专题10 中药指纹图谱的研究现状与进展

169中药指纹图谱的研究现状与进展一、中药指纹图谱的含意中药指纹图谱借用了法医学中的指纹鉴定的概念，通常是指借助于现代分析及检测技术来表达中药（主要是次生代谢产物）化学信息特征的指纹图谱，包括含中药材（原料药材）指纹图谱；中药原料药（包括饮片、配伍颗粒）指纹图谱和中药制剂指纹图谱。中药指纹图谱是组分群体的特征图谱，能全面反映中药所含化学成份的种类与数量，进而反映中药材及产品的质量。它是一种十分可行的质量控制模式，运用整体性与模糊性的基本属性，即物种特征的唯一性和同种个体间的相似性，为中药材和中成药提供综合的、宏观的和可量化的质量评价，可使中药质量评价过程更加科学化、标准化。二、中药指纹图谱的属性中药指纹图谱是以各种分析技术为依托的质量控制模式，通过特定条件下完整图谱的整体信息来鉴别真伪，同时，在定量操作的前提下，用所得到的量的信息来估量被测样品的量的差别。中药指纹图谱有两个基木属性：整体性和模糊性。所谓整体性，是指要把所得指纹图谱作为一个整体进行评价，而不是孤立地看其中单一峰的有无、高低来判断药材或成药质量；而模糊性是指个体样品本身就存在着差异，难以精确地进行测量，绝大多数的指纹图谱本身就存在模糊性，不能保证所得的指纹图谱中每个峰都没有重叠，而且也不能保证所得的图谱包含了样品的所有特征，只要能固定图谱中关键部分就可对样品进行质量控制。三、中药指纹图谱的起源、发展与构建中药指纹图谱按测定手段可分为中药化学(成分)指纹图谱和中药生物指纹图谱。最先发展起来的，目前最主要和常用的是中药化学指纹图谱。中药化学指纹图谱首推色谱方法和联用技术。光谱最常用的是红外光谱(IR)，色谱最常用的是薄层色谱(TLC)、气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)和毛细管电泳(CE)，近来又出现了X-射线粉末衍射指纹图谱。现代指纹鉴定始于19世纪末的犯罪学和法医学。每个人的指纹在微小的细节构造上各有不同，可以以此鉴别每个人的特征。指纹图谱技术应用于植物药质量控制，是从20世纪70年代色谱技术的发展开始的。人们大量采用薄层色谱(TLC)方法，将植物中化学成分展载于由各种担体铺成的薄层板上，根据薄层板上的斑点的位置、大小、颜色、数目进行定性鉴别，这种薄层鉴别方法具备了指纹图谱的特征。20世纪70年代及80年代，出现了薄层扫描仪，日本和我国部分学者用薄层扫描仪得到复方成药扫描图作为色谱指纹图谱，尝试应用于药材及成药的分析。20世纪80年代及90年代，高效液相色谱技术得到发展，同时植物药中化学成分的分离鉴定，活性成分的不断阐明，高效液相色谱广泛应用于中药的定性、定量分析。随着HPLC—MS和GC—MS等联用技术的应用，中药指纹图谱技术更趋完善。中药指纹图谱的发展概要见图1。构建指纹图谱的步骤通常包括:样品采集、方法建立、数据分析、样品评价和方法检验。样品采集是指采集足够多反映样品质量的标本；方法建立是指选取适当的方法建立指纹图谱并进行考察；数据分析是对所得数据进行处理找出共性与异点，确定评价指标；样品评价是指按所确定指标对样品进行质量评价找出孰优孰劣；方法检验是指在方法确立后的一段长时间内对更多未知样品进行检测，进一步考察方法的可行性。指纹图谱的构建与评价流程见图2。170图1：中药指纹图谱的发展图2：指纹图谱的构建与评价四、建立中药指纹图谱的意义中药现代化是当代中药发展中的一个最热门的研究方向，已成为国内外医药界的一大热点但中药的均一稳定性——即质量可控的问题则是制约中药发展，走向国际市场的瓶颈问题。171我国地域广阔，药用植物资源极为丰富，目前拥有中草药12807种，其中植物药11146种，动物药1581种，矿物药80种。由于药材品种繁多，地区用药习惯各异，古代本草记载简单，误传错用和用药演变等因素，导致药材同物异名、同名异物以及正品、非正品都入药的混乱现象非常严重。更为普遍的是，影响中药成分的因素复杂，即使是同一药材，其有效化学成分常因生态环境、采集时间、储存和炮制方法等不同而有差异。这些问题严重影响了中药的质量和用药的安全性与有效性。传统的中药质量控制方法与现代化学合成药品的质量控制技术有着根本区别。中药一般为复方制剂，中药理论讲究君、臣、佐、使；讲究药物组方配伍；讲究因人而异、天人合一、辨症施治，方剂中有效成份极为复杂，大部分结构、作用机理尚不清楚。在现有条件下，以单一化学成份分析的观点，不适合中药（天然药物）这一复杂成份分析体系。中药材生产过程复杂，受多种因素的制约，这些都为其质量可控提出了新的课题。而解决这一难题的有效手段，可以参照国外植物药的质量控制方法，借鉴化学药品质量控制模式，借助于现代的、被国际社会所认可的中药指纹图谱技术。药材、中成药质量标准现代化是中药现代化的一个重要组成部分。目前为止，在中药生产和流通中，还没有一种质量控制手段能够全面、综合地反映出中药产品的质量变异，有效地进行全过程的质量控制。中药指纹图谱的研究和建立正是为了解决药品质量控制和监督这一关键问题而采取的一种方法。它从药材的生产、粗加工、贮存，制剂的原料、中间品、成品、流通样品等等各个角度和方面，进行中药样品的理化分析，通过相似性和相关性对比发现质量变异和缺陷，从而全面、特异地把握住中药的质量命脉。中药指纹图谱这种方法现在已成为国际上通用的方法，并且已成为国际公认的控制中药或天然药物质量的最有效手段。中药指纹图谱是用多学科交叉、综合技术手段对复杂物质组成体系，质量稳定性进行评价的检测方法，运用中药指纹图谱和指标成份定量相结合的方式，既可以完善表述中药的整体性特征，又别于西药单一成份定量的质量控制模式。中药指纹图谱学是分析科学、中药学、分离科学以及化学、生物信息学等二级学科交叉，综合应用研究的结果，是中药现代质量标准体系的核心技术之一，又是解决药品质量控制和监督这一关键问题而采取的一种方法。通过相似性和相关性比对，发展质量变异和缺陷，从而全面特异地把握住中药的质量命脉。又为中药新药研发带来了一种崭新的研究模式，从整体综合的角度把握住了药物多靶点作用及针对性，为新药发现和快速筛选提供了思路和方法。中药指纹图谱技术主要体现了信息获取、信息处理、信息挖掘三方面的内容。具体的讲，就是从中药物质基础的角度出发，运用现代分离分析科学的手段，获取中药化学指纹图谱。结合药效研究和相关物质成份的分离鉴定，经谱效关系研究，获取中药药效组分指纹图谱，并将已取得的指纹图谱用于中药材，中间体和中药复方制剂的质量控制以及创新药物研究的实践中，最终解决中药质量评价的科学性和关键问题；解决制约中药发展，走向国际市场的瓶颈问题。中药指纹图谱质控技术又与GAP基地建设，SOP质量管理息息相关。中药生产标准化是中药产业现代化发展的基础和关键，而中药指纹图谱技术又是中药现代化建设的主要技术手段之一，对中药“安全、有效和质量可控”，保证物种的延续，遗传基因的稳定性，品种的地道性和药用价值起着至关重要的作用。中药指纹图谱质控技术是中药质量标准现代化的突破口，将现代分析学的优秀成果与中医药整体综合观有机融合，有效地运用了全面质量管理的理念，能对中药复杂体系特性作出科学的表达。可用于原料材料、工艺操作、成品质量的质量控制和监测，使其符合GAP、GMP的质量要求。总之，中药指纹图谱的建立和推行对企业的发展提高竞争力，提高中药质量评价技术水平和科技含量，使其为国际社会所公认，实现与国际双向接轨，挤身国际市场，把中药产业做大做强有重大的意义。172五、国内外中药指纹图谱应用的情况当前，研究中药指纹图谱技术在国内外已成为一种发展趋势。我国国家食品药品监督管理局2000年8月颁发了《中药注射剂指纹图谱检测标准研究指导原则》《中药注射剂指纹图谱研究的技术要求(暂行)》(国药管注［2000］348号)以来，中药指纹图谱的研究成为中药研究的热点。国家药品监督管理局要求到2002年末，所有申报的中药注射剂均应有相关的指纹图谱资料，包括中药原料、提取物、产品3种图谱，3种图谱的峰形必须有较大的相关性，否则不予受理。，中药注射剂已强制实行中药指纹图谱质量标准指标，一批中药注射剂如[注射用丹红(粉针剂)、注射用双黄连(冻干)、注射用辛芍(冻干粉针)、清开灵注射剂等有74种中药注射剂相继建立了指纹图谱质量标准。2003年国家科技部将指纹图谱研究列入“十五”重点攻关专项。近几年国家攻关计划中“常用中药的品种整理与质量研究”项目的开展，已经对200余种常用中药的本草考证、来源、产地、指标性成分含量测定等进行了系统研究。国外有关指纹图谱的报道无一例外地将指纹图谱作为鉴别项，用来评价植物药的真实性以及产品质量的一致性。美国《植物药产品工业指南》（2000年草案稿）中明确表示，允许植物药保健品申报资料提供色谱指纹鉴别图谱，在申报IND（InvestigationNewDrug）和CMC(chemistryManufactureandControl)资料时，植物药物质（BotanicalDrugSubstance)和植物药产品（BotanicalDrugProduct）的质量控制可以采用指纹图谱；英国植物药典(1986年）、印度植物药典（1998年）以及加拿大、德国等国家也接受色谱指纹图谱。此外，WHO于1996年《植物药评价指导原则》中明确提出：“如果不可能鉴别有效成分，则鉴别一种或几种特征成分（如色谱指纹图谱），以保证制剂和产品质量的一致”。欧盟在《植物药质量指南》的注释中也提到：“植物药的质量稳定性单靠测定已知的有效成分是不够的，因为植物药及其制剂是以其整体作为有效物质，因此，应该通过色谱指纹图谱显示其所含的各种成分在植物药及其制剂中是稳定的，其含量比例能保持恒定”。中药指纹图谱技术是符合中医理论及现状的较好的质量控制技术。因为它并不需要详细了解药物的具体活性成份信息，只需要了解个别指标性活性组分信息，以指标性成份峰作为标记，结合非指标成份进行比对，用来综合评价药物质量，既符合中医药理论的整体观点，也满足了对中药质量的可控、保证其疗效的要求。总之，随着中药指纹图谱技术的推广和应用，定会使古老的传统中药焕发勃勃生机，为中医药产业的发展插上了翅膀。六、中药指纹图谱在药品质量控制中的应用1．中药指纹图谱用于中药材的鉴定辛海量对不同来源的蔓荆子、黄荆子、牡荆子，进行近红外漫反射指纹图谱聚类分析，建立基于近红外漫反射指纹图谱的快速、简便的鉴别方法，采用近红外漫反射光谱技术及聚类分析方法进行分析，结果4种生药聚类分析结果与传统植物分类结果一致，可以据此进行鉴别：多个产地来源的单叶蔓荆子聚类分析结果与其地域、纬度分布及品质关系密切，可据此分为3个居群类型。该方法可用于蔓荆子、黄荆子、牡荆子的鉴别，也可用于蔓荆子品质分析、种内变异研究。董雯雯等应用X射线衍射分析方法，对牡蛎、龙骨、白矾及其煅制品进行X射线衍射指纹图谱分析及特征标记峰鉴别，得了3组样品的标准X射线衍射傅立叶(Fourier)图谱及特征标记峰值。实验结果表明，X射线衍射傅立叶谱鉴定法可用于牡蛎、龙骨、白矾及其煅制品的鉴定。史昆波等以乙醇、三氯甲烷为提取溶剂提取中药材女贞子，采用X射线衍射Fourier谱鉴定法，对四个中药材女贞子的乙醇、三氯甲烷提取物实验分析比较，获得中药材女贞子的标准X射线衍射Fourier图谱及特征标记峰值，用于中药材女贞子的分析。石俊英研究了山东道地药材金银花HPLC指纹图谱测定方法，建立山东金银花药材HPLC标准指纹图谱，并以绿原酸为对照，采用VenusilXBP2C18(5μm，4.6mm×250mm)色谱柱，乙腈和0.4%磷酸为流动相梯度洗脱；检测波长：238nm；柱温：30℃；流速：1ml/min。173结果获得19个共有指纹峰；同时标定了绿原酸、木犀草苷、芦丁、槲皮素、咖啡酸的位置。该方法准确、重复性好，建立的指纹图谱检测标准，能更好地控制山东道地药材金银花的内在质量，可以作为山东金银花质量评价和品种鉴别的重要依据之一。2．中药指纹图谱用于中药炮制方法的研究张振凌等对不同方法炮制的酒萸肉饮片建立高效液相指纹图谱，并对其进行分析和比较发现，山茱萸常压酒蒸品和