全 文 :·综述·
中医方剂中酸碱对药的配伍化学研究
裴妙荣1,段秀俊1,裴香萍1,宣春生2,王晓英1,赵丽娜1,张淑蓉1,
刘炳辰1,王世民1
(1.山西中医学院 中药系,山西 太原 030024;
2.太原理工大学 分析测试中心,山西 太原 030024)
[摘要] 中医方剂中酸碱对药的配伍化学研究是中医方剂研究的重要领域。本研究概述了从酸、碱性成分化学类群着
手对含酸碱对药的方剂配伍作用研究的思路、方法;分析了研究结果;阐述了研究的意义;并对本领域研究做了展望。
[关键词] 酸碱对药;中医方剂化学;配伍
[收稿日期] 20090312
[基金项目] 国家自然科学基金项目(30472125)
[通信作者] 裴妙荣,Tel:(0351)2272180,Fax:(0351)2272269,
Email:peimr602@163.com
对药又称药对,系用相互依存、相互制约,以增强疗效的
2味药组方治病。对药是中医临床常用配伍方式,许多著名
方剂的组成中包含有1对甚至多对对药。历史上有关对药
的专著有《雷公药对》、《徐之才药对》和《新广药对》,可惜均
已亡佚。现代山西吕景山先生著《施今墨对药》,收编对药
370余对,分为24类,对其先师施今墨及前人经验进行了整
理[1]。20世纪末,有学者梳理和总结了《伤寒论》、《金匮要
略》等经典医著应用对药的理论、经验及其规律[15],也有人
对不同药材如牡丹皮[6]、大黄[7]、苍术[8]、川芎[9]、益母
草[10]等与其他药味组成的常用对药的临床应用情况进行了
分析探讨,说明了对药现代临床应用的普遍性。进入21世
纪,人们采用 GCMS法分析桃仁红花[1112]、桂枝羌活[13]、
荆芥防风[14]等对药,发现了对药与组成该对药的单味药成
分上的区别,从物质基础角度阐释了对药配伍的重要意义。
越皓等采用电喷雾质谱法分析附子不同对药配伍中生物碱
的成分变化[15],探索经过对药配伍降低附子毒性的机制。
指纹图谱技术也被应用于对药研究,通过单味药与对药的指
纹图谱比较来说明对药中成分的变化[16]。此外,在药效学
方面,对黄芪防风对药耐缺氧及抗氧化作用的研究[17]、黄
芪当归对药对大鼠心肌缺血再灌注损伤的保护作用的研
究[18]等都证明了这些对药配伍的合理性。由此可见,基于
对药应用的悠久历史及现代临床实践,众多学者已经采用各
种分析测试技术及药理学手段对其开展了多方位的研究,并
取得了不少卓有见地的成果。笔者立题为中医方剂中酸碱
对药的配伍化学研究是在中医药理论指导下,循单味药→对
药→方剂的路径,依化学与药效学结合的模式,从化学成分
类群着手对对药及与之相应的方剂进行研究,不仅在具体对
药研究的点上深入,还抓住含酸碱对药方剂中成分酸、碱性
的共性问题,从面上寻找规律,是对药乃至方剂化学研究的
又一新思路。
1 酸碱对药的概念及早期学者对酸碱对药的关注
1.1 概念
有相当数量的中药含有羧酸类、酚类成分,这些成分具
有不同程度的酸性,笔者把这些中药称作酸性药,如甘草、大
黄、黄芩、山楂等。当然,这里的酸性药不等于传统中药药性
理论中所讲的酸味药。还有相当数量的中药含生物碱类成
分,生物碱具有不同程度的碱性,把这些中药称作碱性药。
如麻黄、附子、黄连、黄柏等。在中医方剂中常常见到酸性药
和碱性药同处一方配伍应用的情况,且这种情况还不在少
数,如附子与甘草的配伍,仅在伤寒方中就有四逆汤、通脉四
逆汤等多首。黄芩与黄连在葛根芩连汤中、大黄与黄柏在大
黄硝石汤中的配伍等,不胜枚举。笔者将这些在同一首方中
出现的酸性药和碱性药组成的对药称作酸碱对药。
1.2 学者对酸碱对药的关注情况
虽然酸碱对药的概念为笔者现在提出,但其在实际工作
中带来的问题早在20世纪70~80年代就引起国内外学者
的关注。我国学者曾对中药煎剂两两作用产生沉淀的问题
有过研究,多数酸碱对药如黄连与黄芩[20]、附子与甘草[21]
大黄与黄连[22]、黄连与甘草[23]等共同煎煮时,其中酸性成
分和碱性成分会产生大分子复合物,这些复合物往往溶解性
极差[2123],难以被人体吸收利用[22]。有的中药复方制剂中
因含有酸碱对药,共同煎煮会使酸、碱性有效成分含量降低。
日本学者对配伍黄连的2首汉方汤剂中小檗碱型生物
碱的提取率做过试验[24],认为黄连与大黄或黄连与甘草加
入方剂时,苦味均消失,并有沉淀形成。我国学者对含酸、碱
性成分中药合煎产生沉淀,有效成分含量降低,药效作用减
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弱等有了较多关注[2528]。虽然这些研究尚缺乏条理性和系
统性,也缺乏药效研究的佐证,但也可窥见酸碱对药在方剂
中酸、碱性成分降低是一个带有普遍性的问题。
20世纪90年代笔者对四逆汤中附子、甘草的配伍作用
进行了较为系统的探讨[29],证明了在四逆汤中随着甘草剂
量的增加,乌头生物碱的含量下降,二者呈高度负相关。该
实验是将方中君药附子剂量固定,干姜和甘草的剂量取3个
水平,进行完全随机设计,组成9个不同的四逆汤配方,经过
完全平行的煎煮、分离,测定其中附子所含毒性乌头生物碱
类成分的含量,发现乌头生物碱类成分随甘草剂量的增加而
降低,并且有高度的相关性,可用1条直线回归方程表示出
来。这一对药及方剂配伍关系的数学表述模式,恰如其分地
诠释了四逆汤中“甘草缓和姜、附辛烈之性”的配伍理论。
进一步的药效实验又证明[30],在四逆汤中还不能为降低四
逆汤的毒性而一味增加甘草的剂量,单纯追求减毒会导致药
效作用的降低。为恰当把握甘草在方中的剂量,使四逆汤能
最大限度地发挥药效作用,又没有严重的毒性反应,笔者从
不同配伍的四逆汤方中找到了1个最佳药量比例的配方,对
四逆汤的临床应用给以启示,也为进一步研究方剂中酸碱对
药的配伍化学问题做了一定的铺垫。
2 中医方剂中酸碱对药配伍化学研究的方法
2.1 总体思路
抓住在方剂中出现频率较高的含酸性成分中药和碱性
成分中药同在一首方剂中配伍应用的现象,研究酸碱对药与
全方的相互关系,从酸性和碱性化学成分类群角度入手,并
结合药效学指标得出具有实际意义的研究结果。酸碱对药
的选择来源于方剂,又回归于方剂,寻找酸性药与碱性药之
间和酸碱对药与方剂之间的化学成分变化规律。在此2个
动态过程中探讨其发挥作用的物质基础问题,符合中医方剂
配伍整体性和作用整合性的特点。
本研究选择4对酸碱对药(附子甘草、大黄附子、大黄
黄柏和麻黄甘草)和相应的4首经方(由附子、干姜和甘草
组成的四逆汤;由大黄、附子和细辛组成的大黄附子汤;由大
黄、黄柏、芒硝和栀子组成的大黄硝石汤及由麻黄、杏仁、甘
草和石膏组成的麻杏甘石汤),在对各自所含酸、碱性成分结
构、性质、药效等充分了解的基础上,采用 HPLC测定了酸、
碱性单味药、对药、全方水提取及乙醇提取等不同处理的药
液及煎煮的形成沉淀物在人工胃(肠)液中的酸、碱性成分,
探明了酸碱对药两两间的相互影响以及酸碱对药对全方的
影响,揭示了酸碱对药有效成分在方剂中的变化规律。采用
X射线光电子能谱仪测定酸、碱性成分及反应产物的结合
能,利用量子化学方法计算酸碱性成分的其基态电荷分布,
推断酸、碱性成分形成大分子复合物的结构。以相应的药效
实验比较方剂化学成分变化导致的药效作用差异。对含酸
碱对药的经典方剂的组成、用法的合理性给以肯定或质疑,
建立含酸碱对药方剂的制剂基本原则。
2.2 方法
2.2.1 以水为溶媒的不同处理 对组成酸碱对药的各单味
药、对药及相应的方剂分别以水为溶媒煎煮,将部分煎液纱
布过滤,可使酸、碱性成分在煎煮时形成的大分子复合物保
留在药液中,另将部分煎液离心处理,取上清液,除去复合物
沉淀,分别测定各药液中所含酸、碱性成分提取量,比较单味
药与对药的煎煮液酸、碱性成分的提取量,可知对药共煎是
否可形成复合物沉淀,如2种药液酸、碱性成分提取量无明
显差异,说明酸性成分与碱性成分在煎煮时不形成复合物沉
淀,反之则说明有沉淀生成;比较对药与全方可知方中其他
药味是否对酸碱性成分的溶出有影响;比较对药煎煮液与煎
煮离心液中酸、碱性成分的提取量,可了解形成复合物的稳
定性,因在酸、碱性成分测定过程中,必然会用无机酸、碱性
试剂进行处理,如果复合物不稳定,就会在此过程中被分解。
2.2.2 以醇为溶媒的加热回流提取 对组成酸碱对药的各
单味药、对药及相应的方剂分别以乙醇为溶媒进行回流提
取,比较水提取液与乙醇提取液中酸、碱性成分的提取量,可
获得酸、碱性成分在不同溶媒中的溶解情况及复合物形成与
否的信息。
2.2.3 复合物结构的确认 酸碱对药中所含酸、碱性成分
共同煎煮形成大分子复合物,为不溶性物质,难以用一般的
光谱分析方法确定其结构,故采用 X射线能谱仪测定反应
物及反应产物的结合能及量子化学密度泛函理论计算静态
电荷分布的方法,以期对这些复合物有更深入的了解。
2.2.4 药效比较佐证化学测定结果 根据所研究各方的功
用主治,选择适宜的动物与指标,对不同溶媒、不同处理的药
液进行药效作用比较,对化学测定的结果予以佐证。
3 实验结果分析
3.1 酸碱对药共煎一般都会形成大分子复合物
四逆汤、大黄附子汤、大黄硝石汤均随着单味药、对药、
全方的配伍变化,检测到的生物碱类成分和有机酸、酚酸类
成分逐渐减低,可见,一般情况下,酸碱对药中所含酸、碱性
成分在煎煮过程中确实形成了复合物。附子中的生物碱与
甘草中的甘草酸、大黄中的蒽醌类成分在煎煮时均可形成复
合物,导致药液中酸、碱性成分的减损。仅麻杏甘石汤中单
味药、对药、全方麻黄碱和甘草酸提取量无明显变化,未形成
复合物,推测原因是麻黄碱分子较小,且为有机胺类生物碱
(氮原子在侧链上),不易与甘草酸形成大分子复合物,或形
成的复合物结构不稳定,极易分解为原来的酸和碱。
3.2 复合物的稳定性存在差异
在测定酸、碱性成分时,供试品溶液的制备要用无机酸、
碱处理,若沉淀不稳定,在酸碱处理时,煎煮中形成的复合物
沉淀则会在此过程中解离成原来的酸和碱,使测定值增大,
通过计算对药煎煮离心液与煎煮液中酸碱性成分的含量之
比,可以推断出所形成大分子复合物的稳定性,该比值越大
则所形成的大分子复合物越稳定,反之则越容易解离。由此
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得出3种大分子复合物的稳定性顺序为乌头碱甘草酸 >乌
头碱大黄酸>大黄酸小檗碱。可见,酸、碱性成分的相对
分子质量越大形成的分子复合物越稳定,相对分子质量越小
则越容易解离。
3.3 水煎液与乙醇提取液酸、碱性成分提取量有较大差异
含酸碱对药的方剂在用乙醇为溶媒提取时,酸、碱性成
分不会相互结合为大分子复合物,如成分具有较强亲脂性,
还会因使用乙醇为溶媒而使提取量显著增加。大黄附子汤
以乙醇提取就使生物碱提取总量增加了13倍还多,四逆汤
则增加了25倍。但对于以苷的形式存在的酸性成分和水
溶性的生物碱,因它们在水中溶解度更大,用乙醇提取反使
其提取量有所降低,大黄附子汤乙醇提取总蒽醌量为水提取
量的914%。甘草酸为皂苷类成分,在水中溶解度也较大,
四逆汤用乙醇提取甘草酸提取量仅为水煎煮的235%。大
黄硝石汤中总蒽醌乙醇提取量是水煎煮的412%,水溶性
的小檗碱乙醇提取量为水煎煮的633%。而以上3方还只
是与因酸、碱性成分形成复合物而使提取量大为减少的煎煮
液比较,如果与单药煎煮提取的药液比较,乙醇提取量的百
分比更低。
3.4 不同酸、碱性成分形成复合物的结合位点不同
采用 X射线光谱仪法测定反应物及反应产物的结合
能,用量子化学密度泛函理论计算各反应产物的基态电荷分
布情况。去乙酰乌头碱与甘草酸的结合反应去乙酰乌头碱,
分子中的N原子与甘草酸糖链上第2个葡萄糖醛酸的羧基
发生加成反应,以酯键相连;乌头碱与大黄酸的结构方式生
成荷移配合物;小檗碱与大黄酸的结合又具有特殊性,是小
檗碱环氧醚键(亚甲二氧基)开裂后形成的酚羟基进攻大黄
酸的羧基而形成酯。
3.5 全方煎煮液、煎煮离心液及乙醇回流提取液的药效作
用分析
4首方剂全方煎煮液与煎煮离心液的药效作用均未见
显著差异。麻杏甘石汤中麻黄碱与甘草酸本来就不形成复
合物,煎煮液与煎煮离心液所含成分基本无差别,药效作用
也无差别。四逆汤和大黄附子汤煎煮液中虽然保留有酸、碱
性成分形成的复合物,但它们自身难以被机体吸收利用,而
且均具有较高的稳定性,也不易被解离而利用,因此与给药
前就离心处理除去复合物的煎煮离心液药效相当。大黄硝
石汤煎煮液药效强于煎煮离心液,是由于小檗碱与大黄酸形
成的复合物稳定性较差,煎煮液给予动物后,其中保留的复
合物沉淀在胃液和肠液中可部分被解离利用,因此离心液效
果好。四逆汤与大黄附子汤乙醇回流提取液药效作用优于
水煎煮液,此2首方剂均以附子为君药,附子中主要有效成
分是亲脂性生物碱,它们均以乙醇回流的提取量高,因而药
效作用强就是自然而然的事情了。大黄硝石汤乙醇回流提
取液尽管使小檗碱提取量较多增加,却使蒽醌类成分有所下
降,药效作用仍是水煎煮液为好,由此说明大黄在此方中起
主要作用,应视为君药,黄柏为臣药。
4 中医方剂中酸碱对药配伍化学研究的意义及展望
4.1 从物质基础角度阐释中医理论
本研究从对药入手,但又回归于方剂,从物质基础上阐
释了中医药理论。如甘草与附子、大黄与附子所含酸、碱性
成分煎煮形成大分子复合物沉淀,验证了四逆汤配伍中“生
附子有大毒,与干姜同用,其性峻烈,故又用益气温中之炙甘
草为佐药,既能解毒,又能缓姜附辛烈之性”[31]及大黄附子
汤配伍中“大黄可降低附子毒性,附子可制约大黄寒性”等
理论。通过对大黄附子对药及全方中成分提取量的比较,发
现全方的提取量更低,可见细辛1味,用量虽少,作用不可低
估,既可辛温宣通,散寒止痛,佐助附子以温散脏腑之积冷,
又促进大分子复合物的形成,降低了附子的毒性,制约了大
黄的苦寒之性,为大黄附子汤增加了新的配伍意义的诠释。
大黄硝石汤是治疗热重于湿兼里实偏重黄疸病的代表
方,但未见对该方的实验研究报道,本研究对大黄硝石汤利
胆退黄药效实验表明,水提取液优于乙醇提取液,化学测试
结果是全方水提取液中蒽醌类成分与盐酸小檗碱提取量接
近;全方乙醇提取液中大黄蒽醌类成分提取量明显低于盐酸
小檗碱。鉴于此可认为大黄硝石汤中蒽醌类成分在治疗上
起着举足轻重的作用,故本方应以大黄为君,黄柏为臣。以
前未见对大黄硝石汤配伍关系的论述,这里的研究结果从化
学结合药效学角度首次论证了大黄硝石汤的君、臣配伍关
系。
4.2 指导含酸碱对药方剂的临床应用与生产开发
在中医处方中常见对特殊药味的“先煎”、“后下”、“另
炖”等医嘱,其实都是前人通过实践摸索出各药味的性质后,
为避免其有效成分的损失或增加煎出量而采取的相应措施。
在明确了含酸碱对药的方剂煎煮会导致酸、碱性有效成分煎
出量减少这样的事实,就可提醒临床医生,学习一些基本的
中药成分化学知识,在遇到酸性药与碱性药同时遣用于一方
时,也嘱咐患者“另煎”,以保证有效成分最大限度的保留,
从而提高疗效。或者临床药师们给中医师提供1个酸性药
与碱性药的清单,医生们对号入座,更来得简便些。
酸、碱性药的另煎可能给患者带来了过多的麻烦,也可
尝试以免煎颗粒代替,当然这方面还需做细致的工作。本研
究的药效实验结果表明四逆汤和大黄附子汤是醇提取液效
果好,大黄硝石汤是水提取液效果好,是由于它主要有效成
分的提取量相对较高。但只是“相对”而言,如果把这些酸
药性和碱性药按照笔者所发现的成分变化规律,分别提取处
理,应该收到更为优良的药效。笔者将继续对含酸碱对药方
剂酸、碱性药味施行单味分别处理,与合煎液和乙醇提取液
进行药效对比研究,并探索酸碱对药的最佳剂量比例,为临
床应用提供确凿的依据。以上结果同样对含酸碱对药方剂
的开发研究、生产工艺设计及节约药材资源等具有指导意
义。收载于 2005年版《中国药典》的一清颗粒[32]和鼻炎
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片[32]应该是临床疗效可靠的品种,但一清片处方中有甘草
与黄柏酸碱对药,鼻炎片处方中有大黄与黄连酸碱对药,在
制法项下二者都采用了共同煎煮的提取方法,无疑不能保证
酸、碱性成分最大限度地煎出。如果将其中的酸性药和碱性
药分开煎煮,该2个品种抑或会产生更佳的疗效。类似的问
题非常值得进一步研究。
4.3 回答长期以来人们关注的问题
长期以来,人们关注着酸碱对药合煎产生沉淀的问题,
但沉淀的难溶解性使得对其研究不好下手。本研究把主要
酸、碱性成分的标准物质相互组合模拟水煎煮,采用 X射线
光电子能谱仪测定成键原子的结合能,并利用量子化学方法
计算基态电荷分布,同时测定煎煮产生的沉淀物在人工胃
液、人工肠液中的溶解度,再结合不同处理药液酸、碱性成分
的提取量测定及相应的药效实验,推断了3种大分子复合物
乌头碱甘草酸、乌头碱大黄酸、大黄酸小檗碱的结构、反应
机制、反应条件、稳定性及被解离的难易程度、极低的生物有
效利用度等性质。
4.4 拓展古方应用
人们在对方剂进行现代研究时,所选择的多是经方、古
方,这些方剂组成严谨,配伍规整,经长期实践应用证明了其
确切的临床疗效。现今在对其进行系统研究时,往往会开拓
出新的应用领域或发现更完善的应用方法等,本研究也不例
外地对古方应用有了新的突破。笔者按照中医脾肾阳虚的
病机特点,建立了脾肾阳虚甲减的病证结合大鼠模型,首次
从下丘脑垂体靶腺轴路径研究发现四逆汤对脾肾阳虚甲
减及甲减性性功能低下的药效作用。实验结果还显示,乙醇
回流提取比水提取效果更佳。四逆汤乙醇为溶媒提取和水
煎煮所提取的成分应是前者相对亲脂性强,后者相对亲水性
强。换言之,四逆汤中相对亲脂性强的成分是治疗甲减及甲
减性性功能低下的物质基础。为经方四逆汤的现代临床拓
展新用途奠定了实验基础。并提示在开发四逆汤治疗甲减
及甲减性性功能低下新制剂时应乙醇为溶媒提取,或如4.2
所述寻求单味提取的其他方法。
对大黄附子汤治疗小鼠寒积便秘实验[33]发现大黄附子
汤生附子用量仅为制附子的1/20,就能取得与其相当的药
效,大黄附子汤生附子高剂量为低剂量(有效剂量)的 20
倍,也未表现出毒性反应。并且大黄附子汤中附子生用的小
鼠最大耐受量是人用量的202倍,远远超出了一般认为的以
耐受量为人用量100倍以上为安全的范围。此结果说明中
药单味具有个性之长,配伍组方又表现整合之力,大黄附子
汤如果应用生附子,与大黄、细辛配伍煎煮,毒性可被制约,
而其温热之性则得以彰显,这正是中医方剂配伍奥妙之所
在。中药毒性并不可怕,重要的是应合理应用毒性中药。现
行《中国药典》规定附子只能以炮制品入药[32],但如果有坚
实的实验基础,加之完善的管理办法,附子等具有较强毒性
的中药用生品,既节省药材,又保证疗效。
4.5 展望
中医方剂药味多,化学组成复杂,对其进行物质基础研
究,近些年来成为热点,许多学者期冀寻找方剂治病的“真
谛”,如以指标性成分变化探讨方剂配伍意义的研究[34],从
血清药物化学角度对复方作用物质基础的研究[35],应用指
纹图谱技术对方剂配伍有效成分或有效部位群的研
究[3638],甚至化学计量学、组合化学、系统生物学等新技术
也已被采纳[3941]。学者们见仁见智,百家争鸣。然而鲜见
具有普遍规律性的发现。酸碱对药在方剂中的配伍化学研
究,从药味所含化学成分的酸、碱性出发,对因成分酸、碱性
而导致相互作用的情况进行探讨,从单味药到对药再到方剂
研究配伍化学变化,同时结合药效学指标将研究在不同层面
展开,避免了方剂化学成分的繁杂,又循序渐进地深入,有明
确的目标,又有清晰的思路,可使整个研究工作有纲有目,牢
牢把握主线,又在具体问题上有充分的发现空间,此种研究
思路可操作性强,本身就为中医方剂化学的研究注入了生
机。
中医方剂中酸碱对药配伍化学研究,已取得了有意义的
进展,在此研究的基础上,可试想寒热对药、升降对药、表里
对药、气血对药等等,潜藏着极有意义的研究空间。结合中
医药理论,就此展开系统而深入的探索,必将在中医方剂化
学等研究领域取得更多突破。
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Researchoncompatibilitychemistryofacidalkalinepairmedicinesin
formulasoftraditionalChinesemedicine
PEIMiaorong1,DUANXiujun1,PEIXiangping1,XUANChunsheng2,WANGXiaoying1,ZHAOLina1,ZHANGShurong1,
LIUBingchen1,WANGShimin1
(1.DepartmentofChinesMateriaMedica,ShanxiUniversityofTraditionalChineseMedicine,Taiyuan030024,China;
2.AnalysisandTestingCenter,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)
[Abstract] CompatibilitychemistryofacidalkalinepairmedicinesinformulasoftraditionalChinesemedicine(TCM)isanim
portantresearchfieldwhichshouldmerittopayatention.Theideasandmethodsinprescriptioncompatibilityresearchonformulas
containingalkalineacidpairmedicinesweresummarizedfromtheaspectofchemicalgroupsofalkalineandacidingredients;there
searchresultswereintroducedandanalyzed;theresearchmeaningwaselaborated;andtheexpectationofthefieldwasviewed.
[Keywords] acidalkalinepairmedicine;traditionalmedicalformulachemistry;compatibility
[责任编辑 周驰]
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第34卷第15期
2009年8月
Vol.34,Issue 15
August,2009