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Comparison of properties of Mahuang decoction and Maxing Shigan decoction based on biothermodynamics

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



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,Pt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]10015302(2007)05042104
[收稿日期] 20060526
[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)669333223053,Fax:(010)
63825768,Email: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(Pt)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70~72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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    中 国 中 药 杂 志
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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(Pt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~g2,5,10,15,20,25mg·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 002501 09987
2 002568 09983
3 002495 09982
4 002583 09985
5 002471 09976
6 002535 09971
  由表1可得k=(002526±0000402)min-1,
相关系数R均大于09950,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334mg·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253mg·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kC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=
-00004C+0026,r=09961;麻杏石甘汤 k=
-00005C+00253,r=09880。
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 002526 7682 443 - 274 -
麻黄汤   2 002503 7137 467 091 277 334
  5 002417 7003 490 432 287  
  10 002174 6149 516 1394 319  
  15 001901 5271 542 2474 365  
  20 001728 4795 577 3159 401  
  25 001562 4258 589 3816 444  
麻杏石甘汤 2 002485 6836 504 162 279 253
  5 002318 6509 528 823 299  
  10 001913 4789 567 2427 362  
  15 001692 4630 580 3302 410  
  20 001538 4237 584 3911 451  
  25 001302 3904 861 4846 532  
图3 麻黄汤与麻杏石甘汤作用于
金黄色葡萄球菌的kC曲线
图4 麻黄汤与麻杏石甘汤作用于
金黄色葡萄球菌的Pmaxk曲线
Pmax与k的关系式分别为:麻黄汤 Pmax=31211k-
62161,r=0999 2;麻 杏 石 甘 汤 Pmax =
26154k+2478,r=09779。
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
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[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
FANDongli1,2,LIAOQingwen2,3,YANDan2,4,MAXiaojun1,XIAOXiaohe2,ZHAOYanling2
(1.InstituteofMedicinalPlantDevelopment,ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalColege,
Beijing100094,China;2.InstituteofChineseMedicine,302HospitalofPLA,Beijing100039,China;
3.HunanUniversityofTraditionalChineseMedicine,Changsha410007,China;
4ChengduUniversityofTraditionalChineseMedicine,Chengdu610015,China)
[Abstract] Objective:ToprobeintotheobjectivityandauthenticityoffourpropertiesbeteenMahuangdecoctionandMaxing
Shigandecoctionfrombiothermodynamics.Method:ThepowertimecurvesofgrowthofStaphylococcusaureusatdiferentconcentra
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]10015302(2007)05042404
[收稿日期] 20060410
[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,Email: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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