谱效关系在中药质量控制中的应用

吴思宇，杨丹丹，傅 静，张 莹，王孝勋

（广西中医药大学，南宁 530200）

中医来源于长期的临床实践，是我国古代优秀历史文化遗产极其重要的组成部分。中药质量控制研究一直是中药研究与发展的关键，尤其是中药的安全性与有效性[1]。中药是多成分[2]、多靶点[3]共同发挥疗效的复杂体系，单一的化学成分不能全面反映中药的质量，应采用更能代表药材完整性的技术与方法来进行中药质量的评价[4]。中药的指纹图谱研究在初级阶段是单纯地研究样品间所有成分的异同，为进一步提升指纹图谱，开始将指纹图谱与药效结合起来进行研究，即谱效关系的研究。

1 谱效关系基本原理

中药谱效关系是指最大限度地获取并整合中药指纹图谱上的有用的化学信息，将特征峰的指纹图谱与药效结果相关联进行数理统计和分析，确立药效物质基础的方法[5]。其根本思路是建立化学指纹图谱，进行药效实验，通过数理统计将2者进行关联度分析，即将“谱”与“效”联系起来，建立更加合理全面的符合中医药理论体系的质量评价方法[6]。

2 谱效关系在中药质量控制中的应用

2.1 谱效关系在中药材质量控制中的应用 经谢军波[7]查阅并整理资料表明，不同产地药材在指标性成分含量上具有一定的差异性，谱效关系说明道地性中药材的质量甚大。李秋月[8]对37种不同产地延胡索中所含季铵碱的研究发现，六种季铵碱成分共同构成了延胡索抗心肌缺血的药效物质基础，而不是单一的某种化学成分决定心肌细胞缺氧复氧损伤的保护作用。刘荣华等[9]对不同种山楂叶的药效和效价指纹图谱进行了研究，不仅建立山楂叶抗大鼠PMN呼吸爆发作用谱效关系，而且对14个山楂叶样品进行活性预测，建立一种将化学分析和生物活性评价融合的综合质量评价体系，为中药质量控制提供了新的思路和方向。

2.2 谱效关系在中药炮制质量控制中的应用 中药在加工炮制的过程中化学成分存在水解、异构化、氧化、置换、分解等变化[10]。炮制过程不仅使化学成分的含量发生了变化，也使成分的种类出现差异，影响中药药效结果，给中药质量控制带来了新要求。杨冰月等[11]建立半夏及其炮制品总有机酸关于止咳作用的谱效关系，解释并说明了半夏及其炮制品止咳作用的物质基础和总有机酸 HPLC 指纹图谱和止咳作用的相关性。吴环宇等[12]建立黑顺片醇提物SD大鼠血浆指纹图谱与血压、心率间的谱效关系，阐明附子抗心衰作用的药效物质基础。

2.3 谱效关系在中药复方制剂质量控制中的应用 中药复方的研究大多沿用西药的研究思路，即采用化学成分分离结合、简单活性成分筛选的方法，然而这种方法很难真正阐释中药复方整体性的科学内涵[13]，而谱效关系正好解决这一问题。窦志华等[14]研究复方五仁醇胶囊，通过对含药血清指纹图谱和保肝作用关联度分析，表明君药五味子所含有的木脂素类成分是保肝作用主要药效物质基础。程玲等[15]研究六味五灵片的组成中药20个不同比例组合提取物对 LX-2 细胞的抑制作用表明，14、20、17、19、21 号峰与药效高度关联，认为六味五灵片的抗肝纤维化作用不是单一化学成分直接影响药效结果，可能是多成分相互作用和影响的结果，这一结论为六味五灵片的质量控制提供了一定的理论基础。包永睿等[16]在气滞胃痛颗粒中找到 20 个与促胃肠动力作用关联度高的成分，成功建立了基于促胃肠动力作用的气滞胃痛颗粒谱效关系，为复方组效研究奠定了实验基础，也为后续中药复方谱效关系的研究提供参考。

3 提高谱效关系在中药质量控制中的准确性

3.1 提高指纹图谱的正确性 目前应用最为广泛的是高效液相色谱法，其次为气相色谱法以及色谱质谱联用[17]，根据实验方案选取合理简便的分析方法。相似度分析（SA）运用于色谱指纹图谱的分析，在中药质量控制实践中得到应用。杨光等[18]提出了一种改进的SA算法，解决SA的结果与其他化学计量方法和定量分析不太吻合的问题，说明改进SA算法的鉴别能力的准确性，有利于改进中药指纹分析和质量控制。李玲等[19]运用聚类分析和主成分分析2种方法研究金蝉花不同部位的HPLC指纹图谱，2种分析方法相互验证，说明了指纹图谱和模式识别相结合可以提高指纹图谱的正确性。

3.2 选取合理的药效学指标 合理的药效学分析有利于药物的可持续发展和确定药物的靶向性[20]。由于中药及其复方的多成分性、多靶性和复杂性，使得中药的药效指标具有多重性。药效指标的选择直接影响实验结论，针对性强的药效学指标保证药效学实验结果的准确性和规范性。

3.3 运用恰当的数据处理方法 据吕邵娃等[21]统计，目前数据处理方法主要分为3大类：1）预测关联度的分析方法—人工神经网络，灰关联度分析法和双变量相关分析法；2）阐明贡献率的分析方法—多元线性回归法和偏最小二乘回归分析法；3）简化数据结构寻找主要活性成分的分析方法—主成分分析法、典型相关分析法。合理地联用多种数据分析技术来建立较为理想的谱效关系模型，保证结果的客观性与真实性。

4 谱效关系的研究局限性及对策

中药谱效关系的研究是中药指纹图谱研究的高级阶段，但是在中药质量控制方面仍然存在一定的局限性。主要存在以下问题：一是谱效关系对于研究对象的化学成分指纹图谱不够全面，邹淑君等[22]仅对辽东楤木叶总皂苷进行指纹图谱进行研究，并未对其他成分进行研究；二是谱效关系并不能说明成分之间的相互作用对药效的影响，如中药方剂的药效作用是多种中药之间的协同作用，查询CNKI数据库并未发现相关文献对方剂各成分之间相互影响结果进行进一步药效的关联度研究；三是基于谱效关系的研究还停留于某一两个药效指标来判定中药的质量控制，姚贵元等[23]研究头花蓼的药效物质基础，仅仅基于抑菌作用研究头花蓼不同极性的指纹图谱，确定其抑菌的药效物质基础；四是对于中药复方复杂的组方研究较少和缺乏深入研究，据CNKI统计，近五年关于谱效关系论文中关于复方的研究仅占10%左右。

孙莉琼等[24]提出尽可能建立“多元”和“多维”全面表征化学成分的多维指纹图谱；李婷婷等[25]在现有的中药质量控制研究方法基础上提出“谱效关系+一测多评”的研究思路，达到“深入研究，浅出标准”的目的，提升中药的质量控制标准，为中药材质量控制研究提供研究方法和新思路；另外，选取多指标建立谱效关系，如霍仕霞等[26]选取对B16细胞增殖、酪氨酸酶活性及黑素量三个药效指标建立高良姜提取物的谱效关系；洪妍等[27]选取小鼠吞噬指标、DTH、脏器指数、IFN-γ、IL-4等多指标对10批黄芪药材小分子部位进行谱效关系研究发现，黄芪药材小分子对其多指标具有高度关联性。

5 总结及展望

中药的研究实际上是多成分的研究[28]，随着药物代谢研究的兴起[29]，中药更是从多维度来进行质量控制和临床应用研究[30]。中药谱效关系的根本是化学成分与药效作用的研究，二者之间通过数学模型建立某种联系，对于中药质量控制目标成分种类和含量提供参考依据。中药现代化是指在中医理论指导下，运用现代科学技术手段对中药进行研究。建立谱效关系是中药现代化的一种手段，具有以下优势：其一，能够保留中药多成分多靶点的特点[31]；其二，能明确药效作用与化学成分之间的纽带关系，并在一定程度上为研究中药的作用机理作铺垫；其三，促进中药质量控制和新产品的开发；其四，有利于推进中药的标准化和规范化。

谱效关系应用依赖于现代分析技术手段、药效学、应用数学的研究，但目前在中药质量控制方面的运用还不够广泛和深入，未来可进一步推广。为此，建议通过以下措施来加强谱效关系的应用：一是建立各种中药谱效关系，完善各种中药质量控制的方法；二是提高同种成分（如黄酮类、糖类、生物碱等）的质量评价标准，阐明化学成分和药效之间的联系；三是在完善复方制剂的质量控制方面广泛运用；四是多指标和多成分建立谱效关系，避免单因素进行质量控制。

当前时代处于一个信息革命的时代，大数据时代应运而生。大数据的思维方式是科学思维转变的契机，必将影响中药的临床运用[32]。中药指纹图谱的研究和发展是当前中药研究的热点和趋势，中药指纹图谱数据库的建立必将引领现代中药质量控制的主导地位。利用药效和指纹图谱的关联度和对应性，结合相关药效建立指纹图谱数据库，建立集中药药效和中药化学成分为一体的数据库，亦可称之为谱效关系数据库，为开发化学成分的临床运用和扩大相关临床药品来源奠定基础，提供新思路。