基于化学-生物指纹图谱技术的山东道地药材全蝎质量评价研究

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论文字数:**** 论文编号:lw202326755 日期:2023-07-22 来源:论文网


中药是中国传统医学的重要组成部分,是中华民族数千年来与疾病斗争实践的经验总结,体现了中华民族的认知方式和价值取向,凝聚了我国先辈们的智慧结晶,蕴含着丰富的中华民族文化精髓,同时也是我国文化软实力的重要体现,为中华民族的繁衍昌盛做出了卓越贡献。动物药是中药宝库中不可或缺的重要组成部分,是中药的三大来源之一,我国动物药品种繁多,据统计我国目前现有药用动物约为 1850 种。动物药的活性成分具有疗效高、活性强、应用广、潜力大的特点,在防治疾病、保健康复等方面可以获得显著的效能,现代药理研究表明其多具有抗肿瘤、抗病毒、增强免疫力等功效,世界卫生组织(WHO)认为 21世纪将是生物药研发的时代。

进入 21 世纪以来,随着人类基因组计划的完成和后基因组时代的到来,生命科学发生了本质的飞跃,为中医药现代化发展提供了新的契机。如何全面系统地研究评价中药材的质量,建立更加符合中医药整体特色的中药系统质量评价体系,是关系到中医药学长期发展的关键问题。中药是一个复杂的综合物质体系,以往研究影响中药质量的因素时,较多的是将中药化学成分、来源物种、道地产区、生态环境、加工储藏、炮制加工等因素分类研究,而忽视了诸因素间的相互关系。我们提出中药系统质量评价研究,就是在研究影响中药质量的诸多因素基础上,更加全面地考虑构成中药物质基础的生物物种和活性成分等诸因素之间的相互影响和品质关系,在更高的层次上建立中药的系统质量评价体系。

但是由于药用动物资源日益匮乏,而相应的临床需求量却不断增加,这就造成了动物药市场价格持续走高,也就有不法单位和个人为了追求经济利益,非法制造大量的伪品、劣品、混淆品等动物药,严重影响药材及其制剂的质量和临床用药安全,因此需要加强动物药质量控制研究。目前我国动物药的检测方法主要还是以性状、显微和理化鉴别为主,质量控制还处于较低水平阶段。以全蝎药材为例,以 2010 版《中国药典》一部收载的质量标准仅有性状、粉末鉴别、浸出物等项目,没有含量测定项,无法对全蝎药材进行全面有效地质量控制,因此需要建立更加量化可控的质量标准,以对全蝎药材进行质量控制。

本课题选择山东道地药材全蝎为样品,在中药常规性状、显微、TLC 鉴别基础上,以蛋白质、DNA 等遗传物质来确定中药的品种,采用中药凝胶蛋白电泳 PAGE、RAPD 分析等现代生物技术建立中药材的生物指纹图谱。选择中药的相关成分来表示中药的质量,以紫外分光光度法(UV)、高效液相色谱(HPLC)、气相色谱-质谱法(GC-MS)等现代分析技术建立中药活性化学成分的指纹图谱,拟制定山东省全蝎药材质量标准(草案)和起草说明,初步建立全蝎药材的质量评价体系。
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第一部分 文献综述

1 本草考证

1.1 名称考证

《本草品汇精要》[4]在蝎之项下引《本草图经》[8]曰:“身似鰕,簇八足二,鳌尾如蜻蜓,尾端有毒如刺,鳌人痛不可忍”。《中药形性鉴别法》[9]称“全虫”,《山西中药志》[10]称“伏背虫”。全蝎入药,始见于《蜀本草》[11],以后各家本草均有记载。随着社会进步与科技发展,现已根据动物学的分类原则将蝎划分为多个物种,而古代文献本草记载的蝎的种类可能不止一种。

1.2 产地考证

古代本草中对全蝎的生境描述较为一致,认为全蝎栖于石底及石缝的潮湿阴暗处。李时珍《本草纲目》[12]称“蝎产于东方,色青属木,足厥阴经药也,蝎形如水龟,八足而长尾,有节,色青,今捕者多以盐泥食之”。《酉阳杂俎》[4]云:“江南旧无蝎,开元初,尝有一主簿,竹筒盛过江,至今江南往往有之,俗呼为主簿虫。蝎常为蜗所食,先以迹规之,不复去。蝎前谓之螫、后谓之虿”。现代本草如《中华本草》[13]对皆作全蝎入药的几种全蝎的生境和产地的描述更为细致,主要分布于辽宁、河北、山东、安徽、河南、湖北等地。
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2 动物资源研究

近年来众多学者通过药理研究表明[52],全蝎具有显著的抗肿瘤作用,其作用机制主要是通过增强免疫功能和抑制DNA合成、诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤新生血管生成、直接杀伤肿瘤细胞等来实现的。随着分子生物学的发展,近几年国内外学者对蝎毒抗肿瘤成分分离及其药理作的研究由大分子量蛋白质(主要集中在7KD分子量以上的成分)不断向小分子量多肽靠近,给药途径由注射给药向口服给药发展,作用机理不断明确。王晶娟等[53]研究表明全蝎蛋白药效组分具有促进Bel7402细胞凋亡,抑制增殖的作用,其生物效应指标为9.25-175g/L,可作为全蝎抗肿瘤生物效应质量评价指标。周青等[54]报道全蝎提取物人前列腺癌PC-3细胞的体外抑制作用,具体表现为可诱导PC-3细胞凋亡,G0/G1期细胞比例下降,G2/M期、S期比例上升。董伟华等[55]从东亚钳蝎蝎毒中分离得到APBMV,药理研究表明APBMV能高效杀伤多种肿瘤细胞,减轻化疗骨髓抑制,对癌细胞有明显杀伤作用,并能提高正常组织细胞的免疫活性。全蝎的醇制剂在体沙卜实验能抑制人肝细胞呼吸, 其提取物和醇提取物用美蓝法分别对结肠癌和人肝癌细胞有效。朱东亚等[56]研究发现,给小鼠接种S180肉瘤,并分别于接种前后用灌胃法给小鼠蝎尾提取物。发现在接种前给药对肉瘤的抑制率为45.0%,接种后给药为47.7%,表明蝎尾提取物兼有预防和治疗作用。韩雪飞等[57]将蝎毒抗癌多肽(APB-MV)分离纯化得到单组分的蝎毒抗癌多肽纯化组分Ⅲ-(AP-Ⅲ),研究它对小鼠肝癌的作用,结果显示它在高浓度时抑制率达46.69%,接近5-氟脲嘧啶(49.90%),而且对机体免疫器官胸腺具有保护作用。陈谦等[58]报道全蝎对小鼠前胃癌及癌前病变具有阻断作用,并对VEGF表达的调控可能有关:VEGF与Cyclind1是参与形成小鼠前胃癌及癌前病变的分子事件之一。

煎服3.0~6.0g,研末吞服0.6~1.0g,外用适量。本品有毒,用量不宜过大,孕妇禁用。蝎毒能产生宫缩, 并导致早期流产,蝎毒可使胎儿骨化中心延迟或消失,造成胎儿骨骼异常, 有致畸作用[86],临床使用凡误服全蝎超过30g者,皆可引起中毒反应,潜伏期为1~4h,主要危害是使呼吸麻痹,并对心血管有兴奋作用,重者致死。全蝎可致全身剥脱性皮炎,大疱性表皮坏死松解症,腹痛等过敏反应[87],少数病例也可出现呼吸系统、神经系统中毒反应,大多属超量服用所致,但也有使用1日0.17g全蝎即发生皮肤过敏反应者,可能系某些患者对全蝎蛋白过敏,应引起临床高度重视,对连续使用药者更应加强监护以防发生体内蓄积中毒[88]。
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第三章 全蝎药材的生物指纹图谱研究 .................................78

第一节 全蝎蛋白聚丙烯酰胺凝胶电泳指纹图谱研究 .....................78

1 试验材料、仪器和试剂 ............................................78

1.1 仪器和试剂.....................................................78

1.2 供试药材.......................................................79

2 实验方法 ........................................................79

第四章 全蝎药材质量标准(草案)及起草说明 .........................99

1 全蝎质量标准(草案) ............................................99

2 起草说明 .......................................................100

3 本课题研究内容与现行药典内容对比 ...............................101

结 语 ...........................................................103

第二部分 实验内容

第一章 实验药材常规检测

第一节 性状鉴别与显微鉴别

性状鉴别是传统中药鉴定手段的主要方法,根据药材的形、色、气味、质地、断面等特征,直观观察药材,并做出客观实际的结论。性状鉴别是中药材质量优劣的关键评价环节,具有直观、简便、迅速等优点,是中药材质量标准中必不可少的组成部分,故此在实践中具有较强的应用性。显微鉴别是利用显微镜对药材的组织、细胞或内含物等特征进行观察并鉴别的一种方法,特别适用于粉末状、破碎状或丸散膏丹等成药样品的鉴别,是中药性状鉴别的重要补充。目前显微鉴别技术在中药质量标准中被广泛应用。本研究对全蝎药材进行性状和显微鉴别,探索山东省不同产地的全蝎药材性状和显微鉴别的异同。

1 性状鉴别

1.1 实验药材

实验中所有供试全蝎药材分别采于山东省济南千佛山、泰安泰山、济南长清、烟台龙口、淄博沂源等地的山区,均为野生活蝎,选择成年蝎,剔除幼蝎,放到清水中冲洗干净捞出,晾晒干燥,置-18℃冷冻 72h,4℃低温保存。药材具体来源见表 1-1。均经山东中医药大学中药鉴定学教研室李峰教授鉴定,符合《中国药典》2010 年版一部规定,为正品全蝎。

1.2 实验方法与结果

分别选取 5 个产地 10 批具有代表性的全蝎药材,拍照记录采集药材的性状,药材照片见附录 1。参照《中华人民共和国药典》2010 年版一部附录ⅡB 药材检定通则[89]的相关规定,从药材形态、长度、色泽、表面特征、质地、气味等方面对全蝎药材性状进行分析,结果见表 1-2。

从表 1-2 可以看出,不同产地全蝎药材外观性状虽然存在一些差异,比如长度,色泽等,但总体来说山东省不同产地全蝎性状差异不大,与 2010 版药典一部全蝎项下性状鉴别的描述基本一致。

将全蝎对照药材和不同产地全蝎实验药材粉碎,取其粉末适量,经水合氯醛透化装片,至显微镜下观察并拍摄图像。按照《中国药典》2010 版附录显微鉴别法对粉末进行显微鉴别,将全蝎对照药材及不同产地全蝎粉末显微特征进行比较,并加以归纳总结,见图 1-1~1-11。

全蝎药材粉末呈黄棕色,气腥,味咸。可见的特征性显微结构主要有:体壁碎片、刚毛、横纹肌纤维、脂肪油滴。根据图 1-1~1-11 对比可知,不同产地全蝎药材粉末显微图与全蝎对照药材显微图中主要结构的形态基本一致。全蝎粉末具体显微特征概括如下:

本研究对全蝎药材外观形态特征进行了鉴定和性状描述,结果表明,不同产地的全蝎药材均符合药典规定,为钳蝎科动物东亚钳蝎Buthus martensii Karsch的干燥全体。对不同产地全蝎药材显微鉴别进行研究,对其特征性组织结构如刚毛、横纹肌纤维、脂肪油滴进行鉴别和描述,为全蝎药材粉末鉴别提供了研究资料。研究表明,不同产地全蝎药材性状及粉末特征相似度较高,并无显著差异。故仅靠性状和显微鉴别不足以全面控制全蝎药材质量,对于全蝎药材质量研究还需进一步展开。
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本研究在当前国内外中药材质量系统评价研究方法的基础上,选择山东道地药材全蝎为样品,以中药凝胶蛋白电泳法、RAPD 分析等现代生物方法建立了全蝎的生物指纹图谱;以紫外光谱法(UV)、高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱-质谱法(GC-MS)等现代分析方法建立了全蝎的化学活性成分指纹图谱,并制定山东省全蝎药材质量标准(草案)和起草说明,为全蝎品种鉴别和质量评价提供了更为准确、有效的“内在”、“综合”系统评价方法和依据。

1 全蝎化学指纹图谱研究

中药质量的评价和控制一直是中药现代研究的热点和难点,现行的“成分论”中药质量评价模式和方法,不仅难以有效地控制中药的质量,更难以反映其有效性和安全性。针对中药“多成分,多层次,多靶点,整体协调作用”的特性,中医药的研究正逐步从“点”向“面”,从“分解”向“综合”,从“线性”思维向“非线性”思维发展。本研究利用中药化学指纹图谱的“整体性”和“模糊性”,建立了全蝎化学成分的指纹图谱,为全蝎中药质量评价和控制研究提供了新的数据。

1.1 全蝎紫外谱线组法研究

本研究采用紫外谱线组法实现了全蝎药材全成分动态变化的整体把握。五种提取溶剂的紫外光谱检测结果显示,不同产地全蝎的紫外谱线组图非常接近,有其共有特征峰,表明其主要成分团在不同产地样品中是相同或类似的。共有吸收峰位:其中水提液中 290±0.2nm 处;无水乙醇提取液中 207±0.3nm 处;甲醇提取液 212±0.1nm 氯仿提取液中 247±0.5nm 处;石油醚提取液中 222±0.9nm 处均有吸收,且不同溶剂提取液的吸收峰位不同,自 207nm 至 290nm 差异跨度大,表明不同溶剂浸出成分差别较大,可见紫外谱线组法能够全面的鉴别全蝎药材的内在质量。

1.2 全蝎高效液相指纹图谱研究

本研究利用气-质联用技术,对不同产地全蝎脂溶性成分进行分析,经过质谱计算机数据系统检索,结合人工谱图解析,将各色谱峰的质谱裂片图与文献核对,并结合相对丰度、基峰、质荷比等方面进行直观比较,分别对各色谱峰加以确认,确定出各地药材脂溶性成分,共检测出 9 个共有峰,且共有峰面积均占总峰面积的 90%以上,可见不同产地全蝎脂溶性成分中具有相同的物质团,且共有的 9 种成分能够很好的反应全蝎脂溶性成分的内在质量。不同产地全蝎脂溶性成分均以 3-十二炔、亚油酸甲酯、十六酸甲酯三种成分为主,其峰面积占所有成分总峰面积的比例分别为 38.77%~45.89%,22.84%~30.52%,13.63%~22.17%,以这三种成分的相对百分含量做聚类分析,结果显示,不同产地全蝎脂溶性成分中含有的这三种成分相对含量有很高的相似性,相似系数达 0.90 以上。因此,可以参考把 3-十二炔、亚油酸甲酯、十六酸甲酯三种成分相对百分含量比例为(1.64±0.23):1:(0.66±0.18)作为鉴定全蝎脂溶性成分的辅助指标。
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参考文献(略)

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