摘要：道地藥材以優質而著稱，其質量受環境影響較大。中藥材由野生轉為栽培，導致藥材質量下降。藥材質量的科學評價是中藥產業的基石和傳統中醫藥健康發展的保證，然而中藥含有大量不同功效成分和功效相同的多種成分，難以評價質量。根據人體與植物的異同點，對道地藥材質量形成機制、道地藥材質量復雜性的本質原因以及目前評價藥材質量的方法的局限性進行了論述。植物次生代謝產物通常是藥材的活性成分，指出其生態作用與藥理作用密切相關。道地藥材質量評價應選擇在人體內相對穩定的成分，以高含量成分與具有代表性的高活性成分相結合的“雙高”作為質量標志物(Q-Marker)可更加客觀評價道地藥材的質量。

　　關鍵詞：中藥資源;道地藥材;ROS;藥材質量;活性成分

　　中醫理論是從人體對自身與環境深刻體驗出發的，中醫治病的原理就是調整人的代謝平衡，更注重宏觀的“面”。西醫是隨著解剖學與化學的發展產生并發展起來的，更注重微觀的“點”。醫離不開藥，2個醫療體系的起源和理論的不同也決定了中藥和西藥的差異，西藥成分較為單一，而中藥含有大量不同功效成分和功效相同的多種成分，各種成分的含量和比例變化多樣，以致以一種或多成分總量均不能評價藥材質量，難以尋找有效的方法。在眾多藥材中，有些藥材的化學成分的變化與環境關系并不密切，各地藥材質量差異不大，而有些藥材其質量受環境影響很大，其質量具有明顯的地域性，不同產地間質量差異顯著，這也就是所謂的道地藥材[1]。

　　中藥論文范例： 中藥材之高產栽培防風技術

　　道地藥材是以適宜的環境、優良的種質或成熟的生產技術和加工方法為前提，在一定的生產區域內所生產的能夠長期地穩定地影響市場需求，并經臨床或現代科學技術驗證的優質常用中藥材[2]。明確道地藥材質量形成機制，建立評價道地藥材質量的科學方法是中醫藥健康發展的重要基礎。

　　1道地藥材質量形成機制

　　達爾文的進化論是19世紀自然科學的3大發現，極大推進了生命科學的發展。根據該學說，生命起源經歷了從無機小分子→有機小分子→有機大分子→獨立的體系→原始生命，從原始生命開始又經歷了從單細胞到多細胞、從低等到高等、從簡單到復雜、從水生到陸生的進化過程。

　　新的化石證據動植物的分野至少應該始于10億年之前。基于此理論，動物和植物應有共同的祖先，也應有相同的基本生命規律。動物細胞和植物細胞生命本質的共同點表現在：都有磷脂雙分子層構成的細胞膜、細胞質、細胞核、線粒體、內質網、生命活動都離不開酶、遺傳物質均為DNA、生命活動均需復制-轉錄-翻譯等過程，新陳代謝的過程相同、適應環境的抗氧化酶的種類也都相同等，這些共有特征也稱為生命的基本特征。

　　不同生物又經過長期的分化，進化出各自特征，屬內物種間差異較小，科內差異較大，界間差異最大。動、植物位于2個界，親緣關系最遠，因此動物植物生命活動存在的差異也最大。動物能夠通過移動來尋找適宜的環境進行生活，物種的生存主要取決于“食物”來源、物種間爭奪食物的競爭，而植物的生存依賴于陽光，不需要移動也可以獲得充足的“食物”，陽光易于獲得，在足光照的條件下所面臨的生存問題常常是干旱、高溫等逆境脅迫，因此植物生存面臨的主要問題是逆境。植物在漫長的進化過程中進化出了動物所不具備的次生代謝系統，通過次生代謝產物適應逆境，這也是植物藥有明顯的道地性而動物藥無明顯道地性的原因[3]。

　　1.1逆境對植物傷害的本質是活性氧(robotoperatingsystem，ROS)植物在逆境脅迫條件下，細胞的葉綠體固定CO2消耗的光能與吸收的光能的平衡常常被打破，造成吸收光能過剩，又由于環境脅迫激素脫落酸導致氣孔關閉阻礙了光合作用產生的O2外排，積累的O2被還原成超氧負離子(即Mehler反應)[4]。超氧負離子又可與·OH、H2O2等ROS進行轉化。已證實ROS的增加是環境脅迫的結果，在一定條件下超氧負離子可增加了3倍，在一定條件下H2O2增加了10倍[5−6]。

　　這些物質具有很強的氧化能力，被稱為ROS，它可以將蛋白質中的不同位置2個氨基酸中的-SH氧化成-S-S-，從而形成維持或改變蛋白質(包括酶)的二級或三級結構來調節各種代謝，因此，適當水平的ROS也是調節植物中各種生理作用的不可或缺的信使，但一旦ROS過度產生，就會產生一系列破壞力，例如改變相鄰的分子結構，降低細胞膜的穩定性、破壞DNA鏈、蛋白質交聯、斷裂肽鏈等，結果導致代謝紊亂，甚至細胞死亡[7]。有逆境存在就會有大量ROS，大量ROS也必然對細胞產生傷害，生態脅迫對植物傷害的本質是ROS。因此，ROS具有雙重性，過多或過少都是有害的，細胞內含量保持狀態。

　　1.2植物抗氧化酶消除ROS的局限性

　　抗氧化酶是將體內形成過氧化物轉換為毒害較低或無害的物質多種酶的統稱，普遍存在生物細胞中，主要包括超氧化物歧化酶(superoxidedismutase，SOD)、過氧化氫酶(catalase，CAT)、各種過氧化物酶(peroxidase，POD)等。在抗氧化酶系統中，植物產生的超氧負離子首先通過SOD的作用生成H2O2，再通過CAT、POD等分解，CAT可單獨消除H2O2，而POD需要多酚等電子受體才能消除H2O2。抗氧化酶也是蛋白質。在一定逆境條件下，ROS含量相對較低，抗氧化酶能夠發揮較大的抗氧化作用。

　　SOD由2個亞基組成和CAT分別由4個亞基組成，含有多個易發生氧化的−SH基團，嚴重逆境下較高濃度的ROS會對酶造成很大破壞，使其活性大大降低[7]。甘草對環境的適應能力很強，標志著其具有較強抗氧化能力，研究顯示甘草在嚴重脅迫條件SOD、CAT等活性呈現先上升后下降的規律性變化[8]，其他植物更是如此，說明植物單純依靠抗氧化酶不可能適應嚴重逆境，必須需要其他抗氧化物質的參與。這里需要特別指出的是POD。

　　POD雖然也是酶，但該酶與糖結合成結合糖蛋白，糖基化有效防止了蛋白水解，穩定了蛋白構象，使POD穩定性遠遠強于其它酶[9]，在較強的逆境條件下POD通常仍表現出較高的活性[10-11]。POD的產生需通過逆境條件下誘導，因此也常稱為“逆境酶”，但該酶發揮作用也通常需要次生代謝產物提供電子才能發揮作用。研究顯示在嚴重脅迫下該酶活性也會降低[12-13]，所以很多植物單純依靠抗氧化酶不可能適應嚴重逆境。

　　1.3次生代謝產物與ROS環境脅迫因子通常為物理因子，這些脅迫因子能夠導致ROS的大量產生，而ROS又能調節植物的代謝，因此ROS成為生態環境與生理活動變化之間的媒介物質[14]。黃酮類化合物具有抗輻射傷害、結合植物毒素等功能等功能[15]，其抵御逆境作用機制可能主要有2種：一是黃酮類化合物具有紫外吸收作用，可減少對核酸、蛋白質等大分子的破壞作用，保護植物器官尤其是光合系統免受輻射傷害;二是黃酮類化合物是多酚類化合物，能夠清除ROS自由基，從而保護生物膜和蛋白質的結構免受傷害，避免生理代謝紊亂。

　　植物的次生代謝產物具有抵御不良生態環境對細胞傷害的作用，能夠緩解營養缺乏，抵御干旱、溫度變化、鹽害、大氣污染、食草動物和病原菌浸染等[16]。五環三萜皂苷具有雙親性，該分子像磷脂分子那樣，既含親水性的頭部、又含疏水性(親脂)的尾部，鳶尾屬植物的三萜類物質能夠容易整合到磷脂雙分子層中，調節膜的流動性，維持細胞膜的整體性[17]，從而削弱脂質過氧化[18]。五環三萜整合到細胞膜現象已經通過膜技術與原子力顯微鏡研究得到證實[19]。

　　在逆境條件下次生代謝產物是在ROS的誘導下大量產生的，它們的含量變化可提物細高植胞的適應能力。基于動物和植物生命活動的相似性，次生代謝產物的生態作用機制可能就是中藥的作用機制，因此次生代謝產物的變化本質也就是道地藥材質量的形成機制。由于植物細胞內的ROS含量需要處于一個相對穩定的水平，因此次生代謝產物的含量、抗氧化酶活性等不斷變化，最終表現為不同產地、批次道地藥材的質量差異很大。

　　2道地藥材質量形成的復雜性

　　環境對藥材質量有重要影響，在1000多年前的唐代就已經被人們所認識，目前藥材質量與環境的關系進行了廣泛研究。影響道地藥材質量的因素主要是特定的種質和生態環境，但特定的種質也是特定環境下物種適應環境的產物，是長期突變和特定環境下自然選擇作用的結果，因此環境是最主要的[20]。傳統的觀點認為中藥材的質量是藥用植物在長期的的生長發育過程中逐漸形成的，對某些藥材來說，此論斷有一定合理性。但是，短暫的生物脅迫也會產生大量的ROS，也會對次生代謝產生更大的影響。

　　2.1生態環境的復雜性

　　次生代謝產物的合成需要大量的能量和物質[21]。植物在適宜的環境條件下大量合成次生代謝產物則會導致初生代謝的減弱，也會影響生物的生長發育，降低生物在自然界中的競爭能力。在逆境條件下減少次生代謝產物的生物合成雖然可以避免較多能量的消耗，但過多ROS的存在也會導致植物不能適應逆境而難以生存。植物體的能量物質是有限的，次生代謝的增強必然導致初生代謝的減弱，兩者之間不斷處于一種動態變化之中。植物在漫長的進化過程中形成了一種特殊的調解機制，只有在逆境到來之時才產生大量的次生代謝產物，也就是說，在逆境來臨時，環境因子調控次生代謝迅速增加次生代謝產物的含量，因此次生代謝隨環境的變化而變化[22]。

　　細胞學研究證據表明，高溫處理金絲桃細胞10min內就可誘發金絲桃素的生物合成[23];高溫處理白樺細胞2d就能使三萜成分提高35%以上[24]。藥材研究證據表明，黃芩藥材中的黃芩苷和黃芩素含量具有日周期變化[25];黃芩鮮根在干燥過程中含量不斷增加，黃芩苷的含量增加107.8%[26];采用H2O2處理黃芩鮮根2d，活性最高的黃芩素含量提高了100%[27]。丹參的水溶性活性成分丹酚酸B在新鮮藥材中含量甚微，在干燥過程中大量形成[28]，這些足以證明在短期內干預就能對植物的次生代謝產生嚴重影響，改變藥材質量。

　　所以次生代謝產物通常是受環境所誘導，隨環境的變化而變化，因此該類物質在植物體內的產生和消除是很快的。黃芩質量受環境影響較大，道地性比較明顯，然而目前有對黃芩最佳采收期的研究報道近10篇，但所得出的結論差異很大，有的結論為在5～6月、有的為7～8月、有的為9月初、有的認為在10～11月，盡管各地氣候條件存在差異，但這絕不是單純的植物生長習性造成的，而是環境造成的。從以上可以看出，環境對道地藥材質量的影響非常大，有什么樣的環境就有什么樣的藥材質量。在道地產區，影響藥材質量的生態因子也不是一成不變的，道地藥材質量未必均優[29]，這也說明了環境對藥材質量的影響。

　　2.2化學成分的多樣性

　　每種植物都含有大量的次生代謝產物，現已從甘草中分離得到20余種五環三萜類化合物及300多種黃酮類化合物[30]，黃芩中也分離出40余種黃酮類化合物[31]。植物為什么包含如此多的次生代謝產物，為什么隨環境的變化而變化?

　　甘草含有多種黃酮類成分，它們消除ROS的能力也不盡相同，常見的黃酮類成分有黃酮、黃酮醇、雙氫黃酮、雙氫黃酮醇、查耳酮、異黃酮、雙氫異黃酮醇等[32]。其中甘草黃酮苷元活性大于苷類活性，查酮類化合物活性大于二氫黃酮類活性[33]。黃芩中黃酮類成分多達130余種，除上述成分外還含有二氫黃芩苷、7,2′,6′-三羥基-5-甲氧基二氫黃酮、5,7,2′,6′-四羥基二氫黃酮醇、4′,5,7-三羥基-6-甲氧基黃烷酮、2′,6′,5,7-四羥基黃烷酮、3,5,7,2′,6′-五羥基黃烷酮、5,2′,6′-三羥基-7,8-二甲氧基黃酮、3,5,7,2′,6′-五羥基黃烷酮、5,2′,6′-三羥基-7,8-二甲氧基黃酮、5,7-二羥基-6,8,2′,3′-四甲氧基黃酮、SkullcapflavoneII、5,8-二羥基-6,7-二甲氧基黃酮等等[34]。

　　黃酮類化合物基本結構的生物合成的復合酶分布在內質網中，對于相對應的苷類成分來說存在親水性糖類，很難自由滲透到磷脂雙層的生物膜中，而細胞內充滿大量生物膜構成的細胞器，細胞就是一個膜的系統，通過這個膜系統使某些化學成分只能存在于細胞的某一區域，因此苷類成分作用大大減弱。已經證明，當糖基被引入A環時，黃烷酮的活性消失[35]。化學成分的活性也取決于該化合物的穩定性，化學結構越穩定，它的活性也越低，大量研究證明黃酮的活性是由黃酮分子框架的酚羥基數量及位置決定的[36-38]，上述甘草和黃芩中的各種含量較低的成分均為多羥基成分，并且羥基也位于活性較高的位置。雖然含量低，但對藥材的質量也不宜忽視。

　　研究顯示，在逆境條件下多羥基成分含量迅速升高，苷類成分也向苷元轉化，這種成分之間轉化較為迅速，猶如“緩沖液”，可以迅速對外界環境作出反應，盡快使細胞內的ROS含量平衡狀態，這就是植物次生代謝產物種類繁多和難以藥材質量評價的根本原因。根據化學反應動力學原理，含量高的成分活性也低，有趣的是發現眾多藥材的多種化學成分中，含量高的成分活性較低，而活性高的成分含量又低。有人認為這些高含量低活性物質是活性成分一種貯存方式，植物一旦需要時則迅速轉為高活性物質[39]。研究也顯示在眾多含量低但活性較高的成分具有存在著趨同變化，即一旦ROS增加，這些成分含量均顯著升高。

　　3目前評價藥材質量的方法

　　3.1性狀評價

　　“辨狀論質”是根據中藥材的外觀形狀所表現出來的特點來判定中藥材的真偽和質量優劣，是我國勞動人民長期經驗總結，是中藥鑒定的精髓。以藥材外觀性狀評價質量具有悠久的歷史，常常以“……為佳”、“……為良”等。中藥材外觀性狀與藥材生長的環境密切相關，而生長環境與藥材質量有密切相關，所以藥材的外觀性狀可反映出藥材的生長環境。然而“辨狀論質”歷史經驗總結，而現階段藥材來源已由野生轉為栽培，藥材性狀更加復雜多樣，栽培藥材歷史較短，傳統的“辨狀論質”并不適用于新的性狀。如果采用次生代謝調控技術雖然可以大幅度提高藥材的質量，但未能改變藥材原有的性狀，顯示性狀評價存在很大的局限性。

　　3.2指紋圖譜

　　中藥指紋圖譜是指某些中藥材或中藥制劑經適當處理后，采用高效液相色譜法、薄層掃描、氣相色譜法和高效毛細管電泳法等色譜法以及紫外光譜法、紅外光譜法、質譜法、核磁共振法和X-射線衍射法等光譜法分析手段，得到的能夠標示其化學特征的色譜圖或光譜圖。該方法可表征多種化學成分，具有專屬性，在鑒別藥材真偽方面具有重要意義。指紋的相似度也包含活性較低的化學成分，這些成分嚴重影響評價結果可靠性，因此又有模糊性，對藥材質量評價意義不大。

　　3.3體外藥理作用

　　這些方法采用體外實驗進行，忽略了化學成分的吸收利用率，如苷類成分、人體易代謝的成分等，這種只考慮化合物本身因素的方法難以反映藥材的真實質量。

　　3.4高含量單一化學成分評價

　　采用含量較高的活性成分含量作為藥材質量評價標準是目前常見的做法。這種做法在某種程度上可對藥材質量進行控制，然而也存在著僅僅依靠這類成分不能真實反映藥材的質量，出現了很多道地藥材療效較好而指標成分含量并不高的現象，本質原因就是這種方法不能反映出藥材成分復雜性。

　　4客觀反映藥材療效的質量標志物(Q-Marker)選擇

　　中藥材成分特別復雜，各種物質含量不同、活性也不同，致使采用一種或幾種含量較高的成分、或采用一類成分的總量為指標均不能反映藥材的真正質量。如果將眾多化學成分進行歸類，把復雜的成分簡單化，用不同類別能夠較好反應藥材質量的標志成分評價質量將更全面更完善，也就是說在目前普遍采用的含量較高的Q-Marker評價質量的基礎上，再從植物眾多活性較高的成分中選擇新的高活性Q-Marker作為補充可更好反映藥材質量[53]。

　　4.1高含量的Q-Marker防風的入血成分主要為升麻素，單體升麻素給藥后在大鼠血清中只有升麻素，而且只有一個吸收峰，而含有大量升麻苷的防風提取物入血成分也是升麻素，但有2個吸收峰，且體內存留時間大大延長[54-55]，黃芩苷與黃芩素相比，血藥濃度達峰時間延后，藥物作用時間也大大延長[56]，其本質原因可能是苷類需要在腸道內轉化為相應的苷元后才能吸收，結果最終表現為吸收緩慢而藥效持久。

　　因此高含量的藥材Q-Marker也是不可缺少的質量評價指標，這也一直是評價藥材質量的一個重要指標。根據熱力學定律，高能態的化學物質不穩定，有向低能態自發進行的趨勢，因此這些含量較高的成分在植物細胞內通常都是穩定的。但是，人體內的某些酶有與植物不同，在植物體內穩定并不意味著在人體內穩定，因此化學成分在人體內穩定性也是高含量成分能否成為Q-Marker的重要前提。

　　4.2高活性的Q-Marker根據熱力學原理，活性高的成分穩定性差，因此含量通常也較低。但是，該類成分不僅僅是活性高，而且多為非苷類成分，易吸收，生物利用度高，對療效的影響也很大，因此也應該做為重要的Q-Marker。研究顯示道地藥材通常表現為含量較高的成分并未明顯增加，而含量較低的非苷類成分增加顯著。如道地產區黃芩的黃芩苷含量并不高，而黃芩素含量較高[57]，而這些苷元類成分活性很強。按質量計算黃芩中黃芩素的藥效為黃芩苷的4～7倍[58-59]、防風中升麻素的藥效是升麻苷的3～5倍，而這些成分是逆境脅迫的特征產物，應該作為評價道地藥材的關鍵指標。

　　另外，藥材質量與環境有密切關系，研究顯示多種高活性次生代謝產物種類眾多，在逆境條件下含量升高的主要是高活性成分[60]，如果將其中某一成分可作為眾多成分的一個代表，可更好反映眾多成分的總體水平。雖然非苷類藥用成分活性高，口服吸收快而完全，但也存在著代謝迅速、藥效時間短的弊病。

　　參考文獻

　　[1]郭寶林.道地藥材的科學概念及評價方法探討[J].世界科學技術—中醫藥現代化,2005,7(2):57-61.

　　[2]孟祥才,陳士林,王喜軍.論道地藥材及栽培產地變遷[J].中國中藥雜志,2011,36(13):1687-1692.

　　[3]孟祥才,孫暉,王振月.從生物學角度探討動物藥的特點[J].中藥材,2014,37(1):172-176.

　　[4]鄭榮梁,黃中洋.自由基生物學[M].第3版.北京:高等教育出版社,2007:276-282.

　　[5]DatJ,VandenabeeleS,VranováE,etal.Dualactionoftheactiveoxygenspeciesduringplantstressresponses[J].CellMolLifeSci,2000,57(5):779-795.

　　[6]趙福庚.植物逆境生理生態學[M].北京:化學工業出版社,2004.

　　[7]SharmaP,JhaAB,DubeyRS,etal.Reactiveoxygenspecies,oxidativedamage,andantioxidativedefensemechanisminplantsunderstressfulconditions[J].JBot,2012,2012:217037.

　　[8]楊國會,石德成,田文志,等.NaCl和Na2CO3脅迫對甘草葉片SOD、POD活性的影響[J].江蘇農業科學,2009,37(3):168-169.

　　作者：孟祥才，李曉穎，姚杰，孔玲，關瑜