全 文 ：收稿日期:2012-12-05; 修订日期:2013-06-27
基金项目:国家自然科学基金( No． 81260610; 81260608) ;
科技部“十二五”国家科技支撑计划项目( No． 2011BAI13B01 －
02; 2011BAI13B02 － 04) ;
农业部公益性行业科研专项( No． 201303117; 201303138)
作者简介:钟 贵( 1985-) ，男( 汉族) ，江西赣州人，现任云南民族大学化
学与生物技术学院在读硕士研究生，学士学位，主要从事药用植物化学评
价工作．
* 通讯作者简介:张金渝( 1975-) ，男( 汉族) ，云南怒江人，现任云南省
农业科学院药用植物研究所副研究员，博士学位，主要从事药用植物栽
培和化学评价研究工作．
* 通讯作者简介:肖焱波( 1969-) ，男( 汉族) ，云南罗平人，现任云南民
族大学化学与生物技术学院教授，博士学位，主要从事药用植物的营养特
性及施肥调控研究工作．
人参属植物代谢组学研究进展
钟 贵1，2，3，王元忠3，张 霁3，金 航3，张金渝3* ，肖焱波1，2*
(1． 云南民族大学化学与生物技术学院，云南 昆明 650500;
2． 云南民族大学植物营养与新型肥料研究所，云南 昆明 650500;
3． 云南省农业科学院药用植物研究所，云南 昆明 650200)
摘要:人参属植物在中药领域有着举足轻重的地位，对其研究具有重要意义。之前主要利用传统的植物化学方法对人
参属植物资源进行质量评价和药理机制研究，尚缺乏系统性，利用代谢组学方法能有效弥补该方法的不足。该文阐述了
代谢组学的定义和研究方法，药用植物代谢组学的研究进展，以及代谢组学在人参属植物资源鉴定、质量评价、生态因
子、药理活性、药代动力学和临床研究等方面的应用。
关键词:代谢组学; 人参属; 质量评价; 药理机制
DOI标识:doi: 10． 3969 / j． issn． 1008-0805． 2013． 09． 088
中图分类号:Ｒ2 －03 文献标识码:A 文章编号:1008-0805( 2013) 09-2234-04
Advances in metabolomics research on genus Panax plants
ZHONG Gui1，2，3，WANG Yuan-zhong3，ZHANG Ji3，JIN Hang3，ZHANG Jin-yu3* ，XIAO Yan-bo1，2*
( 1． School of Chemistry and Biotechnology，Yunnan University of Nationalities，Kunming 650500，China; 2．
Institute of Plant Nutrition and Fertilizer，Yunnan University of Nationalities，Kunming 650500，China; 3． In-
stitute of Medicinal Plants，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Kunming 650200，China)
Abstract: Genus Panax plants are important traditional Chinese medicines which have significant value． Previous researches of
quality assessment and pharmacological mechanism on genus Panax resources were studied by traditional phytochemical methods，
which were lack of systematic． However，metabolomics could be an appropriate and useful method． This review summarizes the
definition and research methods of metabolomics advances in metabolomics research on medicinal plants，and the applications of
resource identification，quality assessment，ecological factors，pharmacological activity，pharmacokinetic and clinical researching
on genus Panax plants．
Key words: Metabolomics; Genus Panax; Quality assessment; Pharmacological mechanism
代谢组学作为一门跨学科的科学，其研究对象是生物系
统［1］。作为一种工具广泛应用于基因功能与生物系统的研
究［2］，能对植物的复杂提取物进行无偏的、全面的及高通量的分
析［3］。目前代谢组学在药用植物中的研究主要在以下方面:对
药用植物的初生代谢产物和次生代谢产物进行分析，研究药用植
物的生物合成功能，增强了基因功能的研究方法［4］;研究药用植
物环境胁迫因子［5］;鉴定药用植物资源［6］;研究药用植物有效成
分的质量控制方法和药理机制等［7］。
人参属(Panax)隶属于五加科，共有 8 个种，产于我国的有 6
个种以及数个变种。人参属植物的药效成分大部分是次生代谢
产物，根部皂苷组成有两个类群:一类以含四环三萜的达玛烷型
皂苷为主，如人参(Panax ginseng C． A． Meyer)、三七［P． notog-
inseng (Burk．)F． H． Chen］和西洋参(P． quinquefolium Linnae-
us)等;另一类以含五环三萜的齐墩果烷型皂苷为主，如狭叶竹节
参(P． japonicus var． angustifolium)、疙瘩七(P． pseudo － ginseng
var． bipinnatifidus)、姜状三七(P． zingiberensis C． Y． Wu ＆ K．
M． Feng)和屏边三七(P． stipuleanatus C． T． Tsai ＆ K． M． Feng)
等［8］，具有增强免疫力、抗疲劳、保护心肌细胞、抑制细胞凋亡、
抗肿瘤、健胃、抗炎、降糖、降脂、抗病毒等多种功效［9］。本文阐
述了代谢组学方法在人参属植物资源鉴定［10］、炮制过程其成分
的变化机制［11］、质量评价及药理机制［12］等方面的研究进展。
1 代谢组学的定义和研究方法
代谢组学是 20 世纪 90 年代中期在基因组学、蛋白组学与转
录组学的基础上兴起的一门新学科，是系统生物学的一个分支，
主要依靠现代分析技术与数据处理方法［13］。Nicholson 等［14］为
了补充基因组学和蛋白组学的不足，提出了以动物为研究对象的
代谢组学(metabonomics)方法，对病理生理刺激或基因变化的生
物系统的代谢反应进行动态多指标定量测定。在应用于候选药
物毒性的评价中被认为是一种有效的技术［15］。Fiehn 等［16］为了
能全面的分析生物系统中某个基因的改变而导致的多功能作用，
在代谢靶标分析和代谢轮廓分析的基础上，提出了以植物为研究
对象的代谢组学(metabolomics)方法，对一个生物系统的所有代
谢产物进行全面的定性和定量分析。
代谢组学通常采用 NMＲ［17］、UPLC［18］、LC － MS［19］、GC －
MS［20］和 FT － IＲ［21］等分析技术，对生物系统的内源性代谢产物
进行定性或定量分析。代谢组学数据处理采用无监督分析和有
监督分析两种方法。无监督分析方法是不对样品进行分组情况
下的数据进行分析，有监督分析方法是对样品先按照类别进行分
组后再进行分析［22］。目前代谢组学广泛应用于药用植物的研
究，体现在栽培采收［23］、资源鉴定［24］及炮制方法［25］等方面。
2 代谢组学在人参属植物研究中的应用
代谢组学方法能全面的阐述人参属植物的药理机制［26］，已
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应用于人参属植物的栽培采收与资源鉴定［27］、生态因子［28］、炮
制方法［29］、药理活性、药代动力学和临床研究［30］等方面的研究。
2． 1 栽培采收 人参属植物的药理作用与其产地、生长年限和采
收部位密切相关。不同产地、生长年限和采收部位的人参属植物
的活性成分的药理作用存在显著性差异。代谢组学方法可以对
不同产地、生长年限和采收部位的人参属植物的药理机制和质量
评价进行有效的研究。Kang等［31］利用 NMＲ 技术对人参皂苷结
构中的糖基和甲基信号的差异进行研究，对来自不同产地的人参
进行识别。Shin等［32］利用1H － NMＲ 技术对 1 ～ 6 年生的人参，
用主成分分析将 1 年生、2 年生和多年生人参分为三组，建立不
同生长年限的新鲜人参的质量控制方法。Kim 等［33］利用 UPLC
－ QTOF － MS技术对 1 ～ 6 年生的人参进行研究，通过随机森林
(ＲF)、芯片预测分析(PAM)和偏最小二乘判别分析方法对大量
的代谢物进行筛选，得到主要的生物标志物，用聚类分析和主成
分分析对 1 ～ 6 年生的人参进行区分，建立不同生长年限人参的
质量控制方法。Yang等［34］采用 NMＲ技术测定人参不同药龄的
代谢图谱，建立不同药龄的人参鉴定标准。
2． 2 资源鉴定 人参属植物的药理作用物质主要是人参皂苷，人
参属不同种植物的皂苷含量和皂苷类型存在显著性差异，导致不
同种植物的药理活性存在差异。Shellie等［35］利用 GC × GC － MS
技术分析亚洲人参和美洲人参，发现不同种人参的成分含量存在
明显的差异。谢国祥等［36］利用 LC － TOF － MS 技术对五种人参
属植物人参、三七、西洋参、珠子参和高丽参(P． ginseng C． A．
Meyer)进行研究，结果表明人参皂苷 Ｒf、20(S)－ 拟人参皂苷
F11、丙二酰基人参皂苷 Ｒb1、人参皂苷 Ｒb2 和三七皂苷 Ｒ1 等生物
标志物对其质量评价贡献较大。Lee等［37］采用1H － NMＲ技术对
人参属植物人参、西洋参和高丽参进行研究，通过化学计量学方
法对三种人参植物的几种生物标志物谷氨酸盐、精氨酸、蔗糖、苹
果酸盐和肌糖进行分析，结果表明该方法能有效的对人参属植物
进行质量评价。
2． 3 生态因子 生态代谢组学是对生物系统受环境因子的影响
而产生的内源性代谢产物的变化的研究［38］。人参属植物的生长
状况、产量和质量都与其生长的生态因子密切相关。Souther 和
James［39］研究了在早春时强烈变化的温度对野生西洋参生长的
影响，发现西洋参对早春时的霜冻的抵抗力差，对温度变化较敏
感。Wixted等［40］研究外来物种药用蒜芥对西洋参生长的影响，
发现西洋参死亡率的提高与外侵物种药用蒜芥相关。贾光林
等［41］利用 UPLC技术研究 3 种人参皂苷(Ｒg1、Ｒe与 Ｒb1)与生态
因子的关系，发现人参皂苷含量的积累与热量因子具有较强的负
相关关系，与其他因子具有弱相关关系，通过生态适宜性分析得
到 3 种人参皂苷积累最佳地区是长白山山脉。
2． 4 炮制方法 炮制可以改变药性，不同炮制方法得到的人参
属产品其功效不同。人参属产品的有效成分大部分是其次生代
谢产物，炮制能改变其次生代谢产物成分。Toh 等［42］利用 LC －
TOF － MS技术对生三七与蒸三七不同的炮制品进行研究，用主
成分分析方法对三七在不同炮制时间的成分含量进行分析，结果
表明其成分的变化与炮制时间有关，建立了三七在蒸过程的质量
控制方法。Kim等［43］采用1H － NMＲ 技术对人参的不同醋制产
品的结氨酸、乳酸盐、丙氨酸、精氨酸、葡萄糖、木糖和蔗糖进行研
究，对不同醋制过程的人参进行质量评价。
2． 5 药理活性 各种分析技术对人参属植物进行全面的药理活
性研究［44］。传统方法对人参属植物药理活性的研究，主要集中
在单一成分和宏观提取物的药理作用方面。如三七皂苷 ST － 4
的抗单纯性疱疹病毒活性［45］、人参皂苷 20(S)－ 25 － OCH3 －
PPD的抗癌作用［46］、原人参二醇的抗肿瘤活性［47］、三七花蕾水
提物灭白纹伊蚊幼虫或蛹的功效［48］等。采用传统方法研究人参
属植物，不能全面的理解人参属植物的药理活性。利用代谢组学
方法研究人参属植物，能有效的理解人参属植物的药理活性。其
研究对象是人参属植物多种药效成分和其参与组合成的各种复
方药。王娟等［49］采用 LC － MS技术对人参不定根组培人参进行
研究，结果显示不定根组培的人参和野生人参具有相似的免疫调
控作用药理活性。姚红等［50］采用 HPLC － UV 和 HPLC － MS 技
术对三七衍生的血塞通注射液进行研究，通过对 27 种常见的人
参皂苷的色谱图的分析，对血塞通的药理活性进行评价。
2． 6 药代动力学 中药的药物代谢动力学以动力学原理，研究中
药的有效活性成分在体内吸收、分布、代谢和排泄的动态变化规
律及其体内时量 －时效关系［51］。Jin等［52］分析发酵人参的1H －
901［20 － O － β － D －吡喃葡萄糖基 20(S)－原人参二醇］药代动
力学参数与未发酵人参的存在差异，这结果为研究 IH － 901 在人
体的药代动力学功能提供重要参考信息。浩淼等［53］采用 LC －
MS － MS技术分析从人参果中分离的 25 － OH － PPD(25 －羟基
原人参二醇)在小鼠体内的药代动力学特性，给 25 － OH － PPD
成为抗癌药物提供基础信息。陈新梅等［54］通过研究人参皂苷
Ｒg3 的药代动力学特性，结果证明人参皂苷 Ｒg3 在酸性条件下的
肠胃中容易降解成 Ｒh2 和原人参二醇。
2． 7 临床研究 代谢组学主要对人参属植物的单一活性成分和
其配伍成的复方药进行临床研究。牛俊等［55］采用 ＲＲLC － MS技
术的代谢组学方法研究 20(S)－人参皂苷 Ｒg3 治疗小鼠 2 型糖
尿病的药理机制，结果表明其药理机制与能量代谢、核酸代谢与
肠道菌群代谢相关。梁小平等［56］采用 UPLC － TOF － MS 技术对
人参与丹参配伍成的双龙复方(SLF)治疗小鼠的心肌梗塞进行
研究，揭示其具有良好的治疗心肌梗塞的功效。宋敏等［57］采用
LC － MS － MS技术对三七、丹参和冰片配伍成的复方丹参片治疗
狗的冠心病的药理进行研究，把人参皂苷 Ｒb1、Ｒg1 和三七皂苷
Ｒ1 作为药理研究的内源性标志物，结果表明复方丹参片具有治
疗冠心病的临床效果。
3 展望
代谢组学对人参属植物的质量控制研究比较深入，而其质量
控制研究的标准化和规范化有待加强。人参属植物的药效成分
易受自身和环境的影响，不同物种、部位、采收时期、存储方法和
炮制方法其药效成分差异较大。对其质量控制进行标准化有助
于对人参属植物的质量评价。人参属植物的药理机制的研究比
较深入，而其动态的药理机制的研究有待加强。人参属植物本身
和其配伍成的复方活性成分复杂，在不同的环境、受体、炮制时间
和反应阶段等条件其药理机制存在明显差异。研究人参属植物
动态的药理机制可以为其临床研究提供理论指导。代谢组学对
人参属植物药代动力学和临床研究较少，代谢组学方法不能阐述
对中药的剂量 －药效特征关系和缺乏可靠的临床数据。对其进
行药代动力学和临床研究，可以提供安全可靠的临床数据，来评
价治疗效果和预测副作用。随着现代分析技术的快速发展和更
完备的数据分析方法的提出，代谢组学与其他学科之间的相互结
合，将促进代谢组学对人参属植物的栽培采收、资源鉴定、生态因
子、药理机制和临床研究等方面进行更加准确、全面、标准化、规
范化和多层次的研究。
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信 息
关于召开“全国中药临床药学学术研讨会”征文
通 知
近年来，随着我国医药卫生体制改革的深化，医院药学从传统的药品供应模式向以患者为中心的药学技术服务模式的转变，以
合理用药为核心的临床药学工作逐步开展起来，药学服务便成为热门话题见诸报刊，然而，涉及内容基本上都是有关西药药学服
务。中药临床药学工作由于难度较大，尤其是医院中药房条件较差，力量薄弱，困难较多，加之部分医院领导对中药临床药学工作
不够重视，使中药临床药学未得到很好的开展和应有的发展。中药临床药学工作的开展与实际工作的要求以及与西药临床药学工
作相比较都有很大的差距，也存在不少问题。为全面、深入探讨中药临床药学现状、存在问题以及探索科学合理有效的中药临床药
学开展模式，中华中医药学会医院药房管理专业委员会和广东省中医药学会定于 2013 年 12 月在广东省中山市主办“全国中药临
床药学学术研讨会”，同时将主办国家级继续教育项目“全国中药临床药学学术研讨班(项目编号:2013290401031，项目负责人:梅
全喜)”。会议除邀请有关政府官员、中药临床药学领域知名的国内专家到会作专题报告外，还将面向全国医院药学工作者、医药
研究人员、医药单位管理层人员征集论文，现将有关征文事宜通知如下，并热忱欢迎无论文者参会。
1 征文范围
(1)中药临床药学的概念、内容、特点、任务等理论探讨;(2)中药临床药学的现状与发展情况探讨; (3)中药、中成药的合理应
用;(4)中药不良反应的监测;(5)中西药不合理配伍探讨;(6)中药临床药师培养模式、中药临床药学工作和管理模式探讨;(7)中
药处方点评;(8)中药药代动力学;(9)中药药源性疾病;(10)中药药物经济学;(11)中药调剂、煎煮及临方炮制与中药临床药学的
关系;(12)其他有关临床药学与合理用药的文章。
2 征文要求
(1)内容应具有科学性、指导性、理论性、实用性;(2)选题新颖，文字精练，形式活泼; (3)稿件统一用 A4 纸打印，务必主题突
出、条理清楚、用词准确、标点符号正确，能提供电子版尽量通过 E － mail发送稿件;(4)来稿时请在稿件上注明作者姓名、职称、单
位、地址、邮编、联系电话、E － mail地址等;(5)征文截止时间:2013 年 10 月 31 日。
3 其他事项
1．会议优秀论文将推荐到相关专业杂志上发表，同时也欢迎无论文者参会，参会者可获得Ⅰ类学分 12 分。
2． 本次会议是一次全面深入探讨中药临床药学的学术研讨会，欢迎医药企业特别是中药生产、经营的厂家协办会议。
3．论文电子版请发送至 E － mail:zszcy@ 126． com;纸质稿件请寄至:广东省中山市西区康欣路 3 号，广州中医药大学附属中山
医院药学部曾聪彦收，邮编 528401。
4．会务联系人:广州中医药大学附属中山医院药学部主任 彭伟文，电话:0760 － 89980212，13809878862。
中华中医药学会医院药房管理分会
广 东 省 中 医 药 学 会
2013 年 5 月 28 日
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LISHIZHEN MEDICINE AND MATEＲIA MEDICA ＲESEAＲCH 2013 VOL． 24 NO． 9 时珍国医国药 2013 年第 24 卷第 9 期