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【973成果展】中药药性理论相关基础问题研究

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中药药性理论相关基础问题研究立足中医原创思维和认知规律,以寒热药性为主线,以功效为核心,以物质基础、生物效应、信息表达为重点,结合古今文献记述和临床应用,运用多学科知识和方法,从传统学术体系研究、共性规律综合研究、有限范围还原研究三个方面,基于系统层次和多维视角探讨中药药性特征信息的识别方式、关联关系及其表达规律,对药性理论进行微观分析基础上的宏观回归与还原研究,最后综合集成,梳理共性,总结规律,初步揭示药性理论的科学内涵。


报告全文由如下七个部分构成:一、项目概况;二、项目假说及解决的关键科学问题;三、项目研究目标、研究内容、研究思路及技术路线;四、项目主要成果;五、项目成果的创新点与先进性;六、项目实施效果;七、项目管理经验。


以下内容节选自报告的第四部分。


梳理了历代文献,对药性内涵作出新的诠释,阐明了药性理论的构建原理


1.对药性内涵作出了新的诠释


通过文献梳理并结合现代研究成果,对药性的科学内涵作出了新的诠释:药性是中药作用于机体产生的生物效应的综合表达,取决于中药物质成分及其组合关系,显现于特定的机体状态,可概括为本原药性和效应药性。本原药性是中药固有的、取决于种质与环境等的客观属性,具有相对静态、隐性的特征;效应药性是对中药作用于机体产生的效应的主观认知,具有动态、条件显性的特征。本原药性是效应药性的基础,效应药性是本原药性在特定条件下的表达。


历代医家对于药性的认识不一,从其内涵与外延看,有泛义药性、广义药性、狭义药性之别;从应用角度看,有自然药性、变异药性、炮制药性、调剂药性、配伍药性之异。这与医家对药性概念内涵的理解与认识角度不同有关。药性是中药临床应用的基础和核心,是中药区别于其他种类药物的突出标志。各种药性知识有机统合,构成了内涵丰富的药性理论。中药药性理论是源于博物传统的学术体系,是在特定的历史文化背景下,以中医理论为指导,总结中药应用实践,高度概括形成的理论,存在固有的发生构建模式,强调整体联系,注重综合效应,有其独特的认知规律和表征语言,具备突出的民族性、地域性和历史传承性。


中药药性理论是一个庞大复杂的知识体系,其中,寒热药性理论是中药药性理论的核心。中医认识和治疗疾病,均以阴阳为纲。疾病无论多么复杂,均可以阴阳统之,概括为寒热二证。在治疗上,虽然方法众多,但必须遵循“寒者热之、热者寒之”的基本原则,“疗寒以热药、疗热以寒药”。因此,无论中药药性属性多么复杂,寒热是其最核心的属性。故《本草经集注》指出:“其(指药性)甘苦之味可略,有毒无毒易知,惟冷热须明。”


2.首次阐明了药性理论的发生原理和构建模式


研究表明,中药药性理论的发生构建存在以下特点:


(1)个药定性是基于证候-功效-药性基础上的分类推理模式;


(2)理论形成是基于无序实践经验基础上的总体认知模式;


(3)回归还原于中医学理论体系的过程是基于逻辑贯穿与同一化改造模式。因此,中药药性理论的发生构建是群体性的而非个体性的,是同质性的而非异质性的,是关联性的而非孤立性的。


思维方式、理论基础和诊疗实践是中医学术体系构建的三大基石。其中,思维方式对理论构建模式的形成起着支配作用。中医学传统理论构建原理的独特性,是由中医学思维方式和诊疗实践的独特性形成的。基于天人合一的认知理念,以阴阳学说作为说理工具,并贯穿于中医生理、病理、诊断、治疗等环节,始终从宏观整体角度把握和分析问题,是中药药性理论发生与构建的基本原理。


中药药性理论的发生、发展并不由主观意愿决定,关键取决于是否经得起实践检验。理论的价值,取决于对已有实践所能解释的深度和广度,以及对临床实践的指导意义和可重复性。理论源于实践,由于临床实践经验总是在不断地增加和积累,因此,原有的中药药性理论总是要被不断地修正、完善,其所反映的规律将越来越趋近于本质。在中药药性理论的历史演进进程中,临床实践的能动性最强,最富有活力,是中药药性理论发生、发展的根本推动因素。


3.基于药物法象原理,构建了植物类中药性状-寒热药性系统评价与统计模式识别模型,实现了依据性状对植物类中药进行寒热药性识别


法象,即法自然之象。运用药物的外在表象解释药物奏效原理,是中医认识药性的传统方法之一。宋代《圣济经》列药理篇,强调“物生而后有象,象后而有滋,本乎地者味自俱,本乎天者气自彰。”并具体分析了形色气味法象之理。在实际运用中,药物的法象包括范围很广,举凡形态、颜色、质地、生境、习性等,均可作为释药依据。


项目组以《中华本草》为文献依据,选取性状特征描述翔实、临床常用且具有代表性的1725种植物药(寒性药1067种、热性药658种)为研究对象,通过系统文献研究,对其寒热属性进行了界定,利用Access建立数据库,分析了寒热药性与功效主治、原植物性状、药材性状的关系。以523个基原性状为预测变量、以寒热药性为响应变量,做偏最小二乘回归分析(PLS),建立偏最小二乘识别模型。对1725种中药做识别回代,寒性组和热性组的识别正确率分别为88.66%、93.62%,整体识别正确率达到90.55%。在此基础上,基于训练样本中1380种植物药建立偏最小二乘识别模型,对测试样本中1345种中药进行药性预测分析,寒性组与热性组的识别正确率分别为82.14%、85.91%、整体识别正确率达到83.77%。根据对模型交叉验证、外推预测和模型合理性的比较研究,结果表明,本模型不仅能够实现药性的正确识别,还可确定基原性状与药性关系的方向和密切程度,初步实现了依据植物类中药性状辅助对其寒热药性进行系统评价和识别。


证实了表征药性的“寒”、“热”物质是客观存在的,揭示了其生物效应表达特征及其规律性,回答了中医理论中关于药性的关键学术问题


1.基于不同中药组群的研究,证实了寒热药性物质基础特征信息及其表达规律在一定层次上客观存在。创建了植物类中药寒热药性-物质成分统计模式识别模型,实现了基于物质成分特征信息的寒热药性识别和预测


遵循宏观把握与微观探索相结合的原则,采用多层次、多手段、多方法、多成分的整体研究方法,针对寒热药性植物类中药组群,分别对初生物质、次生物质、无机成分进行了分析测定,运用UV、IR、NMR、HPLC、HPCE、GC、GC-MS等多元谱学方法综合分析了30味寒性、30味热性植物类中药的物质基础,全面获取物质成分信息,从全成分角度探讨中药物质成分与寒热药性的相关性。


由于各种化学图谱的测量原理、数据形式不同,且中药未知成分多,因此,中药图谱数据呈现高维灾难、非线性、高度相关、分布特征不明确等问题。为此,项目组采用现代统计模式识别技术,在完成了数字化信息识别的基础上,采用穷举建模策略,首次建立了基于多元谱学数据的中药寒热药性统计模式识别模型和网络生物学模型,确定了表征和预测中药“寒”、“热”成分(判别系数)和“寒”、“热”程度(判别得分)的特征药性参数,初步实现了基于物质成分信息的植物类中药寒热药性特征信息(CHMP-markers)的识别,并可利用药性特征标记评估已知药性药物的特征和预测药物的药性。


统计模式识别模型和网络生物学模型的研究结果表明,表征中药药性的“寒”、“热”物质是客观存在的,但无论“寒”或“热”药,其内均同时含有“寒”、“热”物质,“寒”、“热”物质在质和量上的配比组合关系是其整体药性表征和显现的前提和基础。某一种物质成分或某单一药效作用均不能表征中药的整体药性。


2.揭示了寒热中药对寒热证模型动物影响的效应特点和作用规律,构建了基于正常动物和寒热证模型动物的中药性-效关系表征体系


筛选10味寒性、10味热性植物类中药,进行对正常大鼠的寒热效应研究。应用多元方差分析结合偏最小二乘回归法(PLS),分析了寒、热药性中药对正常动物影响的效应,结果表明:(1)寒热中药对正常动物具有寒热效应,表现为不同的作用特点。热性中药可提高趾温、肝细胞能荷,ATP酶活力等;寒性中药可降低趾温、肝细胞能荷,ATP酶活力等;寒性中药与热性中药相比较,明显呈现方向相反的效应,亦可表现为对同一指标影响程度的差异。(2)同类药性中药对寒热效应的影响存在程度差异。如附子与荜茇、胡椒均为热性中药,而附子能明显提高正常动物的寒热趋向、自主活动、肛温等,荜茇次之,胡椒再次之。(3)同一中药对正常动物寒热效应的影响具有一定的量效关系。(4)寒热中药对寒热证模型动物的影响存在规律性的生物效应特征表达谱系。采用数据挖掘技术对上述研究数据进行了综合分析筛选,构建了基于正常动物和寒热证模型动物的中药性-效关系表征体系。


3.首次完成了统计模式识别模型指导下寒热物质特征组群的提取,并对其进行了药效学验证,证明了寒热药性多元谱学分析方法和统计模式识别模型的科学性


选择附子、黄连的药性物质特征组群,进行了对模型动物寒热效应的影响研究。根据紫外光谱Fisher线性识别计算得分,附子乙酸乙酯提取部位热性程度最高,黄连氯仿提取部位寒性程度最高。药效学验证结果表明,附子乙酸乙酯提取部位热性效应最好,可明显改善模型动物虚寒状态;黄连氯仿提取部位寒性效应最好,对虚热模型动物代谢亢进状态改善最明显,与LDA识别结果基本一致。证实了以识别系数(测量中药寒热成分)和识别得分(寒热程度)为药性特征参数建立的LDA识别模型,不仅可以识别中药“寒”、“热”物质在化学图谱上的特征区域,而且可以预测中药的寒热程度。


采用PLS-DA方法分析了寒、热性中药的HPLC指纹数据,确定了表征中药药性的特征标记,提取吴茱萸、黄连寒热物质特征组群,进行了寒热效应验证研究。结果表明,黄连寒热物质特征组群治疗实热证动物、吴茱萸寒热物质特征组群治疗虚寒证动物的结果与HPLC-DA指纹图谱分析结果基本一致,证实了通过统计模式识别模型的识别系数,可以确定表征中药药性的特征标记,以及表征和测量中药“寒”、“热”成分的特征参数,从而佐证了药性物质特征组群的客观存在。


基于HPLC法的实验,以金银花为例,对不同产地、不同品种、不同采收期药材对药性的影响进行了实验研究,将其测试数据代入识别模型进行验证,结果表明,不同产地、不同品种、不同采收期虽对正品药材的物质成分有不同影响,但对其寒热药性属性无根本影响。


4.系统研究了平性中药的物质基础和生物效应机制,首次阐释了平性中药“体平用偏、双向适用、条件显性”的药性特征,初步揭示了平性中药药性本质的科学内涵


对10味典型平性中药所含化合物进行了分析,测定了其作用于寒、热不同血瘀证个体的药效成分和代谢产物;完成了选定的10味平性中药和5味寒性、5味热性对照中药微量元素的测定;选取传统药性记载明确的50味平性中药和50味对照非平性中药,每味中药再选取17种典型分子骨架特征和官能团用于表征各种有效成分的结构信息,利用支持向量机算法,采用交叉验证法进行算法评价,首次建立了化学成分、相关活性物质与平性中药药性间的非线性映射模型,初步揭示了平性中药的物质基础,并建立了可供查询的平性中药化学成分数据库。


研究了10味平性中药和5味热性、5味寒性对照药对实验动物微循环、血流动力学、血液流变学实验数据,分析了10味平性活血药对寒、热血瘀证模型大鼠cAMP、cGMP、ADP、5-HT、ET1等相关活性物质,以及NO/NOS系统、Ca2 /CaM系统、cAMP-PKA信号通路的影响,证实了所选平性活血药在瘀热互结证中能够降低血浆cAMP浓度,抑制PKA蛋白表达,降低血清Ca2 浓度;在寒凝血瘀证中能够升高血浆cAMP浓度,增强PKA蛋白表达,降低活性物质ET1的浓度,这些差异可能是其调节两种血瘀证病理状态的主要效应机制之一。


上述研究结果,证实中药寒热药性中间态(平正中和态)的存在,揭示了平性中药具有“体平用偏、双向适用、条件显性”的药性特征,可在不同的内环境下(寒证或热证)通过影响相关信号通路以调节机体平衡。这一结论对于揭示平性中药药性本质的科学内涵,解决历代存在争议的“平入性与平不入性”学术难题,阐释平性中药调治疾病的内在机理,有效指导和提高中医应用平性中药的临床疗效,具有重大的学术价值和理论意义。


5.以上研究对中药“一物二气”说和药性理论“寒、热、平”三性说等经典药性理论问题,作出了基于现代科学实验的新诠释


中药“一物二气”说自《神农本草经》即有记载。元代医家王好古指出:“有一药一气或二气者。热者多寒者少,寒不为之寒;寒者多热者少,热不为之热。或寒热各半而成温,或温多而成热,或凉多而成寒,不可一途而取也。”(引自《本草蒙筌》)一药多味,或者通行诸经,历来众口一词,从无异议。而一药可能有二气,则颇有争议。以上对寒、热、平性中药的相关研究,揭示了中药寒热药性产生的物质基础,即表征中药药性的“寒”“热”物质是客观存在的,但无论寒性药或热性药,其内均同时含有“寒”物质和“热”物质,只是“寒”、“热”物质成分种类和数量的不同组合才显示出了中药的整体药性。


药性理论“三性说”始见于《唐六典·尚药奉御》,提出“和药”时“必辨其五味、三性、七情,然后为和合剂之节。”并指出:“三性,谓其寒、温、平。”“三性说”以寒、温、平三分药性的主张,是对“四气说”的发展,认为平性中药多无寒温之偏的思想,也更有积极意义,与用药实际吻合。本项目受中医“入腹知性”传统认识及“体用理论”的启发,首次将中药药性划分为本原药性及效应药性,提出“平性”是中药四气中的一种特殊药性,具有“体平用偏”的药性特征。上述平性中药实验研究证明:平性中药是一类独立存在的,具有双向适用、条件显性药性特征,可在不同的内环境下(寒证或热证)通过影响不同的信号通路以调节机体平衡的药物。寒热药性与平性药药性本质及其内涵研究,用现代科学语言诠释了药性理论“三性说”,对于丰富和发展中药药性理论,促进中药学学科发展,具有重要意义。


发现并阐明了辛热散寒药、芳香开窍药的药性物质基础及其性效发生机制,从性味结合归经角度阐明了中药药性效应的特征表达规律


1.阐明了以神经-内分泌-免疫网络改变为基础的生物学效应与药物代谢酶活性指标的干预性变化是辛热散寒类中药药性表达的重要生物学效应机制


通过筛选多种虚寒、虚热状态动物模型,建立了虚寒状态诱导方案,明确了虚寒状态病理特征;同时,以辛热药药性表达的虚寒模型状态为主体,从临床类比验证、虚热模型佐证、药物治疗反证多角度进行了虚寒状态的界定研究;最后形成了虚寒状态评价体系,并对虚寒状态生物学实质开展了实验研究。对药性表达与机体状态相关科学问题进行了深入分析。以机体状态为依托,选取成分明确、性效关系清楚的附子、仙茅、肉桂作为示例辛热药,运用生化法、放免法和分子生物学等相关技术,从整体、组织器官、细胞、分子等层面,切入信号通路网络和药物代谢环境,考察了虚寒机体多个系统不同层次的40余项生理生化指标,深入分析了G蛋白耦联、酶耦联受体下游信号通路网络及其调控的CVP3A及P-gp变化,探讨了受试辛热药作用于机体状态所表现出的生物学效应,并对其可能的机制进行了进一步研究,以综合揭示辛热药药性的生物学效应表达机制。结果表明,在特定机体状态下,辛热类中药药性表达是以纠正不同机体状态神经-内分泌-免疫-物质代谢系统病理改变来实现的,不同状态机体作为辛热类中药药性表达的生物学载体,其信号通路网络介导的药物代谢环境改变,是入血成分性-效表达的分子生物学基础,以神经-内分泌-免疫网络改变为基础的生物学效应与药物代谢酶活性的变化是辛热类中药药性表达的重要分子生物学机制之一。


2.证实了芳香开窍类中药具有专属的“质-效-性”关联信息表征谱,其寒热药性表征的差异与不同病理状态和相应生理效应指标密切相关


立足于药性整体(四气、五味、归经、升降浮沉等),认为每类药具有其特殊的药性整体构架,呈现出特定的生物效应。其中,药味是基础,寒热药性是关键,归经是核心,共同表达特异性的效应规律。以此为指导,选择麝香、冰片、苏合香为示例药,以物质基础-生物效应-药性整体为研究路径,进行芳香开窍药药性综合研究。在芳香开窍类药物中,寒热药性与药味、归经密切关联。其中,以冰片为例,其能抑制中枢神经系统(镇静、催眠),降低正常麻醉大鼠心率和呼吸频率,降低模型大鼠体温、心率,呈现“寒凉”效应表征,与其他药物有别。研究结果表明:芳香开窍药的药性整体(“辛-心-浮-温/寒”),拥有其专属性的“质-效-性”关联信息表征谱;“辛-心-浮”为该类药药性整体基础构架;而寒热药性表征与病理状态有关,模型动物的体温、心率、血压、呼吸等生理效应指标可以表征寒温药性差异。机体的病理状态是影响寒热药性表达的前提条件,也是干预与其他药性“离合”的重要因素;寒热药性又是干预病理状态某一症或某种证型的关键药性。


3.发现了甘温归肝肾经、甘凉归肝肾经、辛温归肺经、辛凉归肺经、甘温归肺经、甘凉归肺经中药组群的药性效应存在特征表达规律


(1)甘温归肝肾经中药(菟丝子、海马)与甘凉归肝肾经中药(女贞子、龟甲):苯甲酸雌二醇致肾阳虚模型研究结果显示,这四味中药因归经、味相同而表现出相近的药理作用,通过甘温入肝肾经而改善肾阳虚之腰膝酸软、精神萎靡,调节蛋白失调;但因药性相反,对体温、甲状腺激素水平调节作用相反。


(2)甘凉归肝肾经中药(女贞子、龟甲)与甘温归肝肾经中药(菟丝子、海马):甲状腺片 利血平、甲状腺片2个肾阴虚模型研究结果显示,这四味中药因归经、味相同而表现出相近的药理作用,如均能在一定程度上改善肾阴虚之性欲失调;但因药性相反,在改善肛温、面温、甲状腺激素水平方面呈相反作用。


(3)辛温归肺经中药(白芷、豆蔻、紫苏)与辛凉归肺经中药(前胡、薄荷、菊花):复合因素(烟熏 冰水游泳 服用冰水)致肺阳虚模型研究结果显示,这六味中药归经相同,味辛、作用于肺经,均能改善肺阳虚之体征,调节肺功能;但因药性相反,在改善肛温、背温方面呈相反作用。


(4)辛凉归肺经中药(前胡、薄荷、菊花)与辛温归肺经中药(白芷、豆蔻、紫苏):烟熏 甲状腺片致肺阴虚模型研究结果显示,这六味中药归经相同,通过辛入肺经而改善肺阴虚之体征,调节肺功能;但因药性相反,在改善肛温、面温方面呈现相反作用。


(5)甘温归肺经中药(桂枝、核桃仁)与甘凉归肺经中药(南沙参、玉竹、麦冬):复合因素(烟熏 冰水游泳 服用冰水)致肺阳虚模型研究结果显示,这五味中药归经相同,通过甘入肺经而改善肺阳虚之体征,减少痰量,调节肺功能等;但因药性相反,在改善肛温、背温、背部血流量、甲状腺激素水平等方面呈现相反作用。


(6)甘凉归肺经中药(南沙参、玉竹、麦冬)与甘温归肺经中药(桂枝、核桃仁):烟熏 灌服甲状腺片致肺阴虚模型研究结果显示,这五味中药归经相同,通过甘入肺经而改善肺阴虚之相关症状;但因药性相反,在改善肛温、面温、面耳部血流量、甲状腺激素水平方面呈现相反作用。


建立并完善了一系列适于药性理论研究的技术方法,创新了药性研究方法学体系


1.创建了中药寒热药性物质成分指纹图谱测试和数据预处理分析方法


利用一种或几种已知成分无法表征中药药性的整体特征。通过对寒热药性的中药样本进行分析、测定,获取其尽可能全面的化学成分信息,进而通过数据分析和信息挖掘,寻找寒性、热性中药化学信息的共性规律,建立能反映中药药性整体化学信息的指纹图谱,是中药药性物质基础研究的前提。针对中药寒热药性物质成分指纹图谱的特殊性,采用多种方法反复实验优化,最终建立了一套适宜中药寒热药性物质成分指纹图谱分析的标准操作规范(SOP)和化学图谱数据的预处理方法。


基本方法包括(以HPLC指纹图谱为示例):(1)中药药性化学成分的提取效率优化:主要影响因素有粉碎粒度、提取时间、提取温度、醇浓度、提取溶剂种类、溶剂用量等;(2)中药药性化学成分的指纹图谱分析技术优化:主要影响因素有DAD检测器、色谱柱类型,流动相梯度、进样量、柱温等仪器条件。(3)中药药性成分特定检测波长信息优选:基于中药部分成分已知、大部分成分未知的现实,首先采用PCA-Fisher’s LDA统计方法,对61种寒热药物紫外光谱指纹图谱数据进行统计分析,确定了12个能反映寒热性中药化学信息的特征波长,即210 nm、227 nm、236 nm、242 nm、254 nm、268 nm、292 nm、312 nm、330 nm 、350 nm、375 nm、400 nm,从而使提取到的不同中药的HPLC指纹图谱信息使之既有特征性又有全面性。根据以上确定的HPLC指纹图谱的12个特征波长,提取61味中药在不同波长下的CVS特征数据,获取两大组39528000组数据点,为下一步统计分析奠定基础。(4)中药药性化学成分植物图谱信息数量处理优化:数据分箱、谱线平滑、基线校正、标准化、谱峰联配、提取量化。基于密码学原理,以穷举建模方法中的试验修正法为建模策略,根据中药药性化学图谱数据特点,对14种可能适宜的模型,采取回代验证、外推预测和交叉验证等方法对其进行综合评价,在此基础上,再采取统计模拟方法进一步评价各模型识别中药寒、热特征标记的能力,成功筛选出中药药性特征标记识别的适宜统计模式识别模型(PLS-DA模型)。结果表明,本方法充分实现了中药药性特征标记图谱数据的“可视化”采集与研究,采用此种方法处理相关化学图谱数据,可准确筛选出能够识别中药药性的特征标记,统计模拟与药效学验证均表明其具备切实的可行性。这为其他同类图谱数据处理提供了基本思路,也为分析其他生物样本图谱数据,进而深入研究中医复杂体系的相关问题提供了方法学依据和借鉴。


2.创建了符合中医辨证特色的正常、模型动物寒热效应表征体系,完善了寒热病证动物模型的复制方法及评价体系


针对以往研究对中医证候特征相关指标重视不足的现状,对实验动物中医寒热证候进行了针对性研究,探索了反映中医寒热特征的客观指标,从体温、能量代谢、寒热偏好、活动状态等方面,结合舌象、足趾温度及色泽,以及神经、内分泌、细胞因子、基因表达等,制定了从整体、器官、组织、细胞及分子等不同水平反映寒热效应的指标体系,建立了符合中医辨证特色的大鼠寒热表征体系。采用偏最小二乘回归法(PLS)筛选了有重要贡献度的相应指标,显示寒热趋向、自主活动、肛温、趾温、Na -K -ATP酶、丙酮酸等具有较高贡献度。研制了“大鼠寒热趋向行为测定仪”、“大鼠冷热饮偏好测定仪”,并获国家发明专利授权。


依据中医学对虚寒证、虚热证的认识,参考以往实验方法,探索运用中药复方建立寒、热病证模型,并根据已经成功建立的大鼠寒热表征体系,完善了寒热动物模型建立方法,规范了中药组方、剂量和给药时间,保障了实验动物模型的稳定性和可重复性。运用PLS方法建立了以寒热趋向、二便、饮水、食量、体温、体重等为核心指标的虚寒证、虚热证模型综合评价体系。结果表明,模型评价回代识别正确率为100%。大便溏稀、趾温降低、体重降低等为虚寒证模型动物的主要症状及体征,大便秘结、趾温升高、活动量少等为虚热证模型动物的主要症状及体征,上述研究结果与中医寒、热两证的临床表现相似,为正确评价中药寒热药性奠定了模型基础。


3.创建了基于动物温度趋向行为学和微量量热技术的中药寒热药性差异生物热动力学表征与评价方法


采用自主研制的冷热板示差技术,考察了大黄、黄连、附子、吴茱萸、左金丸等三十余种方药对动物温度趋向行为的干预作用。结果表明,冷热板示差法可在整体动物水平、直观且客观地区分不同寒热药性中药的差异;动物经中药干预后在冷热板上表现出的温度趋向性特征,与中药原有赋性有较高的吻合度;ATP酶活性改变引起的能量代谢变化可能是内在机制之一;机体对冷热板的偏好性差异可能是中药对机体能量代谢干预的结果,也可以认为是中药寒热药性的表达方式。评价指标有动物温度趋向比例、跨温区频数及活动度、基础代谢率、耗氧量等。该冷热板示差技术已获国家专利授权,具有完整的自主知识产权。在此基础上,项目组在热力学思想的指导下,首次将微量量热技术应用于中药寒热药性研究中,实时、在线、灵敏地监测生物体生命活动中热量代谢的变化,并形成动态的热功率-时间(P-t)曲线即热谱图,采用最大热输出功率(Pm)、生长速率常数(K)、热焙变化(?H)等热动力学参数,可定性、定量地刻画不同中药寒热药性差异的客观真实性。微量量热法侧重于从组织细胞和微生物水平刻画中药寒热药性的细微差异,并可用于探讨寒热药性可能的生物机制,与冷热板示差法可以相互补充、相互验证。


4.提出并验证了代谢组学方法和中药血清药物化学相结合研究中药性效关联性的新方法


项目组采用中药血清药物化学的研究方法和HPLC-DAD、UPLC-Q/TOF-MS技术,分别分析表征了黄连、黄芩、黄柏和栀子口服给予大鼠后的血中移行成分,对主要成分利用对照品进行了认定,并进行了血中移行成分的体内经时变化过程研究和尿液中代谢产物的分析,最终综合血中移行成分及代谢产物的分析结果,发现了黄连、黄芩、黄柏、栀子和黄连解毒汤干预热证的特征性生物标志物,并确定了其代谢标志物的代谢途径及动态变化规律;明确了单味中药黄连、黄芩、黄柏、栀子和黄连解毒汤对热病证候干预的异同,阐明了苦寒药干预热病证候的性效关联关系,初步确定了黄连解毒汤及其各单味药苦寒药性的物质基础。上述研究工作充分表明,代谢组学技术可从内源性代谢网络轮廓角度评价热病证候模型及苦寒中药干预的效应变化;中药血清药物化学方法可从体内直接作用物质角度阐释药性的客观存在,两者有机结合,可用于诠释中药性效的关联性。在此基础上,还探索了利用代谢组学方法评价热病证候模型的新模式,初步明晰了热病证候模型及临床热证代谢变化的实质,为中医证候研究及模型评价提供了新的技术方法。


5.基于芯片技术研究了寒热药性中药对大鼠肝全基因谱表达的影响


运用基因芯片技术研究了寒热性中药对正常大鼠和模型大鼠肝全基因谱表达的影响,并对差异基因进行了功能分类注释,分析了其作用趋势、特点及规律,探讨了寒热药性中药对大鼠肝全基因谱表达的影响。


其中,对正常大鼠肝全基因谱表达的影响,共分析了21794条基因表达的改变,并对2578条差异基因进行了功能分类注释。结果显示:热性中药附子、干姜可调控代谢相关基因、氧化还原酶相关基因等的表达;寒性中药大黄、黄连可调控应答刺激、廿碳不饱和脂肪酸衍生物代谢及细胞凋亡相关基因等的表达,与寒性中药“清热泻火解毒”效应密切相关。以上基因改变可能是寒、热性中药发挥作用的分子机制之一。对模型动物肝全基因谱表达的影响研究,共对591条差异基因进行了功能分类注释,结果显示:虚寒证模型动物多种刺激应答相关基因下调,热性中药可以上调模型动物刺激应答相关基因和细胞色素P450家族相关基因的表达,这可能是热性中药发挥作用的分子机制。虚热证模型动物刺激应答相关基因下调,固醇代谢相关基因上调,寒性中药可以上调刺激应答相关基因的表达,这可能是寒性中药发挥作用的分子机制之一。


6.建成了共享性中药药性研究数据管理与分析平台


项目组建立了中医药文献保障系统、中药药性研究数据管理与分析平台,实现了研究数据采集与管理、研究数据分析与挖掘、中药药性特征标记统计模式识别与整体药性统计推断网络模型建立等功能的集成,为项目研究工作的有效开展搭建了一个高效共享研究平台。基于数据平台开发集成了中药药性数据管理与寒热药性识别系统。本软件旨在满足植物类中药寒热药性识别需要。软件融统计分析、模型识别及图形绘制于一体,具有一致性、简明性、反馈性、可视性等特点,与MS-OFFICE等常用办公软件兼容,全中文界面,操作简单易行,尤其适用于非统计专业研究工作者使用。该软件基于植物类中药寒热药性研究数据库,依据多元分析、机器学习和模式识别等统计分析理论和方法,编制了PLS-DA、Logistic-DA、PCA-LDA等多个药性判别模块,可有效完成基于经验要素、性状要素、成分要素、功效要素等中药寒热药性信息的统计分析,并据此构建形成植物类中药寒热药性判别模型,从而实现对植物类中药寒热药性的快速分析识别。


其他成果


1.论著与专利


项目组成员共发表论文397篇,其中国内核心期刊301篇,国际期刊67篇, SCI收录50篇、EI收录13篇;申请专利13项,已授权7项;申请软件系统著作权登记2项;出版学术著作2部。


2.人才培养情况


通过各项研究工作的深入展开与合作交流,造就了一大批医药学专业人才,并影响、带动和培养了一批跨领域、跨学科、跨专业,有志于药性理论研究的非医学专业人才,在学科交叉渗透方面和人才队伍建设方面,均取得显著成效。截至目前,通过项目研究,已培养毕业博士研究生49人,硕士研究生182人; 出站博士后8人,一批青年学者成为项目研究的生力军。


通过本项目的研究,培养了多支知识结构合理、年龄结构优化、学科结构交叉优势明显的优秀科研队伍。在159名项目参与者中,有正高职称专业人员64名,副高职称专业人员45名。在课题实施过程中,有2人入选山东省“泰山学者”特聘教授计划,1人入选黑龙江省“龙江学者”特聘教授计划,4 人获国务院政府特殊津贴,5人为国家中医药管理局重点学科学科带头人,1 人入选全国优秀教师,13人次入选省级有突出贡献专家、学科带头人。


3.基地建设情况


依托项目研究工作,强力带动了各课题承担单位各级各类重点学科、实验室、工程中心建设工作。截至目前,依托本项目共获批科技部中药现代化科技产业基地中药药效评价中心1个,国家中医药管理局重点学科3个,省级重点学科4个,省级重点实验室6个。


4.国际交流


项目成员共参加国际学术会议作特邀学术报告26人次,一般国际会议交流21次,国内特邀报告53人次。


5.数据共享情况


项目所有试验药材的原始信息均按Access数据库系统进行标准化记录,所有基础研究数据均建立了相应的数据库,并与其他数据保持格式上的兼容,建立起了完整高效的项目研究数据共享平台,实现了项目、课题、行业内相关数据的共享。项目研究所形成的文献信息资源、数据库等,通过出版专著、发表论文、开放服务等形式,实现了全社会数据共享。


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