全 文 :对应分析在大黄炮制减毒“量毒”规律研究中的应用
王伽伯,马永刚,金城,张萍,肖小河,赵艳玲,邢小燕,任永申
(解放军中药研究所 解放军第三二医院,北京 100039)
[摘要] 目的:研究大黄炮制减毒的客观真实性及其减毒规律。方法:平行比较大黄不同炮制品对小鼠肝肾功能影响的
差异,以及炮制对其化学成分的影响,采用对应分析多元统计学方法研究炮制减毒的“量毒”规律。结果:生大黄在最大给药
剂量(76g·kg-1)对小鼠单次灌胃给药,未观察到明显的毒性反应;但在此剂量下连续给药14d,生大黄及其不同炮制品试验
组可观察到不同程度的肝、肾损伤。在对应分析图中,各炮制品试验组随剂量增加偏离空白组的距离呈增大趋势,呈现出明
确的“量毒”规律,偏离距离越远,肝肾毒性越明显;对比各炮制品高剂量组偏离空白组的距离,生大黄 >醋大黄 >酒大黄 >
熟大黄>大黄炭>清宁片。总体来看,炮制品的毒性低于生品,减毒作用强度与炮制程度相关。炮制减毒作用与结合蒽醌和
鞣质类成分的下降均有关,其中结合蒽醌与毒性关系最明显。结论:大黄炮制减毒作用客观存在,其中熟制减毒作用较明显
且药效物质损失较小。对应分析方法可有效地将复杂问题简单化,尤其适合于中药药效及毒性评估等多指标复杂问题研究。
[关键词] 炮制;减毒;大黄;量毒规律;对应分析
[收稿日期] 20090000
[基金项目] 国家十·五科技攻关专项课题“大黄毒副作用及复方
制剂安全性的示范研究”(员004BA721A14)
[通信作者] 肖小河,医学博士,博士生导师,解放军第三○二医
院研究员,全军中药研究所所长。Tel/Fax:(010)66933322,Email:
pharmacy302@126.com
炮制减毒是中药临床合理制用的重要和特色内
容。以大黄为例,生品性味苦寒,泻下之力峻猛,易
耗津损液、伤人元气,对体质虚弱、久病年高之人可
改用药性缓和的炮制品,降低不良反应,提高治疗顺
应性。炮制对大黄泻下作用强度的影响规律已有深
入研究[12]。在临床上,大黄除应用于泻火通便外,
还广泛用于慢性肝炎、肾功能衰竭等疾病的长期治
疗[34],然而,近年有报道大黄中成分对机体的肝肾
功能有不良影响[56],长期应用可能引起肝肾损害。
由于大黄不是传统的毒剧药物,其肝肾毒性尚未引
起足够重视,炮制是否对大黄潜在的肝肾毒性具有
减毒作用,其炮制减毒的规律以及内在物质基础未
见系统研究。本文通过亚急性毒性试验,平行对比
大黄不同炮制品对小鼠的毒副作用,尤其是对肝肾
功能的影响,并采用对应分析方法研究炮制减毒的
“量毒”关系,以及探讨炮制减毒的物质基础。
1 材料和方法
1.1 材料 掌叶大黄购于甘肃省礼县药材公司,经
本院肖小河研究员鉴定为蓼科植物掌叶大黄Rheum
palmatumL.的干燥根及根茎。不同炮制品由上述
同一批生大黄炮制而得,炮制方法参照《中国药典》
(2005年版)及《北京市中药材炮制规范》,由北京
冠城堂药材饮片有限公司协助完成。为了尽可能暴
露大黄潜在的肝肾毒性,本文采用醇提与水提相结
合的方式制备生大黄及其炮制品的总提物用于毒性
比较研究。提取方法:将大黄粉碎得粗粉,加6倍量
95%乙醇加热回流3次,1h/次,合并滤液浓缩得醇
提液,滤渣挥去乙醇,加10倍量水,加热提取1h,滤
液与醇提液合并,减压干燥得总提物。含量测定用
大黄素和没食子酸购自中国药品生物制品检定所,
其他化学试剂均为分析纯。
昆明种小鼠,清洁级,体重18~22g,雌雄各半,
共230只,由中国药物生物制品检定所实验动物中
心提供。动物饲养于屏障动物房,动物房合格证号
SYXK(军)2002005。室温(20±2)℃,相对湿度
60%~70%,通风良好、环境安静,室内保持12h照
明,12h黑暗,并定期消毒。
FA1104型电子天平(上海天平仪器),AL204
电子天平(瑞士梅特勒托利多公司),8450型紫外
可见分光光度仪(美国 HP公司),2500型超声波清
洗器(江苏省昆山市超声仪器有限公司),旋转蒸发
仪(德国 Heidolph公司),OLYMPUSAU800型全自
动生化分析仪(日本),EG1140型包埋机(AO,美
国),AO8205型切片机(AO,美国),GalenTMⅢ型
光学显微镜(GalenTMⅢ,江南光学仪器厂)。
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1.2 生大黄急性毒性试验 根据预试验的结果,以
最大给药容量(004mL·g-1)和最大药物浓度
(06g·mL-1,总提物量)给药,折算为生药量为76
g·kg-1(出膏率316%)。给药前小鼠禁食不禁水
12h,将生大黄总提物按上述剂量灌胃给药 1次。
记录各种中毒症状及死亡情况,死亡动物进行尸检,
分别在给药前、给药后第 1,3,7,14天称量动物体
重。动物饲养于屏障动物房,动物房合格证号
SYXK(军)2002005。室温(20±2)℃,相对湿度
60%~70%,室内保持12h照明,12h黑暗,并定期
消毒。
1.3 炮制品亚急性毒性试验 将动物随机分为19
组,分别为正常对照组,生大黄、酒大黄、醋大黄、熟
大黄、清宁片和大黄炭各自的3个剂量组,每组10
只,雌雄各半。各给药组的高、中、低剂量分别为
76,53,8g·kg-1。按004mL·g-1体重灌胃给药,
对照组给相同量蒸馏水,连续给药14d。给药期间
动物自由饮食。每日观察给药前后各剂量组每只动
物的外观体征,行为活动,毛发变化、大小便形状、颜
色,各天然孔有无异常分泌物等。分别在给药0,1,
3,7,11,14d称量动物体重,计算体重增长率。连续
给药14d后,小鼠摘眼球取血,分离血清,检测谷丙
转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、尿素氮(BUN)、
肌苷(CREA)、碱性磷酸酶(ALP)、总蛋白(TP)、白
蛋白 (ALB)、球蛋白 (GLO)、A/G、总胆红素
(TBIL)、葡萄糖(Glu)、总胆固醇(CHOL)指标。动
物摘眼球取血后处死,进行全面系统尸检,对心、肝、
脾、肺、肾、脑、性腺、甲状腺、胸腺、回肠等进行肉眼
观察,记录有异常的脏器,称重并计算脏器系数。尸
检后取肝、肾组织,用10%中性甲醛溶液固定,经梯
度乙醇脱水、二甲苯透明、石蜡包埋、切片(厚4~5
μm)、HE染色。在光学显微镜下观察组织病理变
化。
1.4 大黄蒽醌及鞣质类含量测定 参照文献[7]
采用乙酸镁甲醇溶液显色,分光光度计测定大黄及
其炮制品中总游离蒽醌、总蒽醌含量,总蒽醌与总游
离蒽醌之差为总结合蒽醌含量。总鞣质按2005年
版《中国药典》(一部)附录 XB“鞣质含量测定法”
操作。
2 结果
2.1 急性、亚急性毒性试验结果 大黄虽不是传统
毒剧药物,但其潜在的毒副作用不容忽视。为了尽
可能暴露大黄的毒性反应及炮制减毒作用,本文在
较大剂量下进行毒性比较实验。首先通过急性毒性
试验确定最大耐受剂量,然后根据急毒试验结果设
计亚急性毒性试验比较各炮制品的毒性差异。急性
毒性试验结果表明,生大黄总提物以最大给药量
(76g·kg-1)给小鼠单次灌胃给药后出现活动减少
现象,2h后活动恢复正常,连续观察14d,动物均
未出现死亡,体重增长正常,未见其他异常症状,雌
雄动物之间无明显差异。故以76g·kg-1为亚急性
毒性试验最大剂量。预试验显示生大黄连续灌胃给
药14d,对小鼠无显著毒性反应的剂量为 38g·
kg-1,设为亚急性毒性试验的低剂量。等比设置中
剂量为53g·kg-1。最大给药量(76g·kg-1)约为
大黄临床常用量10g的450倍,为药典最大用量30
g的160倍。
亚急性毒性试验结果显示,大黄及其炮制品连
续灌胃给药14d,各组无死亡例。各给药组动物均
出现多静卧、活动度减少,皮肤毛色较脏(但无脱
落)现象,尤以高剂量组为显著;各组均出现部分动
物便粒增多,便粒色黄、质稀软现象。其他一般体征
未观测到异常,各天然孔无异常分泌物。与对照组
比较,从第3天起,各给药组动物体重增长降低,尤
其是高剂量生大黄、酒大黄、醋大黄组比正常对照组
下降显著;而大黄炭、清宁片、熟大黄组体重显著高
于同时期相同剂量生大黄组,与正常对照组无显著
差异。组织病理学检查发现,连续给药14d后,76g
·kg-1剂量生大黄组肾组织出现2例(2/9)肾小管
上皮细胞轻度水变性,肝组织出现1例(1/9)肝细
胞水变性;76g·kg-1剂量酒大黄组肾组织出现 1
例(1/10)肾小管上皮细胞轻度水变性,肝组织出现
2例(2/10)肝细胞水变性,其余组织未见明显异常。
与正常对照组比较,各给药组动物的肝、肾及心、脾、
肺、脑、性腺、甲状腺、胸腺、回肠等脏器重量和脏器
系数无显著性差异;与等剂量生大黄组比较,不同炮
制品之间肝、肾脏器重量和脏器系数无显著性差异。
血清生化指标中,各给药组的 ALT,AST,ALP,BUN,
CREA,ALB指标均发生了不同程度的改变,TP,
GLO,A/G,TBIL,CHOL,Glu等指标变化不明显。其
中生大黄、酒大黄、醋大黄组改变显著,而大黄炭、清
宁片、熟大黄组与正常对照组差异较小。从上述结
果可以看出,在较高剂量下连续给药14d,大黄对小
鼠的肝肾功能确有一定的损伤作用,粗略来看,炮制
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品的毒性小于生品,大黄炭和清宁片毒性最小,提示 炮制确有一定的减毒作用。
表1 生大黄及其不同炮制品连续灌胃给药14d对小鼠肝肾功能生化指标的影响[8]
分组 Dose/g·kg-1 ALT/U·L-1 AST/U·L-1 BUN/mmol·L-1 CREA/umol·L-1
正常 0 2980±495 9580±1042 726±086 5410±813
76 4110±14721) 12240±29271) 870±1142) 7140±16052)
生大黄 53 5600±1392) 12530±32771) 1042±1252) 8180±12592)
38 6100±17552) 13410±31022) 1046±1672) 9250±9642)
76 4025±11941) 11590±18592) 874±1152) 6820±10172)
酒大黄 53 4980±12652) 12587±20762) 974±1862) 8230±12762)
38 5540±13262) 12415±17352) 979±1542) 8530±14742)
76 4180±13961) 11555±14932) 871±1282) 6940±263
醋大黄 53 4210±14171,3) 11425±19181) 1008±1532) 8770±14862)
38 4480±14772,3) 11842±20512) 1071±2152) 9530±16062)
76 3040±704 10305±1911 799±191 5250±10824)
熟大黄 53 3335±814) 11160±15871) 808±1394) 5290±10934)
38 3805±8341,4) 11405±20331) 825±1524) 5650±844)
76 2750±4883) 10465±1517 823±1071) 5590±12283)
清宁片 53 2980±8014) 11355±18981) 839±1431,4) 5560±11534)
38 3280±5874) 11135±18041) 841±1573) 5810±10464)
76 2990±1211 8450±14214) 823±1121) 5025±10014)
大黄炭 53 3810±9241,4) 11190±2396 832±1934) 5340±954)
38 3324±7434) 11070±19741) 821±1574) 5420±12934)
注:与正常组比较1)P<005,2)P<001;与等剂量生大黄比较3)P<005,4)P<001。
2.2 基于多元统计分析的炮制减毒“量毒”变化规
律 为了进一步研究不同炮制品的减毒作用,并将
炮制减毒的“量毒”关系直观表现出来,本文以
ALT,AST和BUN,CREA4个反映肝肾功能且发生
较大变化的生化指标为毒性评价指标,采用对应分
析方法研究炮制对大黄的减毒规律。对应分析是用
于研究试验考察因素与多个指标变量间的关系的一
种重要多元统计学方法,其原理是首先采用主成分
分析思想,将多元变量压缩为2个对全数据集贡献
度大致相等的主成分变量Z1和Z2,然后根据标准化
表达式计算出各数据点的主成分变量集[Z1,Z2],
再将各数据组的主成分均值绘在坐标系上实现二维
空间投影,从而直观表达出试验考察因素的内在变
化规律。本文采用 SAS统计软件实施对应分析,程
序方法参见文献专著[9]。对主成分进行 χ2检验,
结果表明Z1和Z2分别可解释原来4个变量5392%
和4103%的信息,累积解释9495%的原信息,提
示构建的两个主成分可较好的表达原来4个生化指
标代表的肝肾毒性作用。2个主成分的表达式分别
为:Z1=01162Alt-01268Ast-00129Bun+
01471Crea,Z2=02237Alt-00077Ast-0024
0Bun-01160Crea。上式中生化指标前系数的绝
对值表示该指标对主成分的贡献大小,正负符号表
示影响方向。对应分析结果见图1。
图1 不同剂量大黄炮制品的肝肾毒性变化规律
为了方便与空白对照组比较,本文以空白对照
组为坐标原点将主成分坐标系进行了平移,图中用
不同图例符号区分各炮制品,用符号的大小表示剂
量的高低。从由图中可以看出:①以空白组对照为
中心,各炮制品组远离空白组的距离随剂量增加基
本呈增大趋势,即剂量越大偏离正常越远,肝肾毒性
越明显,呈现出明确的“量毒”规律。②生大黄、酒
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大黄、醋大黄远离空白对照组的距离明显大于熟大
黄、清宁片、大黄炭,这与后三者毒性较低相一致。
计算各炮制品高剂量组与对照组在对应分析图上的
距离,生大黄>醋大黄 >酒大黄 >熟大黄 >大黄炭
>清宁片。③不同炮制品分布的象限不同,利用对
应分析可以区分不同炮制品的毒性差异。生大黄、
酒大黄同在第一象限,提示二者毒性相似,酒制的减
毒作用不明显;熟大黄与清宁片主要分布在第二象
限,与两者炮制原理相似有关;大黄炭炮制程度最
深,主要分布于对侧的第三象限,与生品变化几乎相
反;醋大黄主要分布于第二象限,可能是醋酸改变
(水解)了大黄中物质组成形式和比例。
2.3 炮制减毒与化学成分的改变 以生大黄中
蒽醌和鞣质类成分含量为参比,计算各炮制品的
成分改变率(图 2)。可以看出大黄经过炮制后
两类成分发生明显改变,其中大黄炭降低最明
显,熟大黄改变最小,酒大黄、醋大黄、清宁片中
两类成分含量均下降,提示炮制的强度和程度显
著影响这两类成分的含量,这与蒽醌和鞣质均易
氧化降解的性质相一致。
对比各炮制品亚急性毒性试验结果,可以看
出炮制减毒与成分改变的相关性:①总结合蒽醌
的含量与亚急性毒性呈明显正相关,即总结合蒽
醌含量越低,毒性越低;②总蒽醌含量高低不能
完全体现炮制的减毒作用;③毒性较小的清宁片
中蒽醌类成分变化不大,而总鞣质显著减少,说
明总鞣质与毒性也有一定的关系,酒大黄与醋大
黄中鞣质含量均有所下降,毒性试验中动物的部
分毒理指标也较生大黄为低,也证明鞣质与毒性
有一定的关系;④综合二类成分的变化规律,说
明结合蒽醌和总鞣质都与大黄炮制品的毒性有
关,其中结合蒽醌与毒性关系最明显。
图2 各炮制品相对于生大黄的成分改变率
3 讨论
大黄非传统的毒剧药物,通常认为其毒性较小。
但当长期使用大黄治疗慢性疾病时,其潜在的肝肾
毒性不容忽视。从本研究结果可以看出,在小鼠急
性毒性试验中,大黄在最大给药剂量(76g·kg-1)
未观察到明显的毒性反应,与传统对大黄毒性较低
的认识一致;但在此剂量下连续给药14d,生大黄组
观察到肝、肾病理改变,肝肾功能生化指标也发生了
显著性变化。在上述高暴露剂量下,平行对比大黄
不同炮制品的毒性反应,可见炮制品的毒性均低于
生品。根据毒性作用大小,可将炮制品粗略分为两
类:酒大黄和醋大黄毒性与生品相比下降较小,大黄
炭、清宁片和熟大黄减毒明显。进一步地分析炮制
方法与炮制品毒性的关系:酒大黄炮制程度相对较
轻,减毒作用弱,故酒大黄与生大黄在对应分析图中
的“量毒”关系曲线最接近;清宁片的炮制原理与熟
大黄接近而炮制程度更深,故其高剂量组逐渐接近
熟大黄组;大黄炭炮制程度最深,与生品变化几乎相
反,但大黄炭高剂量组反而离空白对照组更近,尚不
能解释;醋大黄在炮制过程中加入了醋酸,而大黄中
蒽醌苷及鞣质类成分均对醋酸敏感,可能较大程度
改变了物质基础,故在对应分析图上呈现不同的变
化规律,其第二主成分 Z2向负值区变化,从 Z2的表
达式来看,2个肾功能指标主要贡献负值,提示醋大
黄对肾功能影响较其它炮制品更明显,临床应用应
加以注意。查看在对应分析中构建的2个主成分表
达式,Z1和 Z2并未分别由肝功能和肾功能指标主
导,提示大黄对肝肾功能的损伤并不是孤立发生,而
是多靶点同时发生。一些暴露剂量较低而作用时间
较长的体内外试验也报道了类似同时发生的肝肾损
害[1011],尽管此损伤停药后可恢复[1112]。因此生大
黄长期用药时应注意监测患者肝肾功能的改变。
通常认为蒽醌为大黄中主要有效成分,但近年
来发现鞣质亦是重要的药效物质。文献报道鞣质类
成分如没食子酸、d儿茶素、表儿茶素3O蒬酸酯等
在止血、抗凝血、治疗慢性肾功能衰竭中发挥重要作
用[1314]。从本文结果可以看出,结合蒽醌与毒性关
系最明显,鞣质类成分也有一定的相关性。不同炮
制品中,熟大黄毒性相对较低,其所含结合蒽醌下降
显著,鞣质类成分的总量下降不多,从最大程度保留
药效物质同时又降低毒性的角度来考虑,大黄熟制
是较好的炮制方法。
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本文采用对应分析方法,将多元毒性指标压缩
投影至二维坐标系,可直观地表达出不同炮制品的
毒性差异及变化规律。该方法可有效地将复杂问题
简单化,尤其适合于中药药效及毒性评估等多指标
复杂问题研究。
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Studyonthetoxicityatenuatingefectofprocessingandthedosetoxicityof
rhubarbanditsprocessedmaterialsbasedoncorrespondenceanalysis
WANGJiabo,MAYonggang,JINCheng,ZHANGPing,XIAOXiaohe,ZHAOYanling,XINGXiaoyan,RENYongshen
(ChinaMilitaryInstituteofChineseMateriaMedica,302MilitaryHospital,Beijing100039,China)
[Abstract] Objective:Tostudythetoxicityatenuatingefectofprocessingtorhubarb.Methods:Thediferencewithinthe
processedmaterialsofrhubarbtothehepaticandrenalfunctionsofmicewasresearchedinaparalelcomparison,aswelasthechemi
calalterationinducedbyprocessingwasconsidered.Corespondenceanalysis,akindofmultivariatestatisticalanalysis,wasperformed
toexplorethedosetoxicityrelationshipofrhubarbanditsprocessedmaterials.Results:Noobvioustoxicefectwasfoundinmiceafter
singleintragastricadministrationofcrudedrugofrhubarbatdosageof76g·kg-1,whilesomelesionstoliverandkidneytissueswere
observedinmiceafterrepeatedadministrationofrhubarbanditsprocessedmaterialsfor14daysatthesamedosage.Inthecorespon
denceanalysisdiagram,itcouldbededucedthattherewasdefinitedosetoxicityrelationshipofprocessedrhubarbasthedistancebe
tweentrialgroupsandcontrolgroupincreasedalongwiththedosageandthetoxicity.Thedistanceoftheprocessedrhubarbshowedas
theconsequence:crudedrugofrhubarb>vinegarprocessedrhubarb>alcoholprocessedrhubarb>steamedrhubarb>carbonizedrhu
barb>Qingningpian.Hence,thetoxicityofprocessedrhubarbwasmuchlowerthanthatofcrudedrugandtheextentoftoxicityaten
uationwasrelatedtotheprocessingintensity.Meanwhile,thetoxicityatenuatingefectofprocessingtorhubarbwasrelatedtothede
clineofthecontentsofbothanthraquinoneglycosidesandtannins,andtheformeronecontributedremarkablytotoxicity.Conclusion:
Thetoxicityatenuatingefectofprocessingtorhubarbwasverifiedinthisstudyandthetoxicityofsteamedrhubarbatenuatednotably
whilethepharmacologicalsubstancesdegradedlitle.Thecorespondenceanalysiswouldbeusefultoassessthepharmacologicaland
toxicefectswithmultipleindexesoftraditionalChinesemedicines.
[Keywords] processing;toxicityatenuatingefect;rhubarb;dosetoxicityrelationship;corespondenceanalysis
[责任编辑 古云侠]
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