全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43卷 第 10期 2012年 10月

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·专 论·
中药毒性研究的思路与方法
王宇光，马增春，梁乾德，汤响林，高 月*
军事医学科学院放射与辐射医学研究所 药理毒理研究室，北京 100850
摘 要：中药不良反应事件在国际上的出现，中药安全性问题逐渐受到重视。除经典的毒理学评价外，近年来在中药安全性
研究领域包括中药毒性研究方面也涌现出了许多新的思路和方法，有效拓展了中药毒性研究的深度和广度，并从中发现了一
些有价值的线索。对近年来关于中药毒性研究的相关思路和方法进行梳理分析和归纳总结，并结合相关工作，综述了中药毒
性研究进展，提出加强中药毒性研究有重要意义，并有助于指导中药的安全合理应用。
关键词：中药；毒性；药物代谢酶；不良反应；安全性
中图分类号：R285.53 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2012)10 - 1875 - 05
Thoughts and methods for toxicity study on Chinese materia medica
WANG Yu-guang, MA Zeng-chun, LIANG Qian-de, TANG Xiang-lin, GAO Yue
Department of Pharmacology and Toxicology, Institute of Radiation and Irradiation Medicine, Academy of Military Medical
Sciences, Beijing 100850, China
Abstract: The safety issues of Chinese materia medica (CMM) have been gradually taken seriously along with the CMM side effects
increasing in the worldwide use. Except the classic toxicology evaluation, more new ideas and methods were emerged in the field of
safety evaluation including toxicity study on CMM, which effectively expands the depth and width of toxicity study on CMM and
many valuable clues have been found. Recent advances in thoughts and methods of study on CMM toxicity are reviewed and
summarized and the importance of the study in this field is highlighted, which may guide the safety use of CMM.
Key words: Chinese materia medica (CMM); toxicity; drug metabolism enzyme; side effects; safety

中药与化学药相比通常被认为具有使用安全、不
良反应少等优点，但由于中药所含的化学成分复杂，
因此很难对其所引起的不良反应做出科学的解释。随
着中药不良反应事件在国际上的出现，使得中药的安
全性问题逐渐显现，因此中药毒性研究亟待加强，特
别是思路创新和相关技术平台的建立。应充分利用国
际通用的毒性研究方法和技术平台，结合中药特点和
中医理论，建立符合中药自身特点的中药毒性研究基
础数据库和技术平台显得尤为重要。
1 有毒中药毒性的系统研究
有毒中药具有明确的治疗功效，但同时其含有
的有效成分也是毒性成分，应用不当时极易产生不
良反应，甚至引发中毒或危及生命。有毒中药主要
特点是其有效成分治疗窗比较窄，治疗用药时极易
引起中毒反应。中医临床实践证明有毒中药往往又
具有显著而独特的治疗效果，因此对其开展系统毒
理学研究对合理、安全的使用此类中药具有重要意
义，特别是搞清楚量效-毒效关系，在合理的剂量范
围内应用此类药物显得尤为重要。
1.1 有毒中药的安全性评价研究
中药复方、单味药及其有效成分的毒性涉及机
体多个系统或器官。我国是中药产业大国，中药在
临床被广泛使用，因此按国际认可的标准评价中药
的安全性是中药走向国际市场的重要基础[1]。在有
毒中药安全性评价具体实施过程中，应以中医药理
论为指导，使有毒中药安全性评价工作既有严格的
标准操作规程，同时兼顾中医药的用药特点，保证
研究的最终成果能科学阐释中药毒性的本质，准确

收稿日期：2011-10-08
基金项目：国家重点基础研究发展计划（2011CB505304）；国家自然科学基金资助项目（81073149）；北京市自然科学基金资助项目（7112110）
作者简介：王宇光，男，博士，副研究员，研究方向为中药及天然药物药理毒理研究。Tel: (010)66932201 E-mail: wang_yuguang@139.com
*通讯作者 高 月 Tel: (010)66931312 E-mail: gaoyue@nic.bmi.ac.cn
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43卷 第 10期 2012年 10月

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描述中药毒性产生的靶器官或致毒机制，逐步实现
发展创新中药毒性理论的目的，建立中药基础毒理
学研究数据库，从而有利于正确评价和客观对待中
药的不良反应[2-3]。
1.2 有毒中药的毒代动力学研究
毒代动力学是运用药代动力学的原理和方法，
定量地研究毒性剂量下药物在动物体内的吸收、分
布、代谢、排泄过程和特点，进而探讨药物毒性发
生和发展的规律。毒代动力学研究的主要目的不只
是获得动力学数据，如毒性成分的血浆浓度、血浆
半衰期等，而是将动力学数据和动物的毒性反应有
机结合起来进行科学分析，使剂量-毒性反应关系实
现量化表达，才能对临床安全使用具有指导意义。
2 中药复方毒性的系统研究
2.1 机体参与的中药配伍毒性研究
中药配伍的毒性研究多为化学层面的研究，特别
是配伍前后方剂化学成分或毒性成分的变化研究确
实为阐明中药配伍毒性提供了物质基础方面的证据，
但这种研究思路仅能够反映中药配伍毒性的一个层
面，只是单纯考虑了药物自身之间组合对彼此毒性成
分的影响或变化，而忽视了药物在治疗疾病过程中机
体对毒性成分产生的影响及其与药物配伍毒性规律
之间的关系，因此存在片面性。许多中药在成百上千
的方剂中都具有相同的药性和相似的配伍关系，如甘
草因具有“调和诸药，缓解药物毒性、烈性”的药性
而在许多方剂中使用，这种配伍规律的普遍性如果仅
从化学的角度研究，可能对于一个或几个方剂的配伍
规律能够加以阐明，但并不代表甘草配伍机制的普遍
性和共通性，因为与甘草配伍的中药甚多且成分各
异，甘草不可能对各类中药在煎煮过程中化学成分的
变化都产生相同的影响，所以应该更多地从机体角度
去加以阐明。因此可以设想方剂中具有普遍配伍规律
的药物作用在机体的某个环节或靶点，这些环节或靶
点会对与其配伍的其他中药产生相同的作用，从而使
不同的方剂在配伍应用于机体后达到减毒增效的目
的，即形成了配伍规律；若不同的方剂在配伍应用于
机体后毒性增加，即形成了配伍禁忌。可以从机体角
度对方剂配伍毒性进行研究，即机体参与下的中药复
方配伍毒性研究。
药物代谢酶（细胞色素 P450）作为机体对药物
或外源物代谢的最主要功能蛋白，符合具有维持机
体正常生理功能或对药物产生重要影响蛋白质靶点
特征，细胞色素 P450是最重要的 I相药物代谢酶，
其在维持机体内环境的稳态及代谢对机体有害的物
质方面发挥重要作用。因此可以设想方剂中的个药
是否作用于细胞色素 P450 酶系统，影响了细胞色
素 P450 酶的活性进而对方剂中的其他药物包括毒
性中药相关成分的代谢和药理效应产生影响，使配
伍药物的特性和毒性效应发生改变而形成了中药间
相互作用，而这种药物代谢酶参与下形成的具有普
遍性中药间相互作用可能即为某些配伍规律或配伍
禁忌在机体上的真实反映和客观存在。中药方剂含
有多种单味中药，因此中药配伍存在与 P450 酶有
关的中药间相互作用的机会可能更多；同时中药不
论其成分多么复杂，但在体内起作用的物质基础仍
然属于化学成分范畴，同样面临着机体即 P450 酶
对其的代谢。这样中药配伍就符合基于药物代谢酶
产生药物相互作用的两个基本要素，即药物对 P450
酶产生影响，受到影响的 P450 酶再作用于复方中
毒性成分，改变毒性成分的代谢特征，这就是基于
P450酶的中药配伍毒性研究的分子基础。基于这种
推论，中药配伍禁忌中同样存在由 P450 酶参与的
药物相互作用。这种研究思路可以归结为将现代药
理学中药物相互作用的分子基础——P450 酶引入
中药配伍毒性研究中，通过酶活性分析、分子生物
学技术和现代色谱技术等综合分析中药对 P450 酶
活性、mRNA及蛋白表达水平的影响；进一步通过
液质联用技术结合体外代谢试验对复方中典型的毒
性成分的代谢特征进行深入分析，从而实现较系统
的中药复方对药物代谢酶的影响研究，并有针对性
地对中药复方毒性成分代谢和配伍毒性的相互作用
机制进行系统挖掘，发现基于药物代谢酶的中药相
互作用模式，进而发现配伍禁忌的科学内涵和配伍
毒性规律，为临床用药提供理论依据。方法学上可
采用体外代谢酶共培养如肝微粒体法、原代肝细胞
培养法、肠膜代谢、肠内容物代谢、肠微粒体代谢
技术，研究中药对药物转运蛋白和药物代谢酶的诱
导或抑制作用；并与它们的代谢途径和药动学行为
相结合，探讨配伍应用时可能引起的相互作用，进
而阐明中药毒效体内物质基础。可采用可同步进行
多级碎裂和精确质量测定的超高效液相-飞行时间
质谱（UPLC-Q-TOF-MS），进行生物样品中微量药
物及超微量药物的高通量、高灵敏度的定量分析；
利用药物代谢产物快速鉴定软件 Metabolynx 进行
体内外药物代谢产物快速鉴定等，从而对中药毒性
实现较全面的分析。
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如何确定化合物是否为某一或某些 P450 亚酶
的底物，即确定究竟哪种或哪几种亚酶参与了化合
物的代谢，对于发现潜在的药物相互作用至关重要。
FDA 指导原则中建议采用人肝组织进行新化合物
经 P450 代谢特征的鉴定，包括新鲜分离的肝脏切
片、新鲜制备或冷冻保存的人原代肝细胞、亚细胞
组分 S9、肝微粒体或重组 DNA表达的特定亚酶。
如果体内数据显示 P450 酶对新化合物的代谢清除
贡献率大于 25%，应进一步采用人肝微粒体或重组
酶确定究竟哪几种亚酶参与了该药物的代谢。利用
大鼠微粒体体外抑制试验对乌头碱的体外代谢产物
及参与代谢的亚酶进行鉴定，对乌头碱体外代谢特
征有了基本的描述[4]。尽管乌头碱的中毒机制及靶
器官已经明确，但对于乌头碱的代谢知之甚少，特
别是细胞色素 P450 参与的代谢。由于乌头碱的血
药浓度及其毒性效应与 P450 酶之间密切相关，且
长期配伍用药会影响 P450 酶的表达并产生药物相
互作用。因此无论作为一种毒性成分还是配伍应用
时的中毒因素，代谢物结构的鉴定及参与代谢的
P450 亚酶的确定有利于更深入了解其中毒机制和
发现可能的药物间的相互作用，从而避免潜在的药
物不良反应发生。P450亚酶抑制剂已被证明是鉴定
参与药物亚酶类型的有效工具，P450亚酶的鉴定可
以与特定的毒理反应建立联系。乌头中含有一系列
高毒性的二萜类生物碱如乌头碱、甲基乌头碱等对
心脏和神经系统有明显毒性，为了探明参与乌头碱
代谢的 P450亚型，考察了各种 P450亚酶的选择性
抑制剂对乌头碱消除速率的影响。研究显示 CYP3A
抑制剂三乙酰夹竹桃霉素在100 μmol/L可强烈地抑
制乌头碱的代谢达 84%，并且该抑制作用呈浓度依
赖性，同时在所有三乙酰夹竹桃霉素考察的浓度范
围内（0.5～100 μmol/L），乌头碱消除速率和 CYP3A
的酶活性之间具有明显的相关性。同时观察到
CYP1A2 抑制剂在一定程度上抑制了乌头碱的代
谢，而 CYP2E1、CYP2D1 和 CYP2B1/2 未产生明
显的抑制效应。由此得出乌头碱的代谢主要由
CYP3A 催化，CYP1A2 也有一定贡献。CYP3A 或
CYP1A抑制剂与乌头碱单体或中药复方提取物（含
乌头）配伍应用时可能会降低乌头碱的代谢而加重
中毒效应，在临床用药过程中应格外小心。从另一
个侧面为十八反中乌头与瓜蒌、半夏、白及和贝母
等配伍应用时会产生严重的毒性反应，提供了基于
药物代谢酶层面的实验证据（图 1）。

图 1 基于药物代谢酶的乌头配伍药对毒性机制
Fig. 1 Toxicity mechanism of aconitum compatibility
based on drug metabolism enzyme
2.2 基于代谢组学的中药配伍毒性研究
代谢组学是以生物体内低相对分子质量物质的
动态规律变化来表征生物体的生理病理变化趋势，
并最终还原相关联的生物事件以揭示生物体的生理
病理变化实质和机制的一种全新的组学技术。代谢
组学所研究的对象是机体整个代谢网络的终端产
物，其反映了机体的真实状态并能代表机体整体功
能，这一点与中医药治疗疾病时强调整体性的思想
具有一致性。代谢组学研究中药毒性特别是复方整
体的毒性，能更快、更准确地发现毒性物质及其毒
性规律，尤其对于多靶点的综合性毒性反应，代谢
组学可从多个角度进行全面评价，有利于中药的研
发和临床合理应用。从代谢组学角度解释中药毒性
作用机制，是中药毒理研究思路的拓展和与生命有
机体对接研究的最有力工具之一[5]。
2.3 基于基因组学及芯片技术的中药配伍毒性研究
传统毒理学研究由于使用大量动物进行研究，
受到各种制约因素和动物保护等方面的限制，越来
越难以满足实际需求，替代毒理学是毒理学发展的
新趋势，其作为早期毒性筛查具有传统毒理学无可
比拟的优势。随着人类基因组学和分子生物学技术
的迅猛发展，基因芯片技术在生命科学的各个领域
得到广泛应用。基因芯片技术可代替传统的动物毒
理学实验进行早期的毒性筛查和线索发现。毒理芯
片技术从基因组水平上研究药物与基因表达的相互
影响，通过基因表达图谱研究候选药物的毒性作用
机制、确定毒性生物标志物及预测潜在的毒性。毒
理芯片技术的特点是可以获取庞大而精确的数据信
息，具有其他技术无法比拟的优势，特别是在毒性
线索发现阶段可以给出海量的信息，有助于更深入
的毒性机制研究。该技术的应用有助于改变中药毒
理学传统研究方式，更加精确地描述中药毒性作用
机制，从分子水平揭示中药毒性的特点，从而更好
乌头属的毒性成分
乌头碱为代表的二萜类生物碱
乌头碱的
代谢产物细胞色素 P450代谢
瓜蒌＞半夏＞白及＞贝母
CYP3A, CYP1A2 解毒
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地诠释中药的作用机制与不良反应。基于传统中医
药整体观的特点，中医药研究只有从生物整体性的
角度出发，将分子水平的最新技术与中医药的辨证
论治相结合，才能从根本上解决中医药研究中的技
术难题[6]。
2.4 基于液质联用技术的中药配伍毒性成分谱研究
中药配伍化学层面的研究多集中在某个或某类
化学成分的研究，并不能整体反映配伍前后化学成
分的变化。中药化学组成非常复杂，因此，对中药
配伍化学成分的研究提出了较高要求。目前，对于
乌头与半夏、贝母配伍的研究主要集中于检测配伍
后乌头中双酯型生物碱量的变化[7-8]，以及临床应用
和药理方面的研究，对其全面的化学成分变化及配
伍规律的研究较少[9]。如果要对乌头配伍的药对的
毒性成分谱进行全面分析，特别是对乌头中生物碱
的变化谱进行分析，高效液相色谱（HPLC）是当
前研究中药配伍化学成分（尤其是小分子物质）的
主要技术方法。但相对于中药及中药配伍后的复杂
体系，其分离的效能（分离度、灵敏度）和效率（分
离速度）不尽如人意。超高效液相色谱（UPLC）
采用粒径 1.7 μm 的色谱柱填料，能获得更高的柱
效，并且在更宽的线速度范围内柱效保持恒定，因
而有利于提高流动相体积流量，缩短分析时间，提
高分析通量。通过性能优越的色谱柱，精确梯度控
制的 UPLC泵，低扩散、低交叉污染的自动进样系
统及高速检测器，使 UPLC的峰容量、分析效率、
灵敏度较常规 HPLC有了很大的提高，为复杂体系
的分离分析提供了良好的平台。目前 UPLC在其开
展的中药分离分析中发挥着重要的作用，缩短分析
时间、增加峰容量、提高灵敏度是 UPLC用于中药
分析的显著特点。另一方面，中药及中药配伍复杂
的化学成分，还要求分析方法有较好的定性鉴别能
力。UPLC-Q-TOF-MS 是当前提高色谱定性鉴别能
力的主要途径。由于 TOF-MS可以给出色谱峰化学
成分相对分子质量和结构碎片质荷比关键的结构信
息，对于判断色谱峰含何种化学成分以及判定不同
色谱之间色谱峰的同一性提供了重要依据。为了更
有效地鉴定结构，质谱系统应具备高质量分辨率，
即能给出分子离子或碎片离子的精确的质量信息，
同时还可以进行串联质谱分析（MS/MS），即通过
将某一离子打碎，分析碎片来判定结构。另外，如
果能综合运用多种检测手段，如综合运用质谱检测
器（MS）、二极管阵列检测器（DAD）、蒸发光散
射检测器（ELSD）等，则能进一步提高色谱的定性
鉴别能力。分析研究策略见图 2。本实验室利用
UPLC-Q-TOF-MS 技术对乌头配伍半夏后乌头碱类
成分的变化趋势进行了较好的诠释，一方面发现了
配伍后特征性毒性成分，同时也发现不同煎煮条件
下毒性成分的溶出变化规律与毒性密切相关[10]。
3 结语
凡是药物都具有两面性，即效、毒的属性。中
药也不例外，用之得当，可以调偏扶正，产生治疗

合煎液
Co-decoction
鉴定并验证化学标记物，阐明配伍机制
UPLC/Q-TOFMS
数据集
(tR-m/z pair, ion intensity, sample code)
聚类分析
(PCA/Scores plot)
寻找潜在的化学标记物
(OPLS-DA/S-Plot)
合并液
Mixed-decoction
单药水煎液单药水煎液
相反药对
合煎液

图 2 基于 UPLC-Q-TOF-MS 中药配伍毒性成分的研究策略
Fig. 2 Research strategy of toxic components in CMM compatibility based on UPLC-Q-TOF-MS
合煎液 合并液
数据集
聚类分析
寻找潜在的化学标记物
P - - F-MS
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作用；用之不当，则可动乱，产生不良反应。中药
有毒无毒以及毒性强弱都是相对的，要通过中药毒
理学系统研究发现致毒的靶器官，同时也要研究随
着用药剂量的改变是否发生了效、毒之间的转换，
以及在不同炮制、配伍、疾病症候特征等多个层面
效、毒发生改变的机制，这样可以使确有疗效的有
毒中药得到科学合理的使用，降低其毒性发生的概
率，发挥其在治疗某些疾病的独特作用。如果不附
加条件的认定中药有毒及毒性程度的大小，既不符
合客观实际，也不利于中药科学合理应用，因此更
需要注重特定条件下的中药毒性研究。中药毒性是
中药某些成分在机体外因素（如炮制、配伍等）和
特定机体状态下产生的药效作用之外的其他效应，
因此研究应建立特定条件下的毒性评价，以及以此
为依据的增效减毒研究，以最大限度发挥中药在特
定条件下的药效，减少毒性发生，进而提高中药使
用的安全性。
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