（无机化学专业论文）乌头碱等中药有效成分质谱行为的量子化学研究.pdf

摘要 基于天然产物的中医药学具有重要临床价值和深刻的科学内涵。近年来备受关注。 生物碱是天然产物中具有生物活性的重要一类。电喷雾电离( e s i ) 质谱( 包括串联质 谱) 技术是种快速、灵敏地分析乌头碱的分析方法之一。量子化学计算方法越来越多 地应用于分析，解释和预测质谱，尤其是串联质谱的结果。 本论文通过量子化学计算探讨分析乌头碱等生物碱电喷雾串联质谱碎片稳定性、断 裂规律、乌头碱在溶液中的水解机理及多肽的疏水性，为寻找生物活性结构及有效中间 体提供理论依据，可为中药新药开发提供一种新的思路和方法，为中药现代化的快速发 展提供新的理论基础和指导。研究工作主要包括以下四部分内容。 l 、运用量子化学计算手段，研究小檗碱质谱学特征，探讨质谱碎裂机理。小檗碱 是从中药黄连、黄柏等药材中提取的生物碱类药物，是最为常用且疗效确切的抗菌素之 一，但从小檗碱质谱解离机理并结合质谱方法从分子水平上对小檗碱的反应性进行量子 化学计算尚未见报道。本文针对小檗碱分子进行量子化学计算，研究质谱碎片结构特点 及稳定性规律，探讨可能的质谱碎裂机理，从而为研究其构效关系及药物分子全合成提 供理论依据，也说明了量子化学半经验，从头算，密度泛函等理论计算方法，在研究微 观反应机理等问题时，起到了实验无法替代的作用。 2 、乌头碱类生物碱电喷雾串联质谱数据对于分析该类化合物的生物活性及毒性提 供了实验依据。本文利用量子化学方法对乌头类生物碱这类较大体系分子在低能碰撞诱 导解离( c i d ) 质谱条件下的断裂规律予以较合理的解释。用a bi n i t i oh f 6 3 i g * 方法优 化六种乌头类生物碱结构，通过结合能分析，电荷密度分析等方法，计算结果指出在该 生物碱中最先脱去c 8 羧基，其次为c 1 4 苯甲酰基和n 乙基甲基，与实验一致。电荷密 度分析，指出以乙酸的形式脱去c 8 羧基之后c 8 与c 1 5 之间形成双键，转变成烯醇式结 构，进而转化成酮式，然后缩环脱去c o 分子：从理论上预测了连在c l ，c 1 8 ，c 6 ，c 1 6 上的四种甲氧基中最先以甲醇的形理论式脱去的是连在c 1 。上的甲氧基。质谱实验数据 结合量子化学计算，探讨乌头类生物碱电喷雾串联质谱碎片稳定性及其断裂规律，这表 明电喷雾串联质谱中乌头碱类化合物经多次碰撞所产生的统计结果与量子化学计算结 果较好地相符，从而可以架起乌头碱类构效关系的桥梁。 3 、含乌头碱类生物碱中药的煎煮、炮制过程中，酯水解反应是非常重要的关键环 节。本文讨论了1 0 一o h 中乌头碱及其在苯甲酸酯链和乙酸酯链发生水解反应生成的中间 体的稳定性。选取苯甲酸甲酯，乙酸甲酯，取代环己烷双酯衍生物等简化模型，系统分 析它们的水解反应历程。从水解反应的中间体和过渡态分析，可以使人们清楚地了解到 乌头碱c 8 位上乙酰基和c 1 4 位上苯甲酰基水解的水解反应顺序为乙酸基首先水解，与相 应的乌头碱质谱研究得到的断裂规律一致。利用量子化学方法得到详细的水解反应的机 理，为深入研究中药的煎煮、炮制过程的典型化学反应提供理论依据。 4 、疏水性是影响生物大分子构效关系、生物活性和药物活性的重要参数之一，对 多肽疏水性的快速测定对生命科学研究和药物开发均具有特别重要的意义。目前常使用 的度量化合物疏水性的方法测量时操作繁琐、耗时费力，难以满足实际测定的需要。本 文提出了利用电喷雾飞行时间质谱法进行多肽疏水性测定的快速方法，并对疏水性不同 的多种多肽进行了测定，所获得的结果与经典色谱法获得的结果一致。由于电喷雾质谱 法已经成为生命科学研究中不可或缺的工具，所以本方法具有普遍的适用性，同时具有 测量速度快、适合大批量样品分析等特点。同时，采用量子化学a bi n i t i oh f 6 3 1 9 方法，对骨架结构一致，带有不同取代基的三肽正离子进行几何构型优化，在得到稳定 结构的基础上，考察了取代基与三肽骨架结构结合的程度以及取代基对三肽正离子电荷 分布的影响。结果表明，分子内氨基中电荷分布规律与多肽分子的疏水性变化规律一致， 为进一步阐明生物分子疏水性与分子的电子结构之间的关系提供了依据。 关键词：小檗碱，双酯型二萜类乌头碱，多肽分子，质谱，水解，量子化学计算 i i a b s t r a c t t r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n e ( t c m ) h a sal o n gh i s t o r yf o rt h o u s a n d sy e a r s i th a sb e e n p r o v e dp r a c t i c a l l yt h a tt c mg r e wo u to f ad e s i r et om a i n t a i ng o o dh e a l t ha n df r o mt h en e e d t ot r e a tv a r i o u sc o n d i t i o n sa n dd i s e a s e s t c mm u s th a v eas c i e n t i f i cb a s eh o w e v e ri ss t i l ln o t c l e a r l yu n d e r s t o o d m o s tm a t e r i a l su s e di nt c m a r en a t u r a lh e r b sw h i c hu s u a l l yc o n t a i n s b i o a c f i v ea l k a l o i d s e l e c t r o s p r a yi o n i z a t i o nm a s ss p e c t r o m e t r y ( e s i m s ) i sac o m m e r c i a l l y a v a i l a b l ea n a l y t i c a lt o o l ，w h i c hh a sb e e nw i d e l yu s e di nt r a c ea n a l y s i so fo r g a n i cc o m p o u n d s s u c ha sb e r b e r i n e ，d u et ot h e h i g hs e n s i t i v i t y ，h i g ht h r o u g h p u ta n dh i g hs p e c i f i c i t y c a l c u l a t i o n sb a s e do nq u a n t u mc h e m i s t r yt h e o r yh a v e b e e nu s e dt of a c i l i t a t et h ei n t e r p r e t a t i o n ， p r e d i c t i o na n da n a l y s i so fd a t ao b t a i n e di nm s ，e s p e c i a l l yr e s u l t so b t a i n e di nt a n d e mm a s s s p e c t r o m e t r y i nt h i sw o r k ，an e w l yd e v e l o p e dq u a n t u mc h e m i s t r yd f t b 3 l y pm e t h o di se m p l o y e dt o p r e d i c a t et h ef r a g m e n t a t i o np a a e r n so f b e r b e r i n ea n dt h es t a b i l i t yo ft h ef r a g m e n t sg e n e r a t e d i nc o l l i s i o n i n d u c e dd i s s o c i a t i o n ( c i d ) o fp r o t o n a t e db e r b e r i n ei ne s i - m s t h eq u a n t u m c h e m i s t r yd f t b 3 l y pm e t h o di sa l s ou s e dt oe l u c i d a t et h em e c h a n i s mo fh y d r o l y s i so f b e r b e r i n ea n dt ou n d e r s t a n dt h ei n t r i n s i cc o r r e s p o n d e n c eo ft h ee s is i g n a li n t e n s i t yo f p e p t i d e st ot h eh y d r o p h o b i c i t yo fp e p t i d e si nam o l e c u l a rl e v e l t h es u c c e s so f t h i sw o r k p r o v i d e sat h e o r e t i c a lg u i d eo nh o wt o f a s ts c r e e nu s e f u li n t e r m e d i a t e sa n dm o l e c u l a r s t r u c t u r e so f b i o a c t i v i t y ，s h o w i n gan e wm e t h o d o l o g yf o rn e wd r u gd e s i g na n dr e s u l t i n gi na n e n r i c h m e n to ft h e o r ya n dm e t h o df o rm o d e r n i z a t i o no ft c m b a s i c a l l y ，r e s e a r c hw o r ki s c o m p o s e do ff o u rm a j o rs e c t i o n sa sb e l o w 1 ) q u a n t u mc h e m i s t r yd f t b 3 l y pm e t h o df o rp r e d i c t i o no ff r a g m e n t a t i o np a t t e r no f b e r b e r i n e b e r b e r i n e ，c o m m o n l yf o u n di nc h i n e s eh e r b ss u c ha sh u a n g l i a na n dh u a n g b a i ， i so n eo ft h ea l k a l o i d sw i d e l yu s e da se f f e c t i v ea n t i b i o t i c s h o w e v e r ，t h em e c h a n i s mo f d i s s o c i a t i o no fb e r b e r i n ei ss t i l lu n k n o w n ，a n dn or e s e a r c hh a sb e e nd o n ei nt h el i t e r a t u r eb y u s i n gq u a n t u mc h e m i s t r ya n d i n b _ s ss p e c t r o m e t r yt os t u d yt h ed i s s o c i a t i o nm e c h a n i s m i nt h i s s e c t i o n , q u a n t u mc h e m i s t r yd f t - b 3 l y p m e t h o di su s e dt op r e d i c tt h ef r a g m e n t a t i o np a t t e m o fb e r b e r i n ea n dt h ef r a g m e n t a t i o ns e q u e n c ei nt e r m so fs t a b i l i t yo ft h ef r a g m e n t sp r o d u c e d f r o mt a n d e mm ss ot h a tt h em e c h a n i s mo fd i s s o c i a t i o no fb e r b e r i n ei se l u c i d a t e df o r t h ef i r s t t i m e e x p e r i m e n t a l d a t a p r o v i d ea l le x p l o r a t i o n o nh o wt o t h e o r e t i c a l l y s c r e e nu s e f u l i n t e r m e d i a t e sa n dm o l e c u l a rs t r u c t u r e so fb i o a c t i v i t yf o rp o t e n t i a ld r u g s ，s h o w i n gan e w m e t h o d o l o g yf o rn e wd r u gd e s i g na n dr e s u l t i n gi na ne n r i c h m e n to ft h e o r ya n dm e t h o df u r m o d e r n i z a t i o no ft c m o nt h eo t h e rh a n d d a t as h o wt h a tq u a n t u mc h e m i s t r y b a s e dm e t h o d s i n c l u d i n ga bi n i t i oc a l c u l a t i o n , d f te t c a r eu s e f u lt o o l sf o rm e c h a n i s ms t u d i e s ，p r o v i d i n g c o m p l e m e n t a r yi n f o r m a t i o nw h i c h i su s u a l l yn o ta v a i l a b l ef r o me x p e r i m e n t a lp r o c e d u r e s 2 ) e l u c i d a t i o no ft h eb i o a c t i v i t ya n dt o x i c i t yo fa l k a l o i d su s i n gt a n d e mm s q u a n t u m c h e m i s t r ym e t h o d sa r e u s e dt oe x p l a i nt h em e c h a n i s mo ff r a g m e n t a t i o no fa l k a l o i d s ( i e d i e s t e r - d i t e r p e n o i da l k a l o i d s ) u s i n gt a n d e mm sd a t ao b t a i n e df r o mc i dp r o c e s s e s u n d e r g o n el o wc o l l i s i o ne n e r g y m o l e c u l a rg e o m e t r i e so ft h es i xd d a s a r eo p t i m i z e da tt h e 1 1 1 a bi n i t i oh f 6 - 31 g 。l e v e l t h e nt h et h e o r e t i c a lp r e d i c t i o no nt h eo r d e ro fe l i m i n a t i o n so f c a r b o x y l ，b e n z y l ，e t h y lo rm e t h y la sw e l la st h ei n f l u e n c eo ne l i m i n a t i o n sw i 也o ha tc 3i s s u c c e s s f u l l ym a d eb a s e do nt h er e s u l t so b t a i n e di nt h ea bi n i t i oc a l c u l a t i o n s t h ep r o c e s st o e l i m i n a t ec of r o mt h ep r e c u r s o ra n dt h er u l e sf o re l i m i n a t i o n so ff o u rm e t h o x yg r o u p so n d i f f e r e n tc a r b o na t o m sa r ea l s op r e d i c t e dt h e o r e t i c a l l y a l lt h er e s u l t so f q u a n t u mc h e m i s t r y c a l c u l a t i o n sa r e i ng o o da g r e e m e n tw i t ht h e e x p e r i m e n t a ld a t ao fe s i - m s o ，p r o v i d i n ga n a l t e r n a t i v ew a yt os t u d yt h eb i o a c t i v i t ya n dt o x i c i t yo f a l k a l o i d s 3 ) e x p l o r a t i o no ft h em e c h a n i s mo fh y d r 0 1 y s i so fa l k a l o i d su s i n gq u a n t u mc h e m i s t r y c a l c u l a t i o n s h y d r o l y s i sr e a c t i o n sa r eu s u a l l yi n e v i t a b l ei nm a k i n gag o o dd o s eo ft c m p r e p a r i n ga n dc o m p o u n dp r e s c 邱t i o n q u a n t u mc h e m i s t r ym e t h o di su s e dt os t u d yt h e m e c h a n i s mo fh y d r o l y s i so fm e s a c o n i t i n ea n di t sd e r i v a t i v e s d a t ac l e a r l ys h o wt h a tt h e a c e t i cg r o u pi st h ef i r s tc l e a v a g ef r o ma c e t y lg r o u pa tc sa n db e n z o y lg r o u pa tc 1 4d u r i n g t h e i rh y d r o l y s i sr e a c t i o n s m o r ei n t e r e s t i n g l y ，t h es e q u e n c ea n dm e c h a n i s mo b t a i n e df r o mt h e t h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o n sa r ei na g r e e m e n tw i t ht h ef r a g m e n t a t i o nd a t ao b t a i n e de x p e r i m e n t a l l y u s i n ge s i m s “ 4 ) e x p l o r a t i o no fm e c h a n i s mo fe s is i g n a lr e s p o n d i n gt om o l e c u l a rh y d r o p h o b i c i t yo f p e p t i d e s h y d r o p h o b i c i t yi st h ea s s o c i a t i o no fn o u - p o l a rg r o u p so rm o l e c u l e si na l la q u e o u s e n v i r o n m e n tw h i c ha r i s e sf r o mt h e t e n d e n c yo fw a t e rt o e x c l u d en o n - p o l a rm o l e c u l e s h y d r o p h o b i ci n t e r a c t i o ni s o n eo ft h em o s ti m p o r t a n tn o n - b o n d e di n t e r a c t i o n sw h i c h d e t e r m i n ep r o t e i nf o l d i n ga n dl i g a n d - r e c e p t o rb i n d i n g t od a t eh y d r o p h o b i c i t yu s u a l l yh a st o b ee x p e r i m e n t a l l ye v a l u a t e db yt e d i o u sp r e v i o u s l yr e p o r t e dm e t h o d s a sam a t t e ro ff a c t ，t h e n a t u r eo fh y d r o p h o b i c i t yi nc h e m i s t r yr e f e r st ot h ep h y s i c a lp r o p e r t yo fam o l e c u l et h a ti s r e p e l l e db yw a t e r ，w h i c hi sc l e a r l ya s s o c i a t e dw i t ht h en o n p o l a ra r e ai nt h em o l e c u l e s e x p e r i m e n t a l l y ，i ti sf o u n dt h a tt h en o n p o l a ra r e ao fap e p t i d ec a l lb ec o r r e l a t e dt oas i g n a l i n t e n s i t yo ft h em o l e c u l e si ne s i - m s t h u s ，ag e n e r a le s i m sb a s e dm e t h o di sd e v e l o p e df o r f a s tm e a s u r e m e n to fh y d r o p h o b i c i t yo fp e p t i d e s v a r i o u sd i l u t ew a t e rs o l u t i o n so ft r i p e p t i d e s w i t hi n c r e a s i n gn o n p o l a ra r e aa r eg i v i n gi n c r e a s i n gs i g n a l si ne s i t o f m s ，d a t ao b t a i n e d a r e i ng o o dc o n s i s t e n tw i t hp r e v i o u sf i n d i n g si nt h el i t e r a t u r e f o rt h ef i r s t t i m e ， h y d r o p h o b i c i t yo ft h ep e p t i d e si se x p e r i m e n t a l l ym e a s u r e dw i t h i nam i n u t ew i ma ne s i m s i n s t r u m e n t t ou n d e r s t a n dt h em e c h a n i s mw h yt h ee s is i g n a l i n t e n s i t y r e l a t e st ot h e h y d r o p h o b i c i t y ，q u a n t u mc h e m i s t r ym e t h o di se m p l o y e dt os t u d yt h em o l e c u l a rs t r u c t u r e so f t h ep e p t i d e st e s t e d d a t ac l e a r l ys h o wt h a ti nt h ep o s i t i v ei o nm o d e lt h ep o s i t i v ec h a r g e ( i g p r o t o n ) d i s t r i b u t i o ni sm a i n l yc o n t r o l l e db yt h es u b s t i t u t e dg r o u p sw i t hv a r i o u sn o n p o l a r a r e a s ，w h i c hr e s u l t si nd i f f e r e n tr e s p o n s ef a c t o ri ne s ip r o c e s s k e y w o r d s ：b e r b e r i n e ，d i e s t e r - d i t e r p e n o i da l k a l o i d s ，p e p t i d e s ，m a s ss p e c t r o m e t r y h y d r o l y s i s ，q u a n t u mc h e m i s t r yc a l c u l a t i o n i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东北师范大学或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名 盟：兰堡：日期： 硼g ，1 ，j 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件 和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制 手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：辛! 立! 望l 指导教师签名： 日 期：塑鱼：i 2 ：望日 期： 学位论文作者毕业后去向 工作单位 通讯地址 电话： 邮编： 纵也鬈i 第一章绪论 一、引言 中药学是在中国传统的农业社会背景下，以对立统一思想为哲学指导，以定性分析、 模糊分析为研究方法，以医生的临床经验为依据发展起来的学科。具有独特、完备的概 念和理论体系，重经验，重感悟，很难与其它学科相结合。中医药学历数千年而不衰， 显示了其存在的科学价值。中药以植物药为主要构成，包括根和根茎类、藤木类、叶类、 花类、果实种子类、皮类、全草类、菌藻类和树脂类，另外还有动物性药材和矿物药材。 1 9 9 5 年的调查结果表明，目前我国有中药资源1 2 ，8 0 7 种，包括药用植物1 1 ，1 4 6 种， 药用动物1 5 8 1 种，药用矿物8 0 种。如此丰富的中药资源为深入发展中药提供了雄厚的 物质基础。中药有一部分既是药物，又是食物，因此一般中药的副作用比抗生素、合成 药小。中药本身就是经过长期若干代人同疾病作斗争亲身经验、筛选证实有效而保留下 来的。当今高新技术及其产业的迅猛发展，现代生命科学及化学分析鉴别等技术的应用 推广，多学科的广泛渗透、融合为中药现代化研究提供了难得的机遇和广阔的空间。 二、中药的化学基础研究 ( 一) 中药化学的含义 中药发挥药效的物质基础是它的化学成分。中药化学就是用现代科学知识和技术， 遵循中医药理论体系来研究中药化学成分的学科。具体地说，中药化学是研究中药中化 学成分的化学结构、理化性质、分离提取方法以及结构测定等方面知识理论与实践技能 的应用学科。本学科的潜在含义是在中医药学理论指导下，结合中药药理、中医临床， 用现代科学的观点，从微观上逐渐发摘中药的化学成分与中药基本特性问的相关性，这 正是中药化学有别于天然药物化学和植物化学的核心。 ( 二) 中药活性成分的研究 中药化学成分是中药发挥药效作用的物质基础，中药的独特疗效正是通过其中多种 有效成分( 活性成分) 的综合作用产生的。中药化学成分，特别是中药有效成分的研究 是阐明中药治疗作用机理和开发新药的基础。中药正是依赖这些化学成分起到有主次 的、多靶点、整体协同的治疗效果。但中药方剂的整体性和复杂性使中药化学成分( 尤 其是活性成分) 的研究成为中药研究的主要难题，并逐渐成为中药现代化研究的瓶颈问 题。目前首要问题在于解决思路和方法学的问题，方法学上不突破，则很难达到预期目 标。目前，已有许多作者对如何开展传统中药药效物质基础的研究提出了自己的观点 。7 1 但普遍认为，中药化学成分研究应该与药理实验相结合，并在药理实验指导下，依靠不 同的化学研究手段来完成。只有对中药的化学基础物质有了认识，才能进一步开展中药 产品质量标准和生产工艺的研究。一味中药可能会有上百种以上的化学成分。但一种中 药或一个复方，总是有一些含量较高或某一类、某几类化合物为主的化学物质基础。认 识这些物质基础，是中药现代化最基本也是最重要的基础研究工作【8 。我们认为，对这 些类化合物进行多学科多角度的分析可能蕴涵着理论创新。 ( 三) 中药新药研制的途径 综观国内外创制新药近况，从天然药物中寻找其有效成分，或根据它们的结构进行 人工合成，或以它们为先导物，制备有效衍生物，进而开发研制现代新药，仍是当前新药 开发的一个重要途径。我国有丰富的中药资源，又有悠久的临床用药经验，在中医药理论 的指导下，通过多学科交叉研究，从而开发现代新药已有不少成功的例子：如从中药青 蒿中发现并开发的抗疟疾新药青蒿素及其结构修饰物二氢蒿素，蒿甲醚，青蒿琥珀单酯 钠盐等，同时，从传统经典方剂一“当归龙荟丸”开发研制的抗白血病中药新药等等。此 外，欧美等国家也十分重视从天然药物中开发研制新药，1 9 7 1 年美国学者自短叶红豆 杉树皮中分离出抗癌活性成分紫杉醇，临床实验表明紫杉醇不仅对白血病具有明显的 疗效，而且对卵巢癌，黑色素瘤，肺癌等也有显著效果。 ( 四) 中药现代化的含义 中药来源于长期的临床实践，具有深刻的科学内涵和临床价值。但目前我国的中药 制剂尚未走向世界医药主流市场，难以参与国际竞争。其关键问题在于长期以来缺乏被 国际认可和接受的客观的、严格的标准和规范，以及相应的基础研究，致使中药制剂的 科技含量较低，产品的有效性和安全性缺乏可靠的、系统的科学数据加以证实；缺乏采 用现代科学技术手段来充分说明中药作用的物质基础，作用机理和配伍理论等丰富的科 学内涵，极大地制约了传统中药的发展，无法形成以现代化和高科技为特征的具有国际 竞争力的传统中药产品。因此，在我国，传统中药产业的现代化是摆在我们科技工作者 面前的一个严峻问题 9 。 有人认为口”，中药的现代化就在继承和发扬我国中医药优势和特色的基础上，充分 利用现代科学技术的理论、方法和手段，借鉴国际认可的医药标准和规范，研究、开发、 管理和生产出以“现代化”和“高技术”为特征的“安全、高效、稳定、可控”的现代 中药产品。中药现代化必须建立在对其化学物质基础的认识上。近年来，通过“七五”、 “八五”、“九五”公关项目和攀登计划的实施，中药学的现代研究取得了一定进展。中 药现代化在总体上存在着两种研究思路，一是从中药材中提取有效的单体成分，再将这 些以一定的配伍方式制成一定的制剂，这种方法药物成分含量确切，生产过程与质量可 控，动物实验与临床指标可测，即所谓的“中药西化”的途径，如“七五”、“八五”期 间，国家已组织多项重大课题，对2 0 0 多味常用中药材进行了系统研究，并发现了5 0 0 多种活性单体【9 j 。目前，已有几千种单体和有效部位均达到较高临床治疗水平。如从青 蒿中提取的青蒿素，经结构修饰已成为一系列治疗疟疾的良药1 ；此外，还有抗血栓药 毛冬青甲素【1 2 ，抗肿瘤药紫杉醇f 1 3 ，喜树碱和长春碱及其衍生物 1 4 - j 6 ，以及从银杏叶中 提取分离的多种银杏黄酮和银杏内酯用于治疗脑缺血及外周血管病【1 7 捕】，治疗红斑狼疮 的雷公藤皂苷 1 ”，驱绦虫药鹤草酚1 2 0 垮等。这种方法虽然与传统的中药理论相距较远， 但容易与国际西药规范接轨，也得到了市场和疗效的证明。第二种思路是从方剂的各单 味药中全面提取所有成分，去除非药效的蛋白质、鞣质、树脂、色素、重金属等等大、 小分子，利用中药经验原方配伍，这种方法用中成药的最后一道“质控指标”即“指纹 图谱”做为质控的手段，工作量小于前者，但也存在着概念界定不清、相关技术不成熟 等缺点。两种方法各有所长，还需要实践的进一步检验 2 ”。此外，“中药基因组计划”、 “载药纳米颗粒与中药现代化”和“中药代谢的化学研究”等研究领域也正在逐步开拓 和扩展【2 2 0 3 1 。 从基础研究的角度，中药现代化大体可分为中药产业的现代化和中药基础理论的现 代化两个方面，前者对于保证中药的质量稳定可控，使中药在工艺和剂型等方面符合现 代医药标准、提高中药的生物利用度并进一步为国际医药标准接受具有重要意义。后者 则是挖掘中药合理内涵，理解中药特殊性、复杂性并由此发现新药或先导药物的的重要 途径。 ( 五) 中药复方的研究 中药复方是传统中医药用药的主要形式，它基于“辨证”的思想观点，按照君、臣、 佐、使的组方原则，选择适当的药物、定量配伍而成，是中医辨证论治理论的具体体现， 其中蕴涵着深刻的科学内涵。因此，如何在中医理论的指导下，运用现代科学理论、方 法对其进行全方位深入的研究，发掘其方剂配伍的科学内涵，阐明中药复方作用的物质 基础，改良老处方，创制质量可控、药效稳定的新方剂，将中华医药几千年的文化发扬 光大，是中药现代化研究的重中之重的课题。在复方研究的方法和目的上，我国化学工 作者和药学工作者的观点不完全一致。化学家认为，应沿不同途径去探索中药作用机理 和用药科学原则，化学所起的作用不只是分离、分析和合成，其主要作用是从中药中抽 象出化学基本问题来研究，参与建设新学科 2 4 。药学家认为应以中草药为先导化合物和 药物的重要来源，以先导化合物发现和优化为核心，探讨新药发现与发展中的规律，重 视知识产权的获得与充分利用，逐步建立我国比较完善的创新药物研究理论、方法体系 和学科体系1 7 2 5 1 。 中药复方药效物质基础研究已被列为国家基础研究中优先资助领域，探讨中药复方 药效物质基础及作用机制的研究方法，已成为当今医药学术界瞩目的焦点问题。清华大 学的罗国安教授掣2 提出了采用中药复方有效部分这一概念来尝试解决中药复方复杂性 和整体性二个难点，进行中药复方化学成分及药效、作用机理相关联的研究，以达到 基本说清中药复方化学成分和作用机理的目的。所谓有效部分，是指各种中药复方药物 中具有相近似化学物质的一大类化合物。即将某个中药( 复方) 看作一个整体，根据其 所含不同种类的中药成分，结合各药材已知的药理知识，采用现代分离技术，将其分离 成各个有效部分( 如皂苷类，黄酮类、生物碱类等，或更小的类) ，每个有效部分为化 学性质相近的化合物群。有效部分的概念不同于一种中药中的有效成分和有效部位，而 是某个复方中所有药味含有某类化合物的总和。有效部分的分离提取也可按化学成分的 分子量、极性和酸碱性的大小采用系统分离的思路，根据中药复方中各昧药材的化学成 分已有的药理作用，有目的地将各有效成份进行药效等药理实验，再进一步进行作用机 理的研究，从而确定中药复方君、臣、佐、使的有效部分，进而阐明其配伍规律。 ( 六) 中药有效部分的药理活性筛选和现代科学技术分析鉴定 对一种中药进行分离，从而获得十余类有效部分后，则每一有效部分一般含有十几 种到几十种化学成分，借助分离与分析科学中多维、多模式、高效的系统分离分析等新 方法新技术，如各种现代色谱及波谱技术，特别是现代多种仪器联用新技术，如高效液 相色谱毛细管电泳一质谱质谱联用( h p l c c e _ 一m s 府讧s ) 可对十几种乃至几十种化学 成分进行指纹图谱分离鉴定，再从指纹图谱中选择四、五种指标成分( 有效成分或特征 成分) 进行定量。其中有效成分是指经药效学试验后确定起疗效的那些化学成分。特征 成分则指在指纹图谱中含量较多，能表征某味药材特征的化学成分。由此可见，中药药 效物质基础化学成分的研究，采用将化学成分和药效、药理、作用机理结合研究得出君、 臣、佐、使有效成分，及其指纹图谱定性、指标成分定量的思路，既能比较现实地基本 说清中药化学成分及药效作用机理，又是最好的中药质量控制方法，它能真正有目的地 控制中药质量，做到安全、有效、稳定，中药有效部分的药理活性筛选和现代科学技术 分析鉴定手段的紧密结合，它不仅能较好地解决中药复杂性和整体性两个难点，而且为 中药新药开发和中药现代化的快速发展提供了一种新的思路和方法。 一系列攻关项目和攀登计划的实施促进了中药现代化研究与其它学科的交叉及与 现代先进的科学技术的融合，使传统的中药研究活力倍增，“中药复方天然组合化学库 与多靶作用机制” 2 6 1 ，“中药药代动力学研究” 2 7 - 2 9 ，“中药基因组计划” 3 0 1 ，“中药高 通量筛选” 3 l3 2 1 ，“中药血清药理学”f 3 3 1 等研究领域正在逐步开拓和扩展。 三、传统中药黄连的最新研究进展 传统中药黄连又名王连，支连，始载于 ，列为上品。古人用其“主治心烦 悸也。旁治心下痞，吐下，腹中痛。”经黄连阿胶汤，黄连汤，于姜黄连黄芩人参汤， 葛根黄连黄芩汤，白头翁汤，大黄黄连泻心汤，泻心汤和附子泻心汤等传统复方临床 实践验证，其对“心中烦，不得卧，腹中痛，欲呕吐，心气不足等”有较好的疗效 ” 。 ( 一) 药理作用 1 动脉舒张作用 司晓晨等用药理学的方法检测了小檗碱片对钙离子通道的拮抗作用，结果表明小 檗碱片的水溶液能明显抑制钙离子内流，拮抗l 型钙通道促进剂b a yk8 6 4 4 对钙通道 的激活，从而降低s d 大鼠胸主动脉的收缩性，4 0 u g m l 浓度的小檗碱片对钙离子通道的 抑制作用与i o e 一8 m o l 1 浓度的尼群地平相似。同时b a yk8 6 4 4 使s d 大鼠胸主动脉收 缩后，小檗碱片能以剂量依赖方法引发收缩性动脉的自发性舒张8 0 r a g l 浓度的小檗 碱片能使i o e 一7 m o l lb a yk 86 4 4 所致的收缩血管基本达到1 0 0 的舒张，其作用与i o e 一7 m o l l 的尼群地平相似，而且，舒张动脉时间更为稳定和持久f 3 6 。 4 2 抗炎及抗血栓作用 曹于平等对黄连解毒汤( 黄连，黄柏，黄芩，丹皮，焦山栀等) 提取物的药理作用进行 了系统的研究，研究结果表明，黄连解毒汤能明显降低酵母所致的大鼠体温升高：对 二甲苯所致小鼠耳廓肿胀和醋酸所致小鼠腹腔毛细血管通透性升高均有显著抑制作用： 单次给予家兔后能抑制实验性血栓形成和a d p 诱导的血小板聚焦，作用呈剂量依赖性。 此外，黄连解毒汤提取物可明显延长小鼠断头后的喘气时间，并使急性脑缺血大鼠脑含 水量和过氧化脂质量显著降低，超氧化物歧化酶活力升高 3 ”。 3 抗胃癌作用 陈蔚文等对连黛胶囊( 盐酸小檗碱为主要有效成分) 抗胃癌的药理特性及临床应用 进行了研究，采用心一n g 诱发胃癌大鼠进行药理实验，基因蛋白表达用免疫组化法检测， 细胞分子药理采用甲基绿一派诺宁染色，呀啶橙染色，原位末端标记，琼脂凝胶电泳，免 疫组化，m t t ，流式细胞仪分析，6 1 5 近交系小鼠皮下成瘤等方法进行，药理基因差异条带 检测采用m r n a 差异显示法，临床观察采用随机单盲设计。结果，此药灌胃使大鼠胃癌发 生率明显降低，使p2 1r a s 和c e r b b 2 表达阴性( 对照组阳性) 。试药血清可抑制 m g c 一8 0 3 细胞生长和诱导细胞凋亡。盐酸小檗碱可使s g c 一79 0 1 和m g c 一8 0 3 细胞软琼脂集落形成率降低，增殖抑制及稳植成瘤率降低，能抑制