全 文 :基于生物热力学表达的麻黄汤和
麻杏石甘汤的寒热药性比较
樊冬丽1,2,廖庆文2,3,鄢 丹2,4,马小军1,肖小河2,赵艳玲2
(1.中国医学科学院 中国协和医科大学 药用植物研究所,北京 100094;
2.解放军第302医院 中药研究所,北京 100039;
3.湖南中医药大学,湖南 长沙 410007;4成都中医药大学,四川 成都 610015)
[摘要] 目的:从生物热力学的角度,探讨麻黄汤与麻杏石甘汤的药性差异的客观真实性。方法:采用微量量
热学方法,分别测定在中药麻黄汤与麻杏石甘汤不同浓度水煎液作用下,金黄色葡萄球菌生长代谢的热谱图(即热
功率时间曲线,Pt图),并根据热动力学模型lnPt=lnP0+kt,计算得到一系列生物热动力学参数。结合中药药性
理论,综合分析麻黄汤与麻杏石甘汤的药性差异。结果:麻黄汤与麻杏石甘汤均能不同程度地抑制金黄色葡萄球
菌的生长,且随着药液浓度的增加,其抑菌作用逐渐增强。但温热药方麻黄汤较寒凉药方麻杏石甘汤对金黄色葡
萄球菌的抑制作用弱,同时,从热动力学参数中的最大热输出功率计算结果也表明,麻黄汤作用于细菌生长代谢
时,所释放的热量要高于麻杏石甘汤,两者存在较稳定的差异。结论:应用生物热力学方法进一步探索和验证了麻
黄汤和麻杏石甘汤的药性差异。
[关键词] 中药四性;生物热力学;麻黄汤;麻杏石甘汤
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)05042104
[收稿日期] 20060526
[基金项目] 国家自然科学基金资助项目(39970911,30371724)
[通讯作者] 肖小河,Tel:(010)669333223053,Fax:(010)
63825768,Email:pharmacy302@sohu.com
麻黄汤和麻杏石甘汤为著名的中医传统方剂,
均源自汉代张仲景的《伤寒论》。其中,麻黄汤由麻
黄、桂枝、杏仁、甘草4味中药组成,具有辛温解表,
宣肺平喘的功效,主治太阳伤寒表实证;麻杏石甘汤
由麻黄、杏仁、石膏、甘草组成,具有辛凉解表、宣肺
平喘之功效,主治肺热咳喘症。二药仅一味之变而
致全方寒热药性发生改变。为了探讨二药药性改变
的客观依据,本研究选取麻黄汤和麻杏石甘汤作为
研究对象,以金黄色葡萄球菌作为生物模型,采用生
物热力学的主要研究方法微量量热法研究了药物
对金黄色葡萄球菌的代谢影响,通过测定其药液对
细菌代谢的热功率时间(Pt)曲线,得到了受试菌
代谢的生长速率常数、最大发热功率等一系列热动
力学参数,由此分析麻黄汤和麻杏石甘汤的药性差
异,并探讨其药性的客观真实性。
1 材料
1.1 仪器 采用瑞典 Thermometric公司产 TAM
AirIsothermalCalorimeter测定。该热活性检测仪配
置PicoTC-80数据采集和分析软件。实验时系统
控温于37℃。
1.2 菌株 金黄色葡萄球菌 Staphylococcusaureus
(CCTCCAB910393)由武汉大学中国典型培养物保
藏中心提供;培养基采用 LB液体培养基,取 NaCl5
g,酵母膏5g,蛋白胨10g,溶解于1000mL蒸馏水
中,调pH至70~72后分装。121℃高压蒸气灭
菌30min,冷却后放置冰箱中备用。
1.3 药物及制备 麻黄、桂枝、杏仁、甘草及石膏药
材均由解放军第302医院中药房提供,并经肖小河
研究员鉴定符合《中国药典》2005年版规定。所有
试剂均为分析纯。
麻黄汤和麻杏石甘汤水煎剂的制备:按配伍比
例,分别称取麻黄汤和麻杏石甘汤,10倍水浸泡30
min,煎煮1h,共煎2次,合并滤液,浓缩干燥得浸
膏,4℃冰箱保存备用。测定时以无菌水制成每毫
升相当于原生药1g的混悬液,得初始药液质量浓
度为1g·mL-1。
2 方法
本实验采用安瓿法,采用无菌操作将金黄色葡
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萄球菌接种于 100mL培养基中,菌接种量为 1×
106个/mL,摇匀后向每个安瓿瓶中精确加入10mL
细菌培养基溶液,然后加入一定量药液,加盖瓶塞,
密封后放入微量量热仪中跟踪记录金黄色葡萄球菌
生长代谢过程热功率时间曲线(Pt图),当曲线重
新返回基线时,实验结束。
3 结果
3.1 金黄色葡萄球菌生长代谢产热曲线 在37℃
下,采用安瓿法测定了金黄色葡萄球菌生长代谢产
热曲线,同时测定了其在麻黄汤和麻杏石甘汤药物
作用下的生长代谢产热曲线(图1,2)。在相同的实
验条件下,实验结果有良好的重现性。
图1 37℃时金黄色葡萄球菌在麻黄汤作用下的
生长代谢产热曲线
a对照;b~g2,5,10,15,20,25mg·mL-1(图2同)
图2 37℃时金黄色葡萄球菌在麻
杏石甘汤作用下的生长代谢产热曲线
3.2 金黄色葡萄球菌生长速率常数 由于安瓿瓶
中特殊生长环境,细菌的整个生长过程处于恒温恒
压的条件下,养分和氧气的供应量有限[1]。然而,
在运用微量量热技术研究细菌的生长动力学时发
现,在新鲜培养基中,当接种量很小时,在生长初期,
能近似满足无限制生长条件,热曲线呈现出指数生
长特征。据此,在分析细菌指数生长期热曲线的基
础上,建立了细菌生长的热动力学模型,即在细菌细
胞的生长过程中,其指数生长期内的产热功率与培
养时间之间符合公式[2]:
Pt=P0exp(kt)或lnPt=lnP0+kt
P0和Pt分别是细菌的指数生长的初始点和t时
的热功率,将热谱曲线上的指数生长期的 Pt,t值代
入公式中,用计算机进行线性拟合可以得到金黄色
葡萄球菌的生长速率常数(k)值(见表1),以及在
不同浓度药物作用下的生长速率常数(见表2)。
表1 金黄色葡萄球菌在指数生长期的
生长速率常数(37℃)
No. k/min-1 R
1 002501 09987
2 002568 09983
3 002495 09982
4 002583 09985
5 002471 09976
6 002535 09971
由表1可得k=(002526±0000402)min-1,
相关系数R均大于09950,可见其结果有很好的重
现性和相关性。同时由tG=In2/k,可求得不同条件
下的细菌传代时间。金黄色葡萄球菌在不同浓度药
物作用下的生长速率常数、传代时间 tG和生长期的
最大发热功率Pmax及出峰时间tp如表2所示。
3.3 细菌生长抑制率和半抑制浓度 细菌生长抑
制率I(%)=[(k1-k2)/k1]×100%,式中 k1为对
照组细菌的生长速率常数,k2为细菌受到药物抑制
时的生长速率常数;当抑制率为50% 时所对应的药
物浓度为半抑制浓度 IC50
[3]。根据以上定义,计算
了金黄色葡萄球菌在不同浓度的药物作用下的抑制
率(I),其结果如表2所示。同时根据以上定义,由
表2可见,麻黄汤对金黄色葡萄球菌的半抑制浓度
为334mg·mL-1,而麻杏石甘汤对金黄色葡萄球
菌的半抑制浓度降低为253mg·mL-1。
3.4 生长速率常数与药物浓度之间的关系 由表
2可见,麻黄汤与麻杏石甘汤作用于金黄色葡萄球
菌,随药物浓度的增加,金黄色葡萄球菌的生长均受
到抑制,指数生长期的 k减小。将 k对 C作线性回
归(见图3),并用计算机对kC数据进行线性拟合,
得到 k与 C之间的关系式分别为:麻黄汤 k=
-00004C+0026,r=09961;麻杏石甘汤 k=
-00005C+00253,r=09880。
3.5 最大发热功率Pmax与k的关系 由表2可见,
随着药物浓度的增加,金黄色葡萄球菌的传代时间
tG增加,生长期的最大发热功率 Pmax随之减小。以
Pmax对k进行线性拟合(见图4),Pmax与k呈正相关,
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表2 不同浓度药物作用下的金黄色葡萄球菌生长代谢情况(37℃)
样品 剂量/mg·mL-1 k/min-1 Pmax/μW tp/min I/% tG/min IC50/mg·mL-1
对照 0 002526 7682 443 - 274 -
麻黄汤 2 002503 7137 467 091 277 334
5 002417 7003 490 432 287
10 002174 6149 516 1394 319
15 001901 5271 542 2474 365
20 001728 4795 577 3159 401
25 001562 4258 589 3816 444
麻杏石甘汤 2 002485 6836 504 162 279 253
5 002318 6509 528 823 299
10 001913 4789 567 2427 362
15 001692 4630 580 3302 410
20 001538 4237 584 3911 451
25 001302 3904 861 4846 532
图3 麻黄汤与麻杏石甘汤作用于
金黄色葡萄球菌的kC曲线
图4 麻黄汤与麻杏石甘汤作用于
金黄色葡萄球菌的Pmaxk曲线
Pmax与k的关系式分别为:麻黄汤 Pmax=31211k-
62161,r=0999 2;麻 杏 石 甘 汤 Pmax =
26154k+2478,r=09779。
4 讨论
细菌生长速率常数k值是表征细菌生长代谢过
程的特征常数之一,在条件相同而加入不同抑制性
药物或改变药物的浓度时,k值的改变可作为评价
药物抑菌效果大小的参数。本研究表明,麻黄汤与
麻杏石甘汤均能不同程度地抑制金黄色葡萄球菌的
生长,且随着药液浓度的增加,其抑菌作用逐渐增
强。其中,温热药方麻黄汤较寒凉药方麻杏石甘汤
对金黄色葡萄球菌的抑制作用相对弱,具体表现为
麻黄汤作用于金黄色葡萄球菌时,其指数生长期生
长速率常数降低幅度小,传代时间延长少,最大产热
功率较大;而麻杏石甘汤作用于金黄色葡萄球菌
时,其指数生长期生长速率常数降低幅度大,传代时
间延长多,最大产热功率较小,表明两者存在较稳定
的差异。同时,本研究还表明,麻黄汤较麻杏石甘汤
对金黄色葡萄球菌生长代谢的热输出相对较高,说
明二者的药性差异是客观存在的,这与有关寒热药
性研究的文献报道相吻合,即温热药可提高机体神
经内分泌等机能活动,促进酶的活性,从而提高中枢
的兴奋性;反之,寒凉药则降低中枢的兴奋性,减弱
呼吸循环和代谢活动[4]。
综上,本研究从生物热力学角度出发,运用其主
要研究手段———微量热法进一步探索并验证了麻黄
汤和麻杏石甘汤的药性差异,从而为中药四性研究
提供了一种新的、有价值的参考方法。
[参考文献]
[1] XieCL,TangHK,QuSS,etal.Microcalorimetricstudyof
bacterialgrowth[J].ThermochimActa,1988,123:33.
[2] LiX,LiuY,WuJ,etal.Theactionoftheselenomorpholine
compoundsonEscherichiacoligrowthbymicrocalorimetry[J].J
ThermAnalCalorim,2002,67:589.
[3] LiuY,YanCN,QuSS.KineticsofthetoxicactionofPb2+on
rhizopusnigricansasstudiedbymicrocalorimetry[J].Thermochim
Acta,1999,333(2):103.
[4] 高晓山.中药药性论[M].北京:人民卫生出版社,1992:179.
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ComparisonofpropertiesofMahuangdecoctionandMaxingShigan
decoctionbasedonbiothermodynamics
FANDongli1,2,LIAOQingwen2,3,YANDan2,4,MAXiaojun1,XIAOXiaohe2,ZHAOYanling2
(1.InstituteofMedicinalPlantDevelopment,ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalColege,
Beijing100094,China;2.InstituteofChineseMedicine,302HospitalofPLA,Beijing100039,China;
3.HunanUniversityofTraditionalChineseMedicine,Changsha410007,China;
4ChengduUniversityofTraditionalChineseMedicine,Chengdu610015,China)
[Abstract] Objective:ToprobeintotheobjectivityandauthenticityoffourpropertiesbeteenMahuangdecoctionandMaxing
Shigandecoctionfrombiothermodynamics.Method:ThepowertimecurvesofgrowthofStaphylococcusaureusatdiferentconcentra
tionsbetweenMahuangdecoctionandMaxingShigandecoctionweredeterminedbyTAMAirIsothermalCalorimeter.Thegrowthrate
constantsofpromotiveandinhibitoryactionswerecalculated.Moreover,thediferenceofpropertiesbeteenMahuangdecoctionandMa
xingShigandecoctionwasanalyzedfromthepointofviewofTCMtheory.Result:BoththeMahuangdecoctionandMaxingShigande
coctioncouldinhibitthegrowthandmetabolismofStaphylococcusaureus.ThekandPmweredecreasedwiththemassincreaseofthe
decoction.However,inhibitoryactivityofMahuangdecoctionwithwarmpropertywasweakerthanthatofMaxingShigandecoctionwith
coolproperty.Moreover,MahuangdecoctiondecreasedheatoutputingrowthmetabolismmoreweaklythanMaxingShigandecoction.
Therewasastablediferencebetweenthem.Conclusion:Studyingonbiothermodynamicscanshowthediferenceoffourpropertiesof
TraditionalChineseMedicine.So,itprovidesanewandusefulmeansforthestudyofthepropertiesoftraditionalChinesemedicine.
[Keywords] fourpropertiesoftraditionalChinesemedicine;biothermodynamics;Mahuangdecoction;MaxingShigandecoc
tion
[责任编辑 古云侠]
大黄素对大鼠前体脂肪细胞增殖与分化的影响
杨永青1,2,杨公社1
(1.西北农林科技大学 动物脂肪沉积与肌肉发育实验室,陕西 杨凌 712100;
2.山西师范大学 生命科学学院,山西 临汾 041000)
[摘要] 目的:研究大黄素(emodin,EMO)对大鼠前体脂肪细胞增殖与分化的影响。方法:分离培养大鼠前体
脂肪细胞,按照EMO添加剂量不同,把培养板中接种细胞的培养孔随机分为0,5,10,20,40,80,160μmol·L-1处
理组;采用MTT比色法和流式细胞术测定EMO对大鼠前体脂肪细胞增殖的影响;采用油红O染色提取法,检测脂
肪细胞内甘油三酯积聚量的变化;采用形态学观察,检测前体脂肪细胞分化的形态学变化。结果:20~160μmol·
L-1的EMO对大鼠前体脂肪细胞的增殖与分化呈剂量和时间依赖性地抑制作用,并可在一定程度上诱发前体脂肪
细胞凋亡。结论:EMO具有潜在的减肥降脂作用。
[关键词] 大黄素;大鼠;前体脂肪细胞;增殖;分化
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)05042404
[收稿日期] 20060410
[基金项目] 国家重点基础研究发展计划资助项目(973计
划)(2004CB117500);国家自然科学基金资助项目(30471239)
[通讯作者] 杨公社,Tel:(029)87092430,Email:gsyang999
@hotmail.com
人和动物的肥胖被认为是其前体脂肪细胞过度
增殖与分化的结果。抑制前体脂肪细胞的过度增殖
与分化,不仅有利于人类减肥降脂,预防肥胖引起的
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第32卷第5期
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中 国 中 药 杂 志
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