含有马兜铃酸的中药减毒方法的研究进展

马兜铃酸,也称为马兜铃总酸、增噬力酸或木通甲素,是一类具有致癌性和肾毒性的硝基菲羧酸,主要毒性成分为马兜铃酸A和马兜铃酸B,其中毒性最强的是马兜铃酸A。这类有机化合物天然存在于诸如马兜铃属及细辛属等马兜铃科植物中,是马兜铃、关木通、细辛、广防己等植物的主要成分,而这些植物曾广泛地被用作中草药。2000年版药典和国家药品标准收载的已明确含马兜铃酸的药材有6种,分别为广防己、青木香、天仙藤、马兜铃、寻骨风、朱砂莲,中国药典和国家药品标准收载的含马兜铃酸的中成药品种有百余种(不包括含关木通的品种)。

早期发现马兜铃酸类化合物可以抑制肿瘤细胞,后来又发现具有镇痛、消炎、祛痰、利尿、调节血压、抗生育活性、预防化疗引起的白细胞减少等作用,目前含马兜铃酸的中成药一般应用于治疗风湿及泌尿系统疾病,且具有很好的疗效。但由于马兜铃酸同时具有肾毒性(见下图),使用不当会造成肾功能不可逆损伤,因此如何降低中药中马兜铃酸的量已成为研究热点。本文从炮制、配伍、育种几个方面对含有马兜铃酸的中药减毒的研究进展进行综述。

一、炮制

1、炒炙:

胡芳等[1]在研究关木通炮制减毒时加入了麦麸和滑石粉进行炒制,发现麸炒减毒的效果次于滑石粉炒制的效果。潘金火等[2]的研究也证明加入滑石粉进行炒制后马兜铃酸的量降低30%以上。在关木通的饮片炮制中,醋炙、姜炙均能降低其中马兜铃酸A的量[3]。有研究进一步证实了醋炙法对关木通中马兜铃酸A的去除效果较显著,同时对浸出物中其它成分的量影响不大[4]。在细辛的炮制中,经碱制后细辛中马兜铃酸A的量有明显减少[5]。王智民[6]根据马兜铃酸的化学性质,借鉴传统中药炮制经验,采用正交试验等方法对关木通的碱制和醋制工艺进行优化,达到了减毒的目的,可减少80%的马兜铃酸A。

2、蒸煮:

潘金火等[2]报道了通过加入各种试剂提取对关木通饮片中马兜铃酸量的影响,其中石灰水煮、石灰水蒸、甘草汁煮、黑豆汁煮及小苏打水煮等5种样品中马兜铃酸A的量均有显著降低(降低幅度30%以上),其它炮制品中马兜铃酸A的量也有一定程度的降低,但降低幅度差异较大。

在马兜铃科药物的炮制过程中,加入碱性溶液后马兜铃酸的量会大幅下降,其它具有碱性功效的辅料在不同炮制方法下均有降低马兜铃酸量的作用。醋炙法也能有效降低马兜铃酸的量,同样可以采取此法降低马兜铃酸的量[5]。将醋炙与碱制结合起来,能够更有效地去除马兜铃酸,但只能使用碳酸氢钠等碱性较小的溶液,同时对实验中的温度也要加以严格控制,才能获得更好的效果。

二、配伍

《神农本草经》最早总结了中医配伍用药的规律,指出“有单行者,有相须者,有相使者,有相畏者,有相恶者,有相反者,有相杀者,凡此七情,合和时视之”。配伍既能增强疗效,也可减少毒副作用,因而被广泛采用[7]。马兜铃科中药多味苦、辛,具有祛风胜湿、活络止痛、行气活血、止咳平喘、清热利水等功效。

1、滋阴补血组:

关木通与当归、玄参、麦冬和生地等滋阴补血药分别配伍后,马兜铃酸A的量均有不同程度降低,其中关木通与当归配伍后,马兜铃酸A的量降低最多,而且随着配伍当归剂量的增加,减毒效果逐渐增强[8]。从中医理论上推测,当归性温又有良好补血活血作用,缓解了关木通的寒凉和利水伤阴。赵慧辉等[9]也证实配伍生地可以明显降低关木通中马兜铃酸A的量。在龙胆泻肝汤拆方对比实验中得到的结果是龙胆泻肝汤全方中马兜铃酸A的量最低,关木通+滋阴组马兜铃酸A的量也有明显降低[10],所以在方剂配伍理论指导下,通过合理配伍降低关木通的毒性是可行的。

2、清热组:

利用配伍降低关木通中马兜铃酸A的溶出量是降低肾毒作用的关键。在导赤散的拆方研究中证实淡竹叶与关木通配伍时可有效降低马兜铃酸A的溶出量;其它研究中也同样证实关木通与淡竹叶配伍(1比4),马兜铃酸A的溶出量明显降低,对肾脏的损害作用明显得到抑制[11-12]。

3、甘草组:

龙胆泻肝汤拆方对比实验中证实配伍甘草后,汤剂中马兜铃酸A的量反而增加[10]。而另有研究[13]证明,甘草酸制剂(甘利欣[14])对慢性马兜铃酸肾病患者有延缓病情进展、改善预后的效果,并提出甘草酸可能是治疗慢性马兜铃酸肾病的有效药物。甘草有解百毒的作用,甘草酸为甘草有效成分,上述实验表明,甘草减轻关木通毒性的机制可能不是降低配伍方剂中马兜铃酸A的溶出量,而是作用在体内[15]。

4、其它配伍组:

殷书梅等[16]研究发现,复方南星止痛膏(含细辛)中未检测到马兜铃酸。任薇等[17]研究表明,新生颗粒(含细辛)中也未检测到马兜铃酸。以上均证明中药配伍可以在一定程度上降低马兜铃酸A的溶出量。

中药配伍在中医基础理论的指导下,作为一种减毒增效的方法沿用至今,在用量准确的情况下,配以现代炮制技术可减少中药中的大部分毒性成分。这方面的研究开展了很多,但仍缺少量化指标及相应的使用规范[18-22]的研究。

三、育种

不同的地域造就了生物物种的多样性,这种多样性包括动物、植物、微生物的物种多样性,物种的遗传与变异的多样性及生态系统的多样性。在进行育种工作时,可以利用这种多样性,保留药用部分作繁殖材料,通过系统选育,优选出有毒成分量低而其它有效成分量高的品种。育种相比于栽培或其它减毒方法所需时间长,但只要选育成功则会在一定程度上解决马兜铃酸的毒性问题。

1、传统育种:

在马兜铃科植物的人工栽培中,地理、气候及栽培方法都会影响药材中有效成分和有毒成分的积累。以细辛为例,北细辛、汉城细辛和华细辛的根及根茎皆为正品细辛,刘雅婧等[23]研究发现不同产地细辛中,以陕西宁强华细辛地下部分马兜铃酸A的量最高,以吉林通化北细辛地上部分马兜铃酸A的量最低。而同一品种北细辛在吉林通化、左家和辽宁清源3地马兜铃酸A的量也有一定差异。以上结果表明3个品种中华细辛的马兜铃酸A量略高,北细辛偏低。有学者在研究中采用水超声处理细辛种子的方法以期除去细辛中的马兜铃酸,经种植后,水超声处理辽细辛种子的马兜铃酸A的量有所减少,但不能彻底除去细辛中的马兜铃酸[24]。

2、分子育种:

近年来,国内外学者开始将分子生物学应用于中药的育种栽培中。与传统育种相比,分子育种具有周期短的特点,成功后将会从根本上阻断马兜铃酸的合成。杨瑞仪等[25]研究在源头上阻断马兜铃酸的合成,避免各种中间产物的积累,以马兜铃酸生物合成途径的第1个酶编码基因——酪氨酸脱羧酶基因(tyrDC)为靶基因,构建基因打靶载体对tyrDC进行基因敲除,现已克隆出马兜铃的tyrDC基因,并进行了序列分析。

Schutte等[26]在研究马兜铃酸的生物合成时,对于其合成途径中的碳硫走向、关键酶、部分中间产物进行了阐述和探讨。tyrDC是连接初生代谢与各种苯丙异喹啉生物碱类化合物代谢的第1个酶,是决定生物碱合成途径后续产物基本分子骨架及反应产物积累速率的关键酶和限速酶,是连接初生代谢和次生代谢的桥梁,决定了代谢途径的碳流走向[27]。马兜铃酸生物合成的最初前体为酪氨酸,其首先在tyrDC催化下脱羧生成酪胺并转变成4-羟基酚乙醛,然后经去甲劳丹素、千金藤碱等一系列中间产物,最终合成马兜铃酸[26]。

目前,虽有马兜铃中tyrDC的基因序列可供下一步实验使用,但如从酪氨酸处开始阻断马兜铃酸的合成,同时也会阻碍其它化合物的合成,对植物体本身的生长发育有何影响尚未清楚。如能弄清楚马兜铃酸合成的最后一步所需的关键酶基因,以此作为去除马兜铃酸的突破口,即可避免基因沉默或敲除对植物体本身的伤害。

四、展望

含马兜铃酸的植物被广泛应用于临床,在国内,关木通、马兜铃、广防己、厚朴、细辛等含马兜铃酸的中药就有60余种,中成药200余种。但自从发生“马兜铃酸肾病”事件以后,1994年法国率先禁售含马兜铃酸的中药,此后英国、比利时、澳大利亚、奥地利、西班牙、美国、埃及等多国亦陆续对含有马兜铃酸的中药发出禁令。可见开展对含马兜铃酸中药的去毒和减毒研究非常必要,也将成为研究热点。

综合含马兜铃酸中药去毒和减毒方法,分子育种法较其它方法更有优势,所以开展马兜铃酸生物合成关键酶基因研究[25],即通过基因敲除和基因沉默等技术阻断马兜铃酸生物合成途径,可从源头上提高马兜铃酸类中药的安全性。tyrDC是马兜铃酸生物合成途径中第1个关键酶基因,如把该基因敲除,可阻碍马兜铃酸的合成,减少马兜铃酸的量;但也可以对马兜铃酸生物合成最后1个关键酶进行敲除,同样也可减少马兜铃酸的量,却不影响其它药用成分的合成,是最经济可靠的方法,效果会更好。因此,筛选和确定马兜铃酸生物合成最后1个关键酶基因是有价值的工作。相信通过努力,必将实现含马兜铃酸中药的减毒和去毒的目的,从而扩大其应用范围和使用量,满足患者的需要。

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