中药药效物质基础研究的系统方法学_中医方证代谢组学_王喜军
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doi： 10． 4268 / cjcmm20150103
［收稿日期］ 2014-12-02 ［基金项目］ 国家自然科学基金重点项目（ 81470093） ［通信作者］ 王喜军，教授，Tel： （ 0451） 82110818，E-mail： xijunw@ sina． com
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2015 年 1 月 第 40 卷第 1 期
Vol. 40，No． 1 January，2015
中药的药效物质基础是关系到中药的有效性及安全性 等质量问题的关键因素，其研究和确认的技术与方法是制约 中药现代化及国际发展的关键科学问题。然而，由于中药复 方给药形式的特殊性及方证对应疗效的专属性，决定了中药 药效物质基础研究方法的复杂性。
中药药效物质基础是指中药中含有的能够表达药物临 床疗效的化学成分总称。而中医临床使用的是方剂，中药饮 片是原料，方剂才是药物，所以中药药效物质基础研究应该 从方剂入手； 饮片中含有的只是化学成分或活性成分，只有 在一定的方剂配伍环境下才能表达药效成分； 同一中药在不 同配伍环境下在体内表达不同的体内直接作用物质，从而实 现药效的配伍取向。如此，在方剂对应证候 / 病有效的状态 下的体内物质分析才能发现与临床疗效相关的药效物质基 础，这是药效物质基础的第一步。其次，评价方剂的临床药 效是在方剂配伍环境中发现显效状态下的与疗效相关体内 成分的前提。在临床上，方剂对应的是证候或病，中医证候 / 病的客观正确诊断，阐释证候 / 病的生物学本质，发现证候 / 病的生物标记物，建立临床疗效的生物评价体系是评价方剂 临床疗效进而发现中药药效物质基础的基本前提，也是基于 中医临床经验创新药物的决定性环节。
首先，从总体上 看，以 往 的 研 究 方 法 多 是 以 单 味 中 药 饮 片为起点进行药效物质基础研究。此为经典的研究思路和 方法，对充分认识中药的化学成分，发现中药或天然药物的 活性成分，推动中药质量评价、中药创新药物设计、中成药制
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备工艺提升，以及为推进复方的化学成分研究均起到了不可 或缺的作用。然 而，从 中 药 药 效 物 质 基 础 研 究 层 面 考 虑，该 研究思路和方法存在“起步错误”。既然是“药效物质基础” 就应该从“药物”入手，从中医理论及中医临床实践角度，中 医使用的药物是“方剂”，单味中药饮片只是原料 （ 单方除 外） ，方剂才是药物。以往的研究已经证实，单味中药作为原 料，其本身含有的只是化学成分或活性成分，在不同方剂配 伍环境下同一中药在体内表达不同化学成分而产生方剂配 伍指向的临床疗效。相同中药在不同方剂及不同的病理状 态下药效取向 不 同，表 达 的 药 效 物 质 不 同。例 如 中 药 黄 柏， 其功效概括为 3 点： 清热燥湿、泻火解毒、退虚热。但是它与 知母相须配伍，在方剂中发挥清相火、退虚热的功效，如滋肾 丸、大补阴丸、知 柏 地 黄 丸 等。本 课 题 组 研 究 了 不 同 配 伍 环 境下关黄柏的体内成分，关黄柏在单独给药及在知柏地黄丸 等方剂配伍环境下其体内成分差异较大，在方剂配伍条件下 关黄 柏 体 内 以 黄 柏 内 酯 （ obaculactone ） 、黄 柏 酮 （ obacunone） 、木兰碱（ magnoline） 及相关的代谢产物为主，而非目 前作为关黄柏质量检测成分的小檗碱 （ berberine） 及巴马汀 （ palmatine） 。从方剂作为药物角度，黄柏内酯、黄柏酮及木 兰碱作为主要体内成分，其表达药效作为药效物质基础的可 能性更大［8］。在茵陈蒿汤研究中，分析鉴定血清中成分 21 个，其中 8 个利胆保肝成分只有在全方配伍条件下才能被选 择性吸收并表达良好的体内动态［9-10］。
2015 年 1 月 第 40 卷第 1 期
Vol. 40，No． 1 January，2015
中药药效物质基础研究的系统方法学 ———中医方证代谢组学
王喜军
（ 黑龙江中医药大学，黑龙江 哈尔滨 150040）
［摘要］ 中药药效物质基础是指中药中含有的能够表达药物临床疗效的化学成分总称。而中医临床使用的是方剂，中药饮 片是原料，方剂才是药物。同一中药在不同配伍环境下在体内表达不同的体内直接作用物质，从而实现药效的配伍取向。所 以中药药效物质基础研究应该从方剂入手，而评价方剂的临床药效是发现药效物质基础的前源自文库。在临床上，方剂对应的是证 候或病，中医证候 / 病的客观正确诊断，阐释证候 / 病的生物学本质，发现证候 / 病的生物标记物，建立临床疗效的生物评价体 系是评价方剂临床疗效进而发现中药药效物质基础的基本前提。基于中药复方给药形式的特殊性及方证对应疗效的专属 性，笔者的团队以证候为 起 点，从 方 剂 入 手，建 立 了 系 统 的 关 联“证 候 诊 断-方 剂 效 应 评 价-体 内 直 接 作 用 物 质 分 析 ”的 方 法 学———中医方证代谢组学（ Chinmedomics） ，将中药血清药物化学和代谢组学有机结合，在解决证候生物标记物的基础上，建立 方剂药效生物评价体系，发现并确定中药药效物质基础，进而解决与药效物质基础相关的中药有效性及安全性等质量问题， 以及基于临床有效性的中药创新药物发现问题。 ［关键词］ 中医方证代谢组学； 中药血清药物化学； 代谢组学； 体内药效物质基础； 方法学
以往关于中药药效物质基础研究方法已取得了可喜的 进展，形成了很多行之有效的研究方法，诸如生物活性导向 分离［1-2］、生物转化分析［3-4］、成分敲出方法［5］、中药血清药物 化学方法［6-7］等等，在解决中药活性成分（ 尚不能称为药效物 质基础） 确认，中药质量评价等相关的科学问题方面起到了 积极的促进作 用。然 而 由 于 思 路、方 法 及 应 用 技 术 的 局 限， 都在某些方面存在不可逾越的弊端，并不能使发现的所谓活 性成分与中药的临床有效性直接相关联，致使实质性的中药 药效物质基础研究寥寥无几，中药药效物质基础研究方法进 展缓慢，尚未形成系统的方法学或共性关键技术。
其次，就具体方 法 而 言，经 典 的 植 物 化 学 分 步 提 取 药 效 追踪分离的方法，从中药中成功获得了一批活性成分，诸如 抗疟新药青蒿素［12］、治疗老年痴呆病的石杉碱甲［13］、治疗心 脑血管病的川芎嗪［14］ 等。然而，受收率及活性测试方法的 限制，许多成分停留在结构鉴定水平。此后的生物活性导向 分离（ bioactivity guided isolation） 方法，加速了活性成分的发 现［15-16］，但是此方法是一条以发现新化合物和活性成分为主 要目的的研究模式，在中药药效物质基础的最低层面（ 活性 成分） 上进行研究，一味地去研究中药中到底含有什么成分， 什么成分能在体外药理实验中显示活性，往往使研究走入唯 单一成分论的误区。此方法不仅费时费力，而且不能反映成 分的体内生物转化（ 机体对药物的作用） ，更不能反映方剂中 药物之间在吸收、分布等方面的相互作用。伴随着研究的深 入及技术的进步，众多学者已认识到如此所确定的活性成分 不能称其为中药的药效物质基础，达成了从方剂体内成分分
［Abstract］ The efficacy material base of traditional Chinese medicines （ TCMs） is those constituents absorbed in blood and show the efficacy of TCMs after oral administration of a TCM formula. In TCM，formula consisted of more than one herbal drug is the clinical medication form which corresponding to TCM syndrome. The efficacy material base of TCMs had to be found in the condition of compatibility and efficacy of TCM formula. Therefore we take the biological characters of TCM syndrome as a research starting point，taking formula as object，through the integration of serum pharmacochemistry of TCM methods and metabolomics technologies，establish a system research methodology of the efficacy material basis in vivo--Chinmedomics. The use of metabolomics technology is used to fully understand nature biology on syndromes or disease，identify biomarkers for disease to bridging disease animal model，establishing the biological evaluation system of traditional Chinese medicine. On the basis of the validity of the premise，the use of serum pharmacochemistry of TCM to analysis in vivo directly substance after oral prescription and dynamic law，combined with changes law of the endogenous disease biomarkers （ pharmacodynamic markers of TCM） ，Though establishing two variable correlation analysis method between Chinese chemical compositions in serum exogenous and endogenous biomarkers，to extract TCM compositions highly correlated with the endogenous marker as potential basis for traditional Chinese medicines，and to biological validation to determine the efficacy material basis of TCM. ［Key words］ Chinmedomics； serum pharmacochemistry of TCM； metabonomics； efficacy material base； methodology
众多的研究结果提示，中药的药效物质基础是通过具体 的临床有效方剂表达的，中药的药效物质基础应该从方剂入 手，才能反映中医临床辨证施治原则和方剂配伍中药物成分 之间在 ADME 过程中的相互作用，由此在针对证候的前提下 及方剂配伍的环境下揭示的某一中药的体内药效物质基础 才能反映中医临床疗效，更符合中医药理论［11］。可以说，从 常见证候 / 病入手，以有效方剂为研究对象，进行中药的药效 物质基础研究是中医理论及临床实践的必然要求。
综上，只有以方 剂 为 研 究 对 象，以 证 候 的 生 物 标 记 发 现 为起点，依据中医临床给药方式，在整体评价方剂有效性基 础上，才能发现或找到与临床疗效相关联的药效物质基础， 任何超越于证候、方剂的单一的研究过程，都将与中药的有 效性失之交臂。
基于此，笔者建立了系统的关联“证候诊断-方剂效应评 价-体内直接作用 物 质 分 析 ”的 方 法 学———中 医 方 证 代 谢 组 学（ Chinmedomics） ，将中药血清药物化学和代谢组学有机结 合，在解决证候生物标记物的基础上，建立方剂药效生物评 价体系，发现并确定中药药效物质基础，进而解决与药效物 质基础相关的中药有效性及安全性等质量问题，以及基于临 床有效性的中药创新药物发现问题。
Methodology for systematic analysis of in vivo efficacy material base of traditional Chinese medicine--Chinmedomics
WANG Xi-jun （ Heilongjiang University of Chinese Medicine，Harbin 150040，China）
［收稿日期］ 2014-12-02 ［基金项目］ 国家自然科学基金重点项目（ 81470093） ［通信作者］ 王喜军，教授，Tel： （ 0451） 82110818，E-mail： xijunw@ sina． com
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2015 年 1 月 第 40 卷第 1 期
Vol. 40，No． 1 January，2015
中药的药效物质基础是关系到中药的有效性及安全性 等质量问题的关键因素，其研究和确认的技术与方法是制约 中药现代化及国际发展的关键科学问题。然而，由于中药复 方给药形式的特殊性及方证对应疗效的专属性，决定了中药 药效物质基础研究方法的复杂性。
中药药效物质基础是指中药中含有的能够表达药物临 床疗效的化学成分总称。而中医临床使用的是方剂，中药饮 片是原料，方剂才是药物，所以中药药效物质基础研究应该 从方剂入手； 饮片中含有的只是化学成分或活性成分，只有 在一定的方剂配伍环境下才能表达药效成分； 同一中药在不 同配伍环境下在体内表达不同的体内直接作用物质，从而实 现药效的配伍取向。如此，在方剂对应证候 / 病有效的状态 下的体内物质分析才能发现与临床疗效相关的药效物质基 础，这是药效物质基础的第一步。其次，评价方剂的临床药 效是在方剂配伍环境中发现显效状态下的与疗效相关体内 成分的前提。在临床上，方剂对应的是证候或病，中医证候 / 病的客观正确诊断，阐释证候 / 病的生物学本质，发现证候 / 病的生物标记物，建立临床疗效的生物评价体系是评价方剂 临床疗效进而发现中药药效物质基础的基本前提，也是基于 中医临床经验创新药物的决定性环节。
首先，从总体上 看，以 往 的 研 究 方 法 多 是 以 单 味 中 药 饮 片为起点进行药效物质基础研究。此为经典的研究思路和 方法，对充分认识中药的化学成分，发现中药或天然药物的 活性成分，推动中药质量评价、中药创新药物设计、中成药制
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备工艺提升，以及为推进复方的化学成分研究均起到了不可 或缺的作用。然 而，从 中 药 药 效 物 质 基 础 研 究 层 面 考 虑，该 研究思路和方法存在“起步错误”。既然是“药效物质基础” 就应该从“药物”入手，从中医理论及中医临床实践角度，中 医使用的药物是“方剂”，单味中药饮片只是原料 （ 单方除 外） ，方剂才是药物。以往的研究已经证实，单味中药作为原 料，其本身含有的只是化学成分或活性成分，在不同方剂配 伍环境下同一中药在体内表达不同化学成分而产生方剂配 伍指向的临床疗效。相同中药在不同方剂及不同的病理状 态下药效取向 不 同，表 达 的 药 效 物 质 不 同。例 如 中 药 黄 柏， 其功效概括为 3 点： 清热燥湿、泻火解毒、退虚热。但是它与 知母相须配伍，在方剂中发挥清相火、退虚热的功效，如滋肾 丸、大补阴丸、知 柏 地 黄 丸 等。本 课 题 组 研 究 了 不 同 配 伍 环 境下关黄柏的体内成分，关黄柏在单独给药及在知柏地黄丸 等方剂配伍环境下其体内成分差异较大，在方剂配伍条件下 关黄 柏 体 内 以 黄 柏 内 酯 （ obaculactone ） 、黄 柏 酮 （ obacunone） 、木兰碱（ magnoline） 及相关的代谢产物为主，而非目 前作为关黄柏质量检测成分的小檗碱 （ berberine） 及巴马汀 （ palmatine） 。从方剂作为药物角度，黄柏内酯、黄柏酮及木 兰碱作为主要体内成分，其表达药效作为药效物质基础的可 能性更大［8］。在茵陈蒿汤研究中，分析鉴定血清中成分 21 个，其中 8 个利胆保肝成分只有在全方配伍条件下才能被选 择性吸收并表达良好的体内动态［9-10］。
2015 年 1 月 第 40 卷第 1 期
Vol. 40，No． 1 January，2015
中药药效物质基础研究的系统方法学 ———中医方证代谢组学
王喜军
（ 黑龙江中医药大学，黑龙江 哈尔滨 150040）
［摘要］ 中药药效物质基础是指中药中含有的能够表达药物临床疗效的化学成分总称。而中医临床使用的是方剂，中药饮 片是原料，方剂才是药物。同一中药在不同配伍环境下在体内表达不同的体内直接作用物质，从而实现药效的配伍取向。所 以中药药效物质基础研究应该从方剂入手，而评价方剂的临床药效是发现药效物质基础的前源自文库。在临床上，方剂对应的是证 候或病，中医证候 / 病的客观正确诊断，阐释证候 / 病的生物学本质，发现证候 / 病的生物标记物，建立临床疗效的生物评价体 系是评价方剂临床疗效进而发现中药药效物质基础的基本前提。基于中药复方给药形式的特殊性及方证对应疗效的专属 性，笔者的团队以证候为 起 点，从 方 剂 入 手，建 立 了 系 统 的 关 联“证 候 诊 断-方 剂 效 应 评 价-体 内 直 接 作 用 物 质 分 析 ”的 方 法 学———中医方证代谢组学（ Chinmedomics） ，将中药血清药物化学和代谢组学有机结合，在解决证候生物标记物的基础上，建立 方剂药效生物评价体系，发现并确定中药药效物质基础，进而解决与药效物质基础相关的中药有效性及安全性等质量问题， 以及基于临床有效性的中药创新药物发现问题。 ［关键词］ 中医方证代谢组学； 中药血清药物化学； 代谢组学； 体内药效物质基础； 方法学
以往关于中药药效物质基础研究方法已取得了可喜的 进展，形成了很多行之有效的研究方法，诸如生物活性导向 分离［1-2］、生物转化分析［3-4］、成分敲出方法［5］、中药血清药物 化学方法［6-7］等等，在解决中药活性成分（ 尚不能称为药效物 质基础） 确认，中药质量评价等相关的科学问题方面起到了 积极的促进作 用。然 而 由 于 思 路、方 法 及 应 用 技 术 的 局 限， 都在某些方面存在不可逾越的弊端，并不能使发现的所谓活 性成分与中药的临床有效性直接相关联，致使实质性的中药 药效物质基础研究寥寥无几，中药药效物质基础研究方法进 展缓慢，尚未形成系统的方法学或共性关键技术。
其次，就具体方 法 而 言，经 典 的 植 物 化 学 分 步 提 取 药 效 追踪分离的方法，从中药中成功获得了一批活性成分，诸如 抗疟新药青蒿素［12］、治疗老年痴呆病的石杉碱甲［13］、治疗心 脑血管病的川芎嗪［14］ 等。然而，受收率及活性测试方法的 限制，许多成分停留在结构鉴定水平。此后的生物活性导向 分离（ bioactivity guided isolation） 方法，加速了活性成分的发 现［15-16］，但是此方法是一条以发现新化合物和活性成分为主 要目的的研究模式，在中药药效物质基础的最低层面（ 活性 成分） 上进行研究，一味地去研究中药中到底含有什么成分， 什么成分能在体外药理实验中显示活性，往往使研究走入唯 单一成分论的误区。此方法不仅费时费力，而且不能反映成 分的体内生物转化（ 机体对药物的作用） ，更不能反映方剂中 药物之间在吸收、分布等方面的相互作用。伴随着研究的深 入及技术的进步，众多学者已认识到如此所确定的活性成分 不能称其为中药的药效物质基础，达成了从方剂体内成分分
［Abstract］ The efficacy material base of traditional Chinese medicines （ TCMs） is those constituents absorbed in blood and show the efficacy of TCMs after oral administration of a TCM formula. In TCM，formula consisted of more than one herbal drug is the clinical medication form which corresponding to TCM syndrome. The efficacy material base of TCMs had to be found in the condition of compatibility and efficacy of TCM formula. Therefore we take the biological characters of TCM syndrome as a research starting point，taking formula as object，through the integration of serum pharmacochemistry of TCM methods and metabolomics technologies，establish a system research methodology of the efficacy material basis in vivo--Chinmedomics. The use of metabolomics technology is used to fully understand nature biology on syndromes or disease，identify biomarkers for disease to bridging disease animal model，establishing the biological evaluation system of traditional Chinese medicine. On the basis of the validity of the premise，the use of serum pharmacochemistry of TCM to analysis in vivo directly substance after oral prescription and dynamic law，combined with changes law of the endogenous disease biomarkers （ pharmacodynamic markers of TCM） ，Though establishing two variable correlation analysis method between Chinese chemical compositions in serum exogenous and endogenous biomarkers，to extract TCM compositions highly correlated with the endogenous marker as potential basis for traditional Chinese medicines，and to biological validation to determine the efficacy material basis of TCM. ［Key words］ Chinmedomics； serum pharmacochemistry of TCM； metabonomics； efficacy material base； methodology
众多的研究结果提示，中药的药效物质基础是通过具体 的临床有效方剂表达的，中药的药效物质基础应该从方剂入 手，才能反映中医临床辨证施治原则和方剂配伍中药物成分 之间在 ADME 过程中的相互作用，由此在针对证候的前提下 及方剂配伍的环境下揭示的某一中药的体内药效物质基础 才能反映中医临床疗效，更符合中医药理论［11］。可以说，从 常见证候 / 病入手，以有效方剂为研究对象，进行中药的药效 物质基础研究是中医理论及临床实践的必然要求。
综上，只有以方 剂 为 研 究 对 象，以 证 候 的 生 物 标 记 发 现 为起点，依据中医临床给药方式，在整体评价方剂有效性基 础上，才能发现或找到与临床疗效相关联的药效物质基础， 任何超越于证候、方剂的单一的研究过程，都将与中药的有 效性失之交臂。
基于此，笔者建立了系统的关联“证候诊断-方剂效应评 价-体内直接作用 物 质 分 析 ”的 方 法 学———中 医 方 证 代 谢 组 学（ Chinmedomics） ，将中药血清药物化学和代谢组学有机结 合，在解决证候生物标记物的基础上，建立方剂药效生物评 价体系，发现并确定中药药效物质基础，进而解决与药效物 质基础相关的中药有效性及安全性等质量问题，以及基于临 床有效性的中药创新药物发现问题。
Methodology for systematic analysis of in vivo efficacy material base of traditional Chinese medicine--Chinmedomics
WANG Xi-jun （ Heilongjiang University of Chinese Medicine，Harbin 150040，China）