二妙方,以减弱清热抗炎的功效。苍术燥湿物质基础在三妙、四妙方中有所增加,与加强活血利湿的功效相关。

(2)拮抗作用:

两种药理作用相反的药物同时使用,使作用减弱或消失,称为拮抗作用。中药“七情”中相恶、相畏、相杀的配伍就是利用药物之间的相互拮抗来减少毒副作用或降低乃至丧失原有的功效。药物间产生拮抗作用的原因一方面可能是因为药物之间的相互作用,改变了药物的理化性质,从而降低了药物的药理活性;另一方面,药物也可通过影响机体对药物的吸收、分布、代谢或排泄过程,从而降低或消除其他药物的作用。如麻黄与石膏配伍,麻黄的药理作用就受石膏的影响。麻黄→机体产热增加→皮肤血流量增大→散热(出汗)。麻黄+石膏→机体产热减少→皮肤血流量减少→肾血流量增大(利尿)。

(3)增加毒性或副作用:

某些药物合用后,能增加毒性或副作用,则不宜配伍使用或慎用。中药“十八反”“十九畏”配伍禁忌即属此类。研究表明瓜蒌、白及、半夏、贝母与乌头配伍后由于对CYP3A和CYP1A2的抑制作用减缓了毒性成分乌头碱的代谢速率并提高其血药浓度,产生心脏和神经系统的毒性,与抑制CYP1A2、CYP3A1酶活性和抑制转录后蛋白质表达有关。研究证实甘遂可能通过诱导大鼠CYP2E1的表达与活性上升,促使其所含的前致癌物质和前毒物转化为致癌物和毒物,导致对机体的毒性作用。海藻、大戟、甘遂、芫花与甘草配伍后甘草酸通过核受体PXR产生对CYP3A的诱导作用,受PKC途径调节,诱导CYP3A的mRNA表达和酶活力。药物配合应用的情况是复杂多样的,临床上应根据病情需要酌情处理,并应注意因配伍引起的不良反应或毒副作用。

五、基于现代生物学的类方功效与效应机制研究思路

近年来随着对系统生物学、生物网络、药物作用靶点与生物网络关系研究的不断深入,对药物微观作用机制有了更为深刻的认识,发现许多单一化学成分、具有明确靶点的化学药物从生物调控网络的角度是多靶点的。中医方剂所含功效成分复杂,多种功效成分通过多途径、多环节和多靶点表现出综合或整合效应,其作用机制亦十分复杂。因此,基于系统生物学、网络生物学以及“Omics”等学科领域前沿进展,本课题组提出从临床病证特点的角度出发,基于现代生物学方法探讨类方功效-生物效应机制的研究思路,以阐释方剂复杂系统与人体复杂系统的相互作用、功效特点与整合调节作用机制。

1.中医临床病证特点与现代生物学相结合的类方功效与机制研究意义

中医方剂是中医药防治疾病的主要临床用药形式,中医方剂的临床疗效与作用机制、功效与功效物质基础、中医病证的现代生物学基础等均亟待集成多学科领域的现代科学方法和技术,以此系统的阐释中医药防病治病的科学本质。

课题组基于临床回归临床的指导思想,提出从临床病证特点的角度出发,基于现代生物学方法探讨类方功效-生物效应-作用机制的研究思路。通过采用现代科学方法和技术如分子生物学、药理学、植物化学、生物信息学、计算机技术等,构建能够体现中医药复杂作用特点、病证结合的生物效应评价模型、方法和技术体系,规范、有效地服务于中医临床,促进合理用药,为国内外相关研究提供了技术支撑和研究示范。

应用现代生物学方法和技术,尤其是能够反映整体思想的组学、生物网络等,可对中医药防治疾病的整合效应进行科学的、综合的表征与评价,获得多层次信息,以科学认识中医药的效应及效应机制,有助于阐明方剂配伍组方原理与功效表征的作用机制,为提高临床疗效和指导临床合理用药提供重要的科学依据。利用最新的分子生物学方法和技术,从微观角度揭示方剂功效成分群作用于机体病证的分子靶标、调控的信号通路等,以及与整体效应的关联性等,从而实现从微观到宏观的研究思路,探索中医药现代化研究的思路,提高我国中医药研究水平。

2.基于病证结合动物模型的类方研究

中医证候动物模型是连接中医临床和中医药现代研究的桥梁与纽带,是深化证候物质基础认识、阐明中药方剂作用机制不可或缺的技术环节。而方证相应理论为中医证候的现代研究提供了理论支撑,通过方证相应和以方测证反映方与证相关联的必然性,为疾病的中医方证研究提供方法学支撑。方证的对应关系有助于发现方与证相对应的现代病理、生理模型与药理学的结合点,从而构建客观反映临床病证特点的病证结合动物模型。

自20世纪60年代以来,对中医证候模型研究进行了广泛的探索,取得了一定的进展。中医动物模型已涉及八纲辨证、脏腑辨证,建立了百余种证的动物模型,形成了证候动物模型研究思路如病因型模型、症状型模型、病理型模型和病因病理叠加型模型等。然而,证候动物模型的不足使得中医证候本质研究进入了瓶颈。目前,病证结合动物模型的创建尚处于试验性、探索性阶段,尚缺少标准的模型评价体系。

课题组依据传统医学对疾病证候的认识以及现代医学对疾病发病机制的认识,构建了与证候、疾病相关的证候动物模型、疾病动物模型和病证结合动物模型;构建了与病证相关的整体、组织器官、细胞、分子水平生物模型。其评价指标体系包括与病证相关的各层次水平的多指标体系,包括了神经-内分泌-免疫系统(N-E-I)的相关病理因子,为系统地揭示中医方剂防治疾病的功效、功效物质以及作用机制提供了客观的评价体系。

依据传统医学对不同证候原发性痛经的认识以及现代医学对原发性痛经的发病机制的认识,构建了与血瘀证相关的模式生物证候模型,评价指标体系包括血液流变学、内分泌激素水平、致炎因子、疼痛指标等;构建了与痛经相关的整体、组织器官、细胞、分子水平生物模型。效应评价体系包括神经-内分泌-免疫-血液系统(N-E-I-B)生物网络中相关的病理因子。建立的相关生物效应评价技术平台主要包括:①以补血活血功效相关的评价体系,包括与血瘀证相关的血液流变学评价方法(在体动物子宫微血流评价、体外抑制ADP/PAF诱导的血小板聚集评价等)、血虚动物模型等。②与痛经相关的效应评价体系,包括整体动物原发性痛经模型、离体子宫收缩评价平台、COX-2酶抑制剂筛选评价模型、离体卵巢细胞增殖及对雌激素影响的评价模型、对雌激素报告基因的调控分子模型、T淋巴细胞生长特异性免疫功能评价模型、巨噬细胞吞噬功能非特异性免疫功能评价模型等。③与炎症相关的效应评价体系(整体动物炎症模型、体外抗自由基反应评价等)。

3.基于神经-内分泌-免疫系统的类方作用机制研究

随着现代生命科学研究的迅速发展,医学界对人体生理功能整体调节方式的探索备受关注。神经内分泌免疫网络(neuroendocrine-immune network,NEI)在整体水平上调节机体的正常生理功能,对于维持机体稳态具有重要意义,这一医学理念与中医药整体观、辨证观以及平衡观不谋而合。神经内分泌系统与免疫系统之间通过共有的信号分子和受体实现信息传递,构成复杂的神经内分泌免疫网络,在整体水平维持机体的稳态。

研究证实,中医经典方剂、单味中药或中药单体成分对NEI调节网络具有整体调节作用,如六味地黄丸、补中益气汤、肾气丸、左归丸、右归丸、逍遥散、四逆散、柴胡加龙骨牡蛎汤等对NEI调节网络均具有调节作用。目前,研究较为集中和深入的生物碱类、黄酮类、多糖类以及皂苷类等中药单体成分如人参皂苷、枸杞多糖等,也被证实可通过对NEI调节网络的调控而发挥抗应激损伤的效应。因此,神经内分泌免疫研究将有助于阐明病证的发病机制,为疾病的防治提供新思路并揭示中医方剂的作用机制。

本课题组基于方剂类方体系多成分、多靶点的作用特点,提出类方体系作用于神经-内分泌-免疫网络的不同层次、不同环节的整合调控及作用机制的研究思路。例如,通过四物汤及其衍化方用于不同证型原发性痛经较为系统的生物学研究,发现四物汤类方养血活血功效主要表现为调节血液系统、内分泌系统及免疫系统的功能,阐释了“女子以血为本”所表征的系列生物学指标及其科学内涵,阐明四物汤及其衍化方调控下丘脑-垂体-卵巢-子宫轴的生物学机制。

当归芍药散通过调节神经-内分泌-免疫网络而间接影响下丘脑/垂体内分泌中枢的效应物质基础研究,发现当归芍药散的功效成分群及其影响机体产生的生物大分子对离体培养的下丘脑/垂体细胞分泌GnRH、LH、FSH的影响,明确了当归芍药散调节神经内分泌作用的可能机制;并揭示当归芍药散直接或者通过NEI网络间接影响下丘脑/垂体的功能,从而调控机体的内分泌功能的机制及效应物质。

因此,基于神经-内分泌-免疫网络探讨方剂类方的效应物质基础及作用机制具有重要意义,也为研究调节神经内分泌系统功能的中医方剂类方研究提供了新的思路和方法。

4.基于组学方法和技术的类方功效-生物效应机制

方剂具有多组分、多靶点、代谢途径复杂等特点,其作用机制复杂多样,是方剂研究的难点也是热点。随着系统生物学、组学方法技术的迅速发展,各种组学方法和技术引入到中医药研究中来,为方剂类方的生物效应、作用机制及其作用靶点的揭示与阐明提供了重要的技术支撑,对于阐释方剂类方方-证-病相应的科学内涵具有重要意义。

人类基因组计划完成之后,生命科学研究的热点已逐渐从解析生命的全套遗传信息转移到基因的功能和几个“组学”研究,如以基因、mRNA、蛋白质、代谢产物为研究对象的基因组学(genomics)、转录组学(transcriptomics)、蛋白质组学(proteomics)、代谢组学(metabolomics)等,并进一步提出系统生物学概念,系统生物学包括转录组、蛋白质组和代谢组学分析等分子生物学研究,涉及数学分析、计算机应用、模型建立和仿真等诸多方面的研究内容。组学主要包括基因组学、转录组学、蛋白质组学及代谢组学,其研究标志着后基因组时代的到来。同时,组学技术的应用也促进了中医药研究的发展。

系统生物学是通过对细胞所有组分的定量描述从而在系统水平上了解生命活动的一门新型交叉学科。它以功能基因组学和蛋白质组学为基础,以各种经典和新萌生的技术为重要工具,包括实验观察和数学建模的反复迭代过程,通过数学模型来描述和预测生物系统的动态行为。

蛋白质组学是系统生物学的重要基础和组成部分之一,它与传统的蛋白质化学不同之处在于它是在生物体或其细胞的整体蛋白质水平上进行研究,从机体或细胞的蛋白质整体活动来阐明生命活动的基本规律。蛋白质组学在证候实质、中医方剂作用机制等方面应用较为广泛,并取得了一定的研究进展。证候整体、即时和动态的复杂特性与新兴蛋白质组学的特征尤为相似,两者之间有着某种内在联系和对应关系。蛋白质组学为科学地解释中医理论实质提供了可能,成为连接现代医学和传统医学相互关系的纽带。

代谢组学(metabonomics)的兴起从系统层面提供了将多层次、多维度数据进行整合分析、用现代科学语言表述中医药特性的方法。代谢组学通过检测和量化一个生物整体代谢过程随时间变化的内在规律,建立内在和外在因素影响下,整体代谢的变化轨迹,反映某种病理/生理过程中所发生的一系列生物事件,从而发现其生物学本质。代谢组学已应用于评价实验动物模型和外源物产生的一系列代谢过程和作用机制、靶器官的效应、组织损伤等方面,其应用涵盖疾病诊断、新药研发、模型识别和确证研究、新生物标志物的发现、新药筛选、安全性评价和作用机制以及中医证候本质研究等。

5.基于生物网络信息的类方整体调节作用机制

网络是复杂生物系统的表现方式,网络的复杂性本质上就是“关系”的复杂性。现代中医药研究中,不少学者曾对NEI、分子网络调节和细胞因子网络等问题进行了思考和研究,提示中医药现代研究需突破单生物学指标的局限,充分考虑机体内部复杂的相互联系。近年来系统生物学的兴起,海量数据获取技术如组学,尤其是计算分析能力和系统建模等方法的迅速发展,给生物网络赋予了丰富的、实质性的内涵,并迅速成为国际生命科学与医学研究新的热点。

2004年Barabasi等提出了“网络生物学”,同年Cell首次刊登了人类的蛋白质相互作用网络。系统生物学以建立可预测、可预防和个体化的新的医学诊疗体系为目的,其中基因表达调控网络、蛋白质-蛋白质相互作用网络、信号转导网络以及代谢网络等生物网络的研究则是阐释系统的重要途径。同时,计算与实验相交融的系统生物学研究策略和生物信息学方法,在生物网络的研究中正发挥着越来越主要的作用,成为生命科学和医学研究从“还原论”走向“系统论”以及从“描述性”转为“预测性”的一个重要标志。

李梢等提出了从生物网络的角度探索“病”与“证”,“证”与“病”是中西方观察生命与健康的两种理论与经验体系,两者难以直接拼合。若从生物系统及生物网络的角度切入研究,则有可能为“病”与“证”的衔接提供桥梁,并促进两者各自的发展。在生物网络的层面上,“病”与“证”有互通之可能。此外,从该角度还可分析方剂中所蕴含的协同作用及其作用机制。

例如,课题组基于代谢组学与生物网络信息探讨了四物汤类方用于不同证候原发性痛经的作用途径与作用机制,揭示了妇科血瘀证原发性痛经的体内代谢机制,以及类方干预机制,从小分子代谢水平体现方-证-病相应,为临床诊治及创新中药新药研发提供了重要依据与参考(图2-4)。

图2-4 基于“组学”的类方生物体内作用机制分析框架图

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