白芍药性物质基础研究：从化学成分到生物效应
白芍药性物质基础研究：从化学成分到生物效应
近日，由刘昌孝院士、张铁军研究员主编的首部中药五味药性理论现代研究专著《中药五味药性理论现代研究》（北京: 科学出版社,2024. 6）出版。该书在国家自然科学基金重点项目支持下，采用现代科学方法，对中药五味药性进行系统研究。本文节选书中关于白芍药性物质基础研究的部分，以飨读者。
“药性”与“药效”（功效）均是中医药理论的核心概念，是中药临证立法、遣药组方的重要依据，是从不同侧面、不同角度对中药的生物效应表达的客观描述。“药性（味）”和“药效”体现中药的“物质基础”作用于人体疾病主体的不同层面、不同方式的生物效应表达形式，两者呈现复杂的离合关系。“性-效-物”的表征、相关性规律研究是阐释中药作用原理及配伍规律、指导临床实践的重要依据和研究路径。因此，需建立“性-效-物”三元论的研究模式，以中医药理论为核心、以物质基础为纽带，拆分和阐释“传统功效-作用机制”“五味药性-生物效应表达”“归经-体内过程”等之间的关联规律，完整表征中药有效性的科学内涵。
“五味”最初的定义源于人们对中药滋味、气味的实际感受，有“非口不能味也”，可见药物的真实滋味、气味是五味的重要内涵之一，可称为“真实五味”。同时，五味药性又有其生物效应内涵，并作为临证治法、遣药组方的重要依据，可称为“效应五味”。本课题组基于五味药性的科学内涵，提出了基于“药物-五味-物质-效应-功用”五位一体紧密关联并相互佐证的中药五味化学及生物学基础研究思路，并以延胡索、白芍等为范例，建立五味滋味、气味的客观表征及其生物效应系统表达的研究模式，同时建立相关的方法，从仿生学技术及组织器官、细胞模型、受体靶点、体内过程等多个层次研究化学物质基础与生物效应表达的关联规律，以期科学阐释中药五味药性的化学物质基础及生物学实质。
本研究基于“性-效-物”三元论研究理论，采用液质联用技术、计算机模拟技术、网络药理学、细胞、GPCR 受体实验等技术方法，对白芍的药性物质基础进行研究，从物质组、味觉表征、功效表征到物质基础的确定等多方面，解析、表征和界定白芍药性（味）物质基础。
1. 白芍及其炮制品的化学成分分析
通过HPLC-Q-TOF-MS/MS 技术对白芍、炒白芍、赤芍中化学成分进行全面表征和辨识，经对照品比对、高分辨质谱数据分析及文献检索比对，从白芍中共鉴别或表征出42个化合物，包括单萜及其苷类化合物26 个，黄酮类化合物1 个，鞣质类化合物7 个，有机酸类化合物6 个，其他类化合物2 个；从炒白芍中共鉴别或表征出43 个化合物，包括单萜及其苷类化合物27 个，黄酮类化合物1 个，鞣质类化合物7 个，有机酸类化合物6 个，其他类化合物2 个；从赤芍中共鉴别或表征出35 个化合物，包括单萜及其苷类化合物21 个，黄酮类化合物1 个，鞣质类化合物6 个，有机酸类化合物6 个，其他类化合物1 个，阐明了白芍、炒白芍、赤芍的化学物质基础。
2. 基于苦味和酸味受体的分子对接研究
基于传统中医药理论中的中药“五味药性”理论，从“药性”角度出发，在PDB、NCBI 上分别下载酸味受体6D1W 晶体结构及苦味受体hTAS2R10 序列，随后进行同源建模、蛋白预处理并生成受体的格点文件；同时，选取前期白芍化学物质组解析出的42 个化合物作为对接配体，建立配体化合物库并进行预处理；最后，通过Schrödinger 2020 Maestro12.4 软件，进行药味受体的分子对接实验。研究发现，白芍中的13 个化学成分可作为苦味物质基础，其中大部分来源于单萜及其苷类化合物如芍药苷、芍药内酯苷、牡丹皮苷F、芍药新苷；此外，确定14 个化学成分可作为酸味物质基础，大部分来源于鞣质类化合物如五没食子酰葡萄糖、四没食子酰葡萄糖、没食子酰芍药苷和没食子酰蔗糖等，本部分研究主要从真实“滋味”角度，初步阐释了白芍药性（味）物质基础，为后续白芍性/效物质基础的确定提供数据支持。
3. 网络药理学研究
基于分子对接研究结果及相关文献，选取白芍中主要成分、入血成分同时兼顾主要结构类型，并综合考量了白芍“特有性”化学成分，选取了包括单萜及苷类、黄酮类、鞣质类、有机酸类及其他类等在内的17 个化学成分为研究对象，借助TCMSP、Swiss Target Prediction、UniProt 数据库、STRING 10 数据库、Omicsbean 在线分析软件及Cytoscape 实现数据可视化，构建“化合物-靶点-通路-药理作用-功效”网络数据图，初步预测其作用靶点、通路及作用机制，从“生物效应”角度对白芍的性/效物质基础进行预测分析。
4. 实验验证
基于网络药理学研究结果及文献检索，综合考量白芍炮制前后对相关化学成分的影响、潜在活性成分及入血成分等方面选取白芍及其8 个代表性单体化合物为研究对象，对网络药理学研究结果进行实验验证。选取与白芍传统功效相关的功能受体对化合物进行活性筛选，考察其对抑制子宫收缩、抗炎、镇痛、保肝、抗高血压、抑制汗腺分泌相关靶点的调节作用，推测抑制M2 受体为白芍发挥抑制子宫收缩作用的途径，抑制COX-2、TLR4、NF-κB 活性、PGE2 受体及下调IL-6、TNF-α 和NO 等炎症因子的表达是白芍发挥抗炎、镇痛、保肝作用的途径，抑制ETB 受体可能为白芍发挥抗高血压作用的途径，激动M3 受体可能为白芍发挥抑制汗腺分泌作用的途径，本部分实验筛选出白芍中8 个化学成分可为白芍发挥传统功效的药效物质基础。
通过以上对白芍化学物质组、真实“滋味”成分、功效成分的综合分析，初步确定其药性物质基础，其中单萜及其苷类成分包括芍药苷、芍药内酯苷、氧化芍药苷、没食子酰芍药苷和苯甲酰芍药苷为苦味物质基础；鞣质类成分儿茶素、五没食子酰葡萄糖和有机酸类成分没食子酸为酸味物质基础。