全 文 ：中药四性的生物热动力学研究
´ q生晒参和红参药性的微量量热学比较
余惠 u o肖小河t o刘塔斯u o赵艳玲t o谭安民v o高晓山w
kt q解放军 vsu医院 药学部 o北京 tsssv| ~ u q湖南中医学院 药学院 o湖南 长沙 wtsssz ~
v q北京大学 天然药物及仿生药物国家重点实验室 o北京 tsss{v ~
w q中国中医研究院 中药研究所 o北京 tsszssl
≈摘要 目的 }从生物物理化学的角度 o探讨中药药性k寒 !热 !温 !凉l的客观真实性 ∀方法 }利用微量量热法 o测
定大肠杆菌分别在生晒参和红参提取物作用下的生长热谱曲线 o得到了相应的生物热动力学参数如生长速率常数
k®l !抑制率kl !半抑制率k≤xsl !热焓k ∃Ηl ∀结合本草文献报道 o综合分析了生晒参和红参药性的差异所在 ∀结果 }
生晒参和红参均能抑制大肠杆菌的正常的生长代谢 o二者的热谱曲线峰形基本相同 o随着药物浓度的增加 o代谢过程
的停滞期相应延长 o即生长代谢峰后移 ~二者的热力学参数热焓k ∃Ηl存在较稳定的差异 o生晒参能减少细菌生长代
谢过程中热量的释放 o而红参能增加细菌生长代谢过程中热量的释放 ∀结论 }利用微量量热法测定生晒参和红参的
生物热效应 o其结果与/ 红参偏热 !生晒参偏凉0的中医传统认识是基本吻合的 ~微量量热法可作为刻划中药药性的有
用的新方法 ∀
≈关键词 中药四性 ~微量量热法 ~生晒参 ~红参 ~热焓
≈中图分类号 u{x qt ≈文献标识码
≈文章编号 tsst2xvsukussulsx2sv|v2sw
中药四性即寒 !热 !温 !凉四种功能之气 o是中医
药最重要的基本理论之一 o是中医赖以处方遣药的
主要依据 ∀中药的四性一直是中医药理论研究的难
点 o至今尚未有成熟的经验可循 ∀历代医家 o由于其
所处的历史年代及实践经验和自身认识水平的差
异 o对中药四性的认识各不相同 o从而使中药四性在
认识水平上出现严重的混乱或模糊认识 ∀如历代文
献对人参性味的记载也不完全相同 o有的还相差甚
远 o如5本经6 }/ 微寒0 ∀ 5名医别录6 }/ 微温0 ∀ 5本草
备要6 }/ 生 o, ,微凉 ~熟 o, ,温0≈t ∀近二三十年
来 o我国及外国学者主要从药效学角度 !化学成分特
别是微量元素与四性的相关性角度 o对中药四性进
行了一些研究 o然而上述研究大多基于间接测定或
相关分析 o均未取得实质性进展 ∀
我们认为 o寒 !热 !温 !凉是中药药性功能的高度
概括 o在某种程度上亦是物质热物理 !热化学 !热生
物属性的重要反映≈u ∀温热药作用于机体一般表现
为功能的亢奋 o机体功能亢奋则需要消耗较多的能
≈收稿日期 usss2tt2us
≈通讯作者 肖小河 电话 }kstslyy|vvvuw 传真 }kstsl
yv{xsz{t ∞2°¤¬¯}¬¬¤²¬« «²·°¤¬¯q¦²°
≈基金项目 国家自然科学基金资助项目kv||zs|ttl
量 o就会产生较多的热量 ~反之 o寒凉药作用于机体
一般表现为功能的抑制 o机体功能抑制 o则消耗能量
较少或抑制产热 ∀机体生理2功能状态的变化 o在组
织细胞能量转化必然有所反映 o采用先进的微量量
热法 o刻画这种细微的能量转化即热动力学行为 o可
以使我们从一个侧面了解中药四性的生物热效应及
其差异 o从生物物理化学角度 o验证中药四性的客观
真实性 ∀目前国内外将此方法用于生物组织细胞的
代谢及热化学反应的报道较多≈v ow o但用微量量热
法进行中药四性的研究 o在国内外还属首次 ∀
为了凸现中药四性的差异特性 o避免因中药来
源 !功效 !化学成分和药理作用的/ 背景0的不同 o我
们选取功效 !成分和药理作用非常相近甚至相同的
生晒参和红参作为研究对象 o用
uuzz 微量量
热计测定了 vz ε 条件下大肠杆菌 Ε . χολι k≤ × ×
ux|uul正常生长条件及给药后的生长代谢热谱图 o
通过对生晒参 !红参影响大肠杆菌 Ε . χολι代谢产热
的分析 o探讨中药四性的客观真实性 ∀
1 试验材料
1 q1 菌种
大肠杆菌k Ε . χολι ≤ × × ux|uul o由解放军 vsu
医院检验科提供 ∀
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第 uz卷第 x期
ussu年 x月
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Χηινα ϑουρναλ οφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα
∂ ²¯ quz o²qx
¤¼ qoussu
1 q2 中药水煎液
生晒参 ¤§¬¬ ¬±¶¨±ª o红参 ¤§¬¬ ¬±¶¨±ª
∏¥µ¤均购自吉林国营参场 ∀煎制 }取药材各 xs ªo
用 y倍水浸泡 tx ∗ vs °¬±o煎煮 t «o取药液 o药渣再
加 y倍水 o煮 vs °¬±o合并两次煎液 o抽滤并浓缩定
容至 us °灌封 otut ε 高压蒸气灭菌 vs °¬±o放入
冰箱冷藏 o备用 ∀
1 q3 培养基
牛肉膏汤液体培养基 }取蛋白胨 u ªo氯化钠 t
ªo牛肉浸膏 t ªo蒸馏水 uss °o用氢氧化钠平衡溶
液调 ³ 至 z qw ∗ z qy otut ε 高压蒸气灭菌 vs °¬±
备用 ∀
2 原理与方法
2 q1 基本原理
微量量热法为生物物理化学重要研究手段 o主
要用来研究生命体系的热力学过程以及化学反应的
微量热量变化 ∀根据生命体生长 !繁殖 o伴随代谢有
热量释放 o释放热量随生长期的变化关系就是热谱
图 o由热谱图可监测生命体的生长情况和能量代谢 o
且此热谱图具有良好的重现性和明显的特征性 ∀
微量量热法通常利用微量量热计或热活性检测
仪来实现 ∀本实验采用的瑞典生产的
uuzz 热
活性检测仪k׫¨ µ°¤¯ ¦·¬√¬·¼ ²±¬·²µl o其检测原理
是 }样品产生的热量 o经过热点检测器流到散热片再
传给水浴 o在热检测器产生的温差以相应的电压信
号输出 o它正比于热功率输出 o并由自动记录仪描绘
在记录纸上 ∀该仪器热稳定性好 o工作温度kts ∗ {s
ε l o控温精度k ? u ≅ tsp w ε l o热功率最小检测极限
ks qtx Λ • l ∀
2 q2 试验方法
本实验采用安瓿法 o具体做法如下 ∀
对照组 }在 v °玻璃安瓿中加入细胞浓度为
ts|#°p t的 Ε . χολι 菌液作为测试瓶 o参比瓶中加
入 t °无菌培养基 ∀实验组 }在 v °安瓿中加入
Ε . χολι菌液和中药水煎液共 t °作为测试瓶 o使
细菌终浓度为 ts|#°p t o中药水煎液分别为 }生晒
参 s os qst os qsu os qsw os qsx ªq°p t ~红参 s o
s qst os qsu os qsw os qsx ªq°p t ∀参比瓶中加入
t °无菌培养基 o加盖密封好后 o先由安瓿升降把
将安瓿放在预热位置停放一段时间 o以使安瓿温度
稳定 o在安瓿温度与水浴温度达平衡后 o再把样品放
进测量杯里进行检测 o参比物和样品一样 o同时进
行 o同样处理 ∀
3 结果
3 q1 生长产热曲线
首先测定了 vz ε Ε . χολι 正常的热功率2时间
曲线 o接着又测定了在同样培养基中不同浓度不同
中药作用下的 Ε . χολι 生长的热功率2时间曲线k见
图 t o图 ul ∀
图 t vtsκ时大肠杆菌在不同浓度生晒参抑制作用下生长的热功率2时间曲线
t qΧ s ª#°p t u qΧ s qst ª#°p t v qΧ s qsu ª#°p t w qΧ s qsw ª#°p t x qΧ s qsx ª#°p t
图 u vtsκ时大肠杆菌在不同浓度红参抑制作用下生长的热功率2时间曲线
t qΧ s ª#°p t u qΧ s qst ª#°p t v qΧ s qsu ª#°p t w qΧ s qsw ª#°p t x qΧ s qsx ª#°p t
3 q2 生长速率常数 κ
细菌的生长 !繁殖是与热效应紧密联系在一起
的 o因此可以从热效应的大小来衡量细菌数量的多
少 o在指数生长期 o细菌的数量按指数规律增加 o其
数学表达式为≈x }
ντ νs ε®kτp τsl ktl
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式中 νs 是 τs 时细菌的数量 ~ ντ 是 τ时细菌的
数量 ~κ为细菌在指数生长的生长速率常数 ~其总发
热量也应按指数规律增加 o并将之归纳为 }
Πτ Πs®kτp τsl或 ±Πτ ±Πs n κkτ2τsl kul
其中 Πs 是 τs 时所测的热功率 ~Πτ 是 τ时所测
的热功率 ~κ是细菌在指数生长期的生长速率常数 o
它的大小实际上代表了细菌在指定条件下生长代谢
速率的快慢 ∀通过计算机拟合 o便得 ±Πτ2τ线性方
程 o其斜率为生长速率常数 κ ok其数据见表 tl ∀由
表 t中数据可画出 κ2 Χ关系曲线k见图 v所示l ∀根
据图 v o拟合出 κ2 Χ关系式 ∀令 κ为零 o可求得细菌
生长速率常数为零即生长代谢停止时所需的药物浓
度 o即最小抑菌浓度k ≤l ∀
图 v 生长速率常数kκl与浓度k Χl的关系
t q生晒参 u q红参 k图 w同l
表 t vz ε 时大肠杆菌在不同中药不同浓度抑制下的各种参数
药材 浓度rª#°p t 生长速率r °¬± ∃∋rϑ 抑制率r h 半抑制率 相关系数
生晒参 s s qsuxt v qtwty s q||w{
s qst s qsuuy u q|zy| | q|y s q||vx
s qsu s qsutw u qxvsx tw qzw s qswzw s q||ts
s qsw s qstxs u qvxx| ws quw s q||zz
s qsx s qstus u qu|xs xu qt| s q||yv
红参 s s qsuvu w qvxwx s q||sx
s qst s qstyt z qz|zy vs qys s q||x{
s qsu s qstw| { qt|vs vx qz{ s qsvvu s q||{u
s qsw s qstsy | q|z{s xw qvt s q||w|
s qsx s qsszs ts qz|ws y| q{v s q||tv
3 q3 抑制率kl和半抑制率k ≤xsl ≈y
定义 }生长抑制率 为 }
k h l kκu p κt)/ κt
式中 κt 为对照组的生长速率常数 oκu 为 Ε .
χολι受到抑制时的生长速率常数 ∀以 对浓度( Χ)
作图得到 2≤ 关系k如图 w所示l ∀根据图 w o求得
图 w 生长抑制率kl与浓度k Χl的关系
≤xsk如表 t 所示l ∀≤xs可用于衡量细菌对药物的
敏感性 o≤xs越小 o表明细菌对药物越敏感 o药物的抑
制作用越大 ∀
3 q4 热焓 k ∃Ηl
仪器直接记录的是热流量随时间变化的曲线 o
该曲线与基线所构成的峰面积与 ∃Η 成正比k见表
tl ∀因此 o热焓实际上代表了细菌总的代谢热 ∀
4 讨论
4 q1 从图 t o图 u可以直观地看出 o同一细菌在不同
浓度药物抑制下代谢过程的热谱图其形状基本相
同 o但随着加入药物浓度的增加 o其生长代谢过程的
停滞期延长 o生长代谢峰向后移 o且指数生长期的斜
率不同 ∀在不同的药液浓度下 o细菌代谢过程的热
功率2时间曲线与基线构成的面积发生了变化 o这种
变化呈现出一定的规律性 ∀在图 t 中 o随着生晒参
浓度的增大 o其热功率2时间曲线下的面积 ∃Η呈逐
渐减小的趋势 ~在图 u 中 o随着红参浓度的增大 o其
热功率2时间曲线下的面积 ∃Η 呈逐渐增大的趋势
k如表 t中所示l o即生晒参能降低细菌生长代谢的
产热量 o红参能增加细菌生长代谢的产热量 ∀可见 o
生物热动力学研究结果与5本草备要6所载人参/ 生 o
甘 !苦 o微凉 ~熟 o甘 !温0的说法是基本吻合的 o微量
量热法可作为研究中药四性的一个有用的新方法 ∀
4 q2 从表 t中的 κ值可以说明 }随着药液浓度的增
加 o细菌生长受抑制的作用越大 o从而可以定性地刻
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划药液抗菌作用的程度 ~从图 v可以得出生晒参的
≤ 为 s qs|zs ª#°p t o红参的为 s qs{zt ª#°p t o
从而可以定量地刻划中药抑菌作用的大小 ~从表 t
中 值以及图w可以得出生晒参的半抑制率为
s qswzw ª#°p t o红参为 s qsvvu ª#°p t o半抑制率
的大小反映了中药抑菌作用的差别 ∀生晒参和红参
的 κ值 o和 ≤xs的综合比较分析说明 }人参加工成
生晒参和红参以后 o其药效确实发生了一定的改变 o
生晒参在浓度很低时就表现出很强的抑菌作用 o而
红参的抑菌作用相对较弱 ∀药效的强弱从一个侧面
反映了药性的差异 o说明中医临床上区别应用二药
是有一定道理的 ~同时提示 o微量量热法也是一种有
用的体外药物筛选方法 o在新药研究开发中将具有
较大的应用价值≈z ∀
≈参考文献
≈t 高晓山 q中药药性论 q北京 }人民卫生出版社 ot||u qtz| q
≈u 肖培根 o肖小河 qut世纪与中药现代化 q中国中药杂志 ousss o
uxkul }yz q
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≈y 冯 英 o刘 义 o屈松生 o等 q ∆2氨基葡萄糖 ≥¦«¬©©碱及金属配
合物的抗菌活性 q物理化学学报 ot||y otuk{l }zxy q
≈z 余惠 o肖小河 o刘塔斯 o等 q中药四性的生物热动力学研究
k¶l ¶ q人参和西洋参药性的微量量热学比较 q中草药 o
usst ovuktsl }|ts q
≈责任编辑 古云霞
× ƒ 型中药数据库的建立与应用
方晓阳 o梅 军 o朱 江
k中国科学技术大学 科技史与科技考古系 o安徽 合肥 uvssuyl
在中药信息中有一类具有相对独立内涵和排他
作用的词组型短小数据 o如性味 !归经 !毒性 !化学成
分等等 o它们对标识中药特性与探讨中药治疗疾病
原理非常重要 ∀另外这类数据还有一个非常有趣的
特性 o就是可以用 ×µ∏¨ 或者 ƒ¤¯¶¨ 进行标定 ∀能否
用这类数据建成一个运算速度更加快捷 !统计结果
更为准确 !数据分析更有意义的新型中药数据库呢
实践证明是可以的 ∀
1 中药信息的/ 量子化0
中药信息大致可以分成两种类型 ∀一类是具有
相对独立内涵和排他作用的词组型短小数据 o如性
味 !归经 !毒性 !化学成分等等 ∀这类数据不仅与中
药治疗疾病的本源有关 o而且大多数可以利用计算
机进行量化处理 ∀另一类是由多个汉字组合而成的
≈收稿日期 usst2s|2ts
≈基金项目 中国科学技术大学高水平大学建设项目k®¼uytul
≈通讯作者 电话 }ksxxtlvysv|ux
大文本复杂数据 o如药理 !临床 !各家论述等 ∀这类
数据虽然与发掘中药深层信息有关 o但大部分内容
如果不经过特殊处理是不适宜用计算机进行量化处
理的 ∀为了使上述两类数据尤其是大文本复杂数据
适宜于计算机处理 o我们在中药数据库设计中引入
了中药信息的/ 量子化0概念 ∀
所谓中药信息的/ 量子化0是指通过合理的解析
将原有的中药繁缛信息细化成由若干汉字组成的不
可再行细分的 !具有相对独立内涵和排他作用的最
小信息单位 ∀这种最小信息单位我们称之为 / 量
子0 ∀如中药的 / 毒性0通过量子化后 o被解析成无
毒 !小毒 !有毒 !大毒 !剧毒 x个量子 ∀ / 归经0被解析
成肝 !心 !脾 !肺 !肾 !胆 !小肠 !胃 !大肠 !膀胱 !心包 !
手太阴 !手少阴 !手厥阴 !手阳明 !手少阳 !手太阳 !足
太阴 !足厥阴 !足少阴 !足阳明 !足少阳 !足太阳共 uv
个量子 ∀通过中药原始数据的/ 量子化0处理 o不仅
可使原来内涵庞杂的中药信息被解析成若干个具有
#y|v#
第 uz卷第 x期
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中 国 中 药 杂 志
Χηινα ϑουρναλ οφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα
∂ ²¯ quz o²qx
¤¼ qoussu