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中药四性的生物热动力学研究 (Ⅱ )
参叶和参花药性的微量量热学比较
余惠 2 ,肖小河 1 ,刘塔斯 2 ,赵艳玲 1 ,袁海龙 1 ,谭安民 3 ,高晓山 4⒇
( 1. 解放军 302医院 药学部 ,北京　 100039; 2. 湖南中医学院药学院 ,湖南 长沙　 410007; 3. 北京医科大学 天然
药物及仿生药物国家重点实验室 ,北京　 100083; 4. 中国中医研究院中药研究所 ,北京　 100700)
摘　要: 目的　从生物物理化学的角度 ,阐明中药四性 (寒、热、温、凉 )的客观真实性。方法　利用微量量热法 ,测定
了大肠杆菌在不同条件下的生长热谱曲线 ,得到了相应的生物热动力学参数如生长速率常数 (K )、抑制率 ( I )、半抑
制率 ( IC50 )、热焓 (ΔH )。根据生物热动力学通用数值 ,结合本草文献报道 ,综合分析了参叶和参花药性的差异所在。
结果　参叶和参花抑制细菌生长的热谱曲线 ,其形状基本相同 ,随着药物浓度的加大 ,代谢过程的停滞期延长 ,生
长代谢峰后移 ;其热力学参数热焓 (Δ H)存在较稳定的差异—— 参叶降低了细菌生长代谢过程中热量的释放 ,而参
花增加了细菌生长代谢过程中热量的释放。 结论　微量量热法可作为刻划中药药性的一个新的有效手段 ,亦可作
为中药活性筛选的新工具。
关键词: 中药四性 ;微量量热法 ;参叶 ;参花 ;热焓
中图分类号: R285. 1　　　文献标识码: A　　　文章编号: 0253 2670( 2001) 10 0910 04
Biothermodynamic study on four therapeutic features of TCM
Ⅱ Comparison of therapeutic features of Folium ginseng and Flos ginseng by microcalorimetry
YU Hui-min2 , X IAO Xiao-he1 , LIU Ta-si2 , ZHAO Yan-ling1 ,
YU AN Hai-long
1 , T AN An-min
3 , GAO Xiao-shan
4
　　 ( 1. Depa rtment o f Pharmacy, 302 Hospital of PLA , Beijing 100039, China; 2. Co llege o f Pharmacy , Hunan Univ ersity
o f TCM , Chang sha Hunan 410007; 3. Na tiona l Resear ch Labo rato ry o f Na tural and Biomimetic Drug s, Beijing Unive rsity of
Medical Sciences, Beijing 100083, China; 4. Institute o f Chinese Ma teria Medica, Chinese Academy o f TCM , Beijing
100700, China)
Abstract: Object　 To demonstrate the naked truth of four therapeutic fea tures of TCM ( cold, ho t,
w arm and cool ) f rom biophysical and biochemica l point of view. Methods　 Grow th thermogenesis curves
o f Escherichia col i were determined under dif ferent conditions by micro calo rimetry to giv e biothermody-
namic parameters, such as mul tiplication constant (k ) , median inhibitory concentration ( IC50 ) , and en-
thalpy (ΔH) . Dif ferences betw een folia ginseng and f los ginseng w ere comprehensiv ely compa red wi th ref-
erence to classical Chinese li teratures on material medica. Results　 The bacteriosta tic curv e o f bo th drug s
w ere basically simi lar. With increasing concentra tion of decoctions of bo th drug s, the lag phase w as de-
layed and the peaks shif ted to the right. While the di fference o fΔ H was stable, w hich decreases wi th the
increasing concentra tion of Folium ginseng , but increases wi th increasing concentration o f Flos ginseng.
Conclusion　 Micro calo rimetry is not only a new effectiv e method to describe the therapeutic features of
TCM , but also could be used as a tool fo r the screening o f activ e TCM.
Key words: four therapeutic fea tures of TCM; micro calo rimetry; Fol ium ginseng , Flos ginseng, en-
thalpy (ΔH)
·910· 中草药　 Chinese Traditiona l and He rbal Drug s　 2001年第 32卷第 10期
收稿日期: 2001-04-04基金项目:国家自然科学基金资助项目 ( 39970911)作者简介:余惠 ( 1972-) ,男 ,新疆省乌鲁木齐市人 , 1994年毕业于新疆中医学院中药专业 ; 1999年至今于湖南中医学院及解放军 302医院攻读硕士学位。
　　中药四性即寒、热、温、凉四种功能之气 ,是中医
药最重要的基本理论之一 ,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 ,至今尚未有成熟的经验可循。我们认为 ,寒、热、
温、凉是中药药性功能的高度概括 ,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。微
量量热法是生物物理化学研究领域近年来发展起来
的新技术 ,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的生物热力学效应。根
据生命体生长、繁殖 ,伴随代谢有热量释放 ,释放热
量随生长期的变化关系就是热谱图。 由热谱图可监
测生命体的生长情况和能量代谢 ,且此热谱图具有
良好的重现性和明显的特征性。 微量量热法为我们
研究中药四性提供了新的方法和思路 [1 ]。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 [2, 3 ] ,但用微量量热法进行中药四性的研
究 ,在国内外还属首次。
人参 Panax ginseng C. A. M ey 是一名贵中
药 ,研究证明 ,人参皂苷为人参的主要有效成分之
一 ,它具有人参根的主要生理活性 ,人参的茎、叶、
花、果均含有与人参根类似的皂苷成分 ,且含量高于
根 ,已作为人参皂苷提取的主要原料 ,而且逐渐被用
于中医药临床 ,祖国传统医学认为:药物治病 ,藉药
物性气的偏 ,调治人身之气的偏盛偏衰 ,使复归于平
和 [4 ] ,因此探讨和确定人参地上部分的药性 ,对于更
好地指导临床用药 ,提高人参原植物的生物利用度 ,
扩大人参药用资源 ,开发新的人参制品等 ,具有现实
的意义。
为了凸现中药四性的生物热化学特性 ,避免因
中药来源、功效、化学成分、药理作用的“背景”差异 ,
我们选取功效、化学成分、药理作用相近甚至相同的
参叶 ( Folium Ginseng )和参花 ( Flo s Ginseng )作
为研究对象 ,用 LBK2277微量量热计测定了 37℃
条件下大肠杆菌 E. coli ( ACT T 25922)标准及加
药条件下的热谱图 ,通过对参叶、参花影响大肠杆菌
E. col i代谢产热的分析 ,初步阐述了中药四性的热
生物学实质。
1　材料
1. 1　仪器: 瑞典生产的 LBK2277热活性检测仪
( Thermal Activi ty Moni to r) ,其热稳定性好。工作
温度 10℃～ 80℃ ,控温精度 ± 2× 10- 4 ℃ ,热功
率最小检测极限 0. 15μW。该仪器的主要检测原理
是:样品产生的热量 ,经过热点检测器流到散热片再
传给水浴 ,在热检测器产生的温差以相应的电压信
号输出 ,它正比于热功率输出 ,并由自动记录仪描绘
在记录纸上。
1. 2　菌种: 大肠杆菌 ( E. coli ACT T 25922) ,由解
放军 302医院检验科提供。
1. 3　中药水煎液:参叶 ,参花均购自吉林国营参场。
取药材各 50 g ,用 6倍水浸泡 15～ 30 min,取药液 ,
药渣再加 6倍水 ,煮 30 min,合并两次煎液 ,抽滤并
浓缩定容至 100 mL,灌封 , 121℃ 高压蒸气灭菌 30
min处理 ,放入冰箱冷藏。
1. 4　培养基:牛肉膏汤液体培养基。成分:蛋白胨 2
g ,氯化钠 1 g,牛肉浸膏 1 g ,蒸馏水 200 mL,用氢
氧化钠平衡溶液调 pH至 7. 4～ 7. 6, 121℃ 高压蒸
气灭菌 30 min备用。
1. 5　实验方法: 本实验采用安瓿法。 对照组 ;在 3
mL玻璃安瓿中加入浓度为 109 cells /mL的 E. coli
菌液作为测试瓶 ,参比瓶中加入 1 mL无菌培养基。
实验组:在 3 mL安瓿中加入 E. coli菌液和中药水
煎液共 1 m L作为 测试瓶 ,使细菌终浓度为 109
cells /mL,中药水煎液分别为: 参叶 ( g /mL ) 0,
0. 05, 0. 10, 0. 15, 0. 20; 参花 ( g /m L) 0, 0. 05,
0. 10, 0. 15, 0. 20。参比瓶中加入 1 mL无菌培养
基 ,加盖密封好以后 ,先由安瓿升降把将安瓿放在预
热位置停放一段时间 ,以使安瓿温度稳定 ,在安瓿温
度与水浴温度达平衡后 ,再把样品放进测量杯里进
行检测 ,参比物也和样品一样 ,同时进行 ,同样处理。
2　实验结果
2. 1　生长产热曲线:首先测定了 37℃ ( 310 K) 条
件下大肠杆菌 E. coli正常的热功率 -时间曲线 ,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 E. col i生长的热功率 -时间曲线 (图 1, 2)。
2. 2　生长速率常数: 细菌的生长、繁殖是与热效应
紧密联系在一起的 ,因此可以从热效应的大小来衡
量细菌数量的多少 ,在指数生长期 ,细菌的数量按指
数规律增加 ,其数学表达式为 [5 ]:
nt= n0e
k (t - t
0
)
( 1)
式中: n0是 t0时细菌的数量 ; nt是 t时细菌的数
量 ; k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 ,并将之归纳为:
P t= P0
k( t- t
0
)　或
LnP t= LnP0+ k ( t- t0 ) ( 2)
　　其中: P0是 t0时所测的热功率 ; P t是 t时所测的
热功率 ; k是细菌在指数生长期的生长速率常数 ,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 ,便得 LnP t-t线性方程 ,
·911·中草药　 Chinese Traditiona l and He rbal Drug s　 2001年第 32卷第 10期
A-0 g /m L　 B-0. 05 g /mL　 C-0. 100 g /mL　 D-0. 150 g /m L　 E-0. 200 g /m L
图 1　 310K时大肠杆菌在不同浓度参叶抑制作用下生长的热功率-时间曲线
A-0 g /m L　 B-0. 050 g /mL　 C-0. 100 g /mL　 D-0. 150 g /m L　 E-0. 200 g /m L
图 2　 310K时大肠杆菌在不同浓度参花抑制作用下生长的热功率-时间曲线
其斜率为生长速率常数 k ,其数据见表 1。
表 1　 37℃ 大肠杆菌在不同中药抑制下的各种参数
中药 浓度
( g /m L)
k
( min- 1 )
Δ H
( J)
I
(% )
IC50
( g /mL)
相关系数
(r )
参叶 0 0. 015 4. 392 0. 991
0. 050 0. 014 4. 046 9. 21 0. 997
0. 100 0. 011 3. 733 26. 97 0. 990
0. 150 0. 008 3. 004 44. 08 0. 046 0. 996
0. 200 0. 004 2. 805 73. 68 0. 998
参花 0 0. 015 4. 112 0. 991
0. 050 0. 015 5. 775 3. 25 0. 994
0. 100 0. 012 7. 268 19. 48 0. 275 0. 994
0. 150 0. 011 7. 308 27. 92 0. 993
0. 200 0. 009 7. 334 38. 96 0. 996
　　由表 1中数据可画出 k-C关系曲线 (图 3, 4)。
根据图 3, 4拟合出 k-C关系式。 令 k 为零 ,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
物浓度称最小抑菌浓度。
2. 3　抑制率和半抑制率 [ 7]
定义:生长抑制率为:
I (% )= (k2 - k1 ) /k1
式中: k1为对照组的生长速率常数 , k 2为 E.
Coli受到抑制时的生长速率常数。 以 I (生长抑制
图 3　生长速率常数 (k )与参叶浓度 (C)的关系
图 4　生长速率常数 ( k)与参花浓度 (C )的关系
率 )对浓度 C作图得到 I% -C关系 (图 5)。根据图
5,求得 IC50 (抑制率为 50% 时药物的浓度 ) (表 1)。
IC50可用于衡量细菌对药物的敏感性 , IC50越小 ,表
明细菌对药物越敏感 ,药物的抑制作用越大。
图 5　浓度 (C )与生长抑制率 ( I)的关系
2. 4　热焓:仪器直接记录的是热流量随时间变化的
曲线 ,该曲线与基线所构成的峰面积与热焓 (ΔH )
成正比 (表 1)。因此 ,热焓实际上代表了细菌总的代
谢热。
3　讨论
3. 1　从图 1, 2可以直观地看出 ,同一细菌在不同浓
·912· 中草药　 Chinese Traditiona l and He rbal Drug s　 2001年第 32卷第 10期
度药物抑制下代谢过程的热谱图其形状基本相同 ,
但随着加入药物浓度的增加 ,其生长代谢过程的停
滞期延长 ,生长代谢峰向后移 ,且指数生长期的斜率
不同。
3. 2　从表 1中的 k值可以说明随着中药药液浓度
的增加 ,细菌生长受抑制的作用越大 ,从而可以定性
地刻划药液抗菌作用的程度 ;从图 3, 4可以得出参
叶的最小抑菌浓度为 0. 114 g /mL,参花为 0. 500
g /mL,从而可以定量地刻划中药抑菌作用的大小 ;
从表 1中 I值以及图 5可以得出参叶的半抑制率为
0. 046 g /mL,参花为 0. 275 g /mL,半抑制率的大小
反映了中药抑菌作用的差别。 参叶和参花的 k 值 ,
I% , IC50的综合分析说明人参的不同药用部位参叶
和参花 ,其药效存在着差异 ,参叶在浓度很低时就表
现出很强的抑菌作用 ,而参花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。
3. 3　从图 1, 2中可见 ,在不同的药液浓度下 ,细菌
代谢过程的的热功率 -时间曲线与基线构成的面积
发生了变化 ,这种变化呈现出一定的规律性。在图 1
中 ,随着参叶浓度的增大 ,其热功率 -时间曲线下的
面积 (ΔH )呈逐渐减小的趋势 ;在图 2中 ,随着参花
浓度的增大 ,其热功率 -时间曲线下的面积 (ΔH )呈
逐渐增大的趋势 (表 1)。也就是说:参叶能降低细菌
生长代谢的产热量 ,参花能增加细菌生长代谢的产
热量 ,ΔH的大小体现了参叶和参花的药性差异 ,与
传统文献中所记载的“……参叶大苦大寒 ,损气败
血 ,……” ,“补中带表 ,大能生胃津 ,去暑气 ,将虚火
……”的提法基本相符 [ 8] ,可见细菌生长代谢的产热
量 (ΔH )可作为中药四性研究的一个重要指标。
3. 4　中药四性的微量量热法研究是我们在中医药
传统理论的指导下 ,结合生物热力学的先进技术所
做的有益的尝试 ,研究证明:该方法科学可行 ,突破
了传统四性研究中思想和方法的局限性 ,是定性定
量刻划中药四性的有效手段 ,还可作为中草药活性
筛选的新工具。
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昆明山海棠诱导 HL-60细胞凋亡的初步研究
敖　琳 ,曹　佳 ,孙华明 ,杨录军 ,刘胜学 ,周紫垣⒇
(第三军医大学 分子毒理实验室 ,重庆　 400038)
摘　要: 目的　探讨中药昆明山海棠 ( T HH)诱导急性白血病细胞凋亡的规律及发生机制。 方法　应用染料排除
法、活细胞荧光染色、 DN A电泳、流式细胞仪、斑点杂交、原位杂交和荧光 Ca2+指示剂进行检测和观察。结果　 HL-
60细胞在 THH作用下出现典型的细胞凋亡特征 ,包括细胞形态改变、 DNA梯状带以及亚 G1峰 ,并且存在明显的
量效和时效关系。 进一步研究表明 , Bcl-2基因在凋亡过程中的表达持续下调 ,细胞内游离 Ca2+ 浓度未发生明显变
化。 结论　 THH有较强的诱导白血病 HL-60细胞凋亡的能力 ,其作用机制与下调 Bcl-2基因表达有关。
关键词: 昆明山海棠 ;细胞凋亡 ; HL-60细胞
中图分类号: R286. 91　　　文献标识码: A　　　文章编号: 0253 2670( 2001) 10 0913 04
Preliminary studies on apoptos is of HL-60 cells induced byTripterygium hypoglaucum
AO Lin, CAO Jia , SUN Hua-ming , YAN G Lu-jun, LIU Sheng-xue, ZHO U Zi-huan
　　 ( Labo rato r y of Molecular Tox ico lo gy , Third M ilitar y Medical Univ er sity , Chongqing 400038, China)
Key words: Tripterygium hypoglaucum ( Lé v l. ) Lé v l. ex Hutch. ; apoptosis; HL-60 cells
·913·中草药　 Chinese Traditiona l and He rbal Drug s　 2001年第 32卷第 10期
收稿日期: 2000-12-26基金项目:第三军医大学科研基金作者简介:敖　琳 ( 1971-) ,女 ,重庆市人 ,讲师 ,硕士 ,主要从事分子毒理与遗传毒理研究。