中药炭药止血物质基础概述*

赵玉升，李伟洋，曹天佑，赵 琰，屈会化

（1.北京中医药大学中医学院，北京 100029；2.北京中医药大学中医药研究院，北京 100029）

炭类中药（简称炭药）是不同基源中药经过类似的高温炭化后形成的一类具有广泛药理作用的特色中药，是一类具有特殊功效的中药炮制品，其应用历史久远，首载于现存最早的医方《五十二病方》[1]，沿用至今已有两千多年，其中有关炭药的收载包括人发、狸皮、鹿角、百草霜、牛膝等动植物炭药20种，应用范围包括了外伤、疮疡、痘疹、血证、月经病、小儿惊痫、腹痛及积食等诸多疾病[2-3]。

炭药在历代中医用药中具有重要的地位，并逐渐形成了以治疗出血性疾病为主的独特的中药炭药理论。炭药自形成以来，其种类不断得到丰富和完善，止血功效是其共性之一，炭药发挥止血作用的物质基础仍是现代科学所需要阐明的一点，这也是炭药进一步发展所必经的一个环节。笔者以《中华人民共和国药典》所收录的27种标准炭药为基础，从化学成分、炭素和纳米技术的应用等3个方面对炭药止血物质基础进行概述。

1 炭药止血历史沿革

1.1 炭药止血理论沿革 炭药从最初的经验积累到上升为医药学理论经过了漫长的时期。从战国时期的《五十二病方》首次记载炭药，到南北朝的《名医别录》首次提出炭药可用于止血，炒炭止血理论才随之逐渐形成。至唐代，已明确将炭药应用于临床止血，如孙思邈的《千金方》，载有爪甲烧炭治疗尿血，大黄炒炭治疗带下，烧乱发、槐角子治崩中漏下，赤白不止，羚羊角制炭后可用于产后下血等。此后，炭药的应用不断得到继承与发展，元代《十药神书》的问世，标志着炒炭止血理论已基本形成。医家葛可久在《十药神书》[4]中提出“大抵血热则行，血冷则凝，见黑则止，此定理也。”根据五行生克关系推衍得出“见黑则止”的理论,认为血为赤，五行属火，药物炒炭为黑，五行属水，根据五行相胜关系水能克火，故药物炒炭可用于止血，即“红见黑则止”。

明清时期，在“红见黑则止”的理论指导下，炭药用于临床止血的品种剧增。诸多元代以前并不炒炭应用的止血中药，也开始制炭应用于临床，明代《本草纲目》所载的炒炭药物已达700余种。部分中药在制炭后其原有性能确实得到改变，如乌梅制炭后收敛固涩作用增强，止泻效果更佳；地榆制炭后止血作用增强；生卷柏活血化瘀作用较强，制炭后有收敛止血之功效。然而清代泛滥地制炭入药，亦引起一些医家的反对，如陈修园《女科要旨》认为“一切炭药……皆为无气无味之类”，不主张制炭止血[5]。吴仪洛《本草从新》认为把熟地黄、枸杞制炭会将其甘润滋阴之性变为苦燥伤阴之性，非但没有益处，反而有害[6]。《本草正义》则认为栀子炒炭后，作用降低，徒有其名[7]。

炭药一直备受研究者们关注，且产生了大量研究结果，涉及炭药制备方法的优化、炭药止血作用的物质基础研究、炭药止血机制研究、炭药其他药理活性研究等诸多方面，使得炭药研究得到了较大发展。

1.2 炭药古籍首载考证2020年版《中华人民共和国药典》[8]中收录的27种炭药（蒲黄炭、荷叶炭、灯心炭、大蓟炭、小蓟炭、大黄炭、侧柏炭、卷柏炭、黄柏炭、茜草炭、藕节炭、绵马贯众炭、荆芥炭、鸡冠花炭、茅根炭、石榴皮炭、乌梅炭、姜炭、醋艾炭、地榆炭、血余炭、关黄柏炭、荆芥穗炭、莲房炭、棕榈炭、槐花炭、干漆炭）首次古籍记载见表1。

表1 2020年版《中华人民共和国药典》中炭药古籍首载表

2 炭药止血物质基础现代研究

2.1 化学成分的变化对止血作用的影响

2.1.1 钙离子 药材在经过高温炮制后化学成分结构和含量都可能会发生变化，从而导致药理作用的变化。有学者[22]认为炭药止血作用的物质基础是植物体中天然存在的钙离子，高温炮制后生药中的草酸钙或碳酸钙分解，钙离子含量的增加有利于可溶性钙盐的形成，它能促进血液中的蛋白质凝固，激活多种纤维蛋白聚合和凝血因子，降低毛细血管和细胞膜的通透性，从而产生凝血效果。

2.1.2 鞣质类成分 鞣质是一种具有聚合作用的多元酚类化合物，能在血管破裂处形成硬块从而达到止血的目的。张向阳等[23]研究地榆炭烘法炮制的最佳工艺，以没食子酸鞣质含量为指标物来考察不同温度下地榆炭的止血效果，结果发现地榆炭组能够明显减少小鼠的凝血时间，说明地榆炭发挥止血作用可能与其鞣质含量相关。而许腊英等[24]以鞣质含量和凝血时间为指标来研究不同炭化程度的乌梅炭与凝血程度之间的关系，结果发现，乌梅炭中鞣质含量随温度的升高而减少，乌梅中鞣质的含量与其止血作用之间并不存在一定的平行关系。

2.1.3 黄酮类成分 卢丹等[25]认为黄酮类成分的变化可以作为炭药发挥药效的指标物成分，鸡冠花炒炭后检测出了新的黄酮类成分山奈酚和异鼠李素，故推测可能为山奈酚和异鼠李素在生药中以和糖结合成苷的形式存在，经高温炭化后分解为苷元,从而发挥其止血药性。赵雍等[26]从槐花炭中首次提取分离得到的特征性成分异鼠李素-3-O-芸香糖有显著的止血作用，提示该成分可能是槐花炭发挥止血作用的有效成分。石典花等[27]采用体外止血和抑制斑马鱼脑出血实验对侧柏及其不同炭化程度后特征变化成分进行药效比较，发现止血作用的增强与炭化后新产生的槲皮素和山奈酚明显相关。

2.1.4 三萜类成分 有研究[28]发现，乙酸乙脂提取部位的三萜类化合物3-表白桦脂酸为藕节炭止血活性的有效成分之一。

综上所述，众多学者试图从化学成分变化的角度来阐述中药炭化后止血作用增强的机理，其中涉及离子、鞣质类、黄酮类、三萜类等多个指标的检测，然而每个指标与炭药药效关系并不存在一定的平行关系，对于阐明药材炭化后止血作用增强的特性并无规律可言。这无疑增加了从化学成分角度阐明炭药止血物质基础的难度，也对寻找新的突破口提出了挑战。

2.2 炭素的提出 炭药经过高温改变了原有成分存在的状态，从而相应产生炭素（即活性炭），炭素本身稀疏多孔，具有一定的吸附作用。因此，炭药发挥止血作用的机理可能与生药高温炭化后产生的新物质炭素有关。

张丽等[29]以吸附力为指标来考察荆芥、荆芥穗及其炭化物的吸附力差异，以此来揭示荆芥炭、荆芥穗炭的止血机理。实验结果表明炒炭后的吸附力均大于生品，说明炒炭后吸附力增大，炭素含量增加，推测出炭药止血作用的增强可能与炭素的增加有一定关系。孟江等[30]在姜炭“存性”的质量标准研究中，以小鼠的出血时间为药效指标，建立了以吸附力（对亚甲基蓝吸附力不得低于7.50 mg/g）为质量控制的标准，结果表明在干姜炭一定炭化程度范围内止血效果随吸附力的升高而增强，炭化程度“过犹”或“不及”都会影响这种关系。

炭素表面粗糙多孔的特性使其在与血液接触后有助于激活凝血因子及血小板因子,从而促进血液凝固。以上以炭素吸附力为炭药“存性”质量控制指标的相关研究，为研究炭药的质量控制标准开拓了新的思路。但是仅将焦点放在炭素这一表面物理性质上并不足以从本质上来阐明中药炒炭后止血作用增强的物质基础。随着新技术的发现，更多的注意力开始转向新的领域来进一步深入研究炭药的止血特性。

2.3 纳米技术的应用

2.3.1 碳点的发现 荧光半导体量子点之类的纳米材料作为用于体内分子和细胞成像的荧光探针，受到了大量医学研究者的广泛关注[31]。近年来，对其自身生物活性的研究备受关注，但仍处于起步阶段。据2016年Biomaterials报道，通过体内和体外实验，CdTe量子点被确认为NF-κB通路途径的有效抑制剂,这为量子点发展新型的抗癌、抗炎及抗病毒方法提供了基本的证据[32]。另一项研究[33]表明，氧化石墨烯量子点对乙醇的不良影响具有拮抗作用。作为纳米材料的另一重要成员，碳点是一种以碳为骨架结构且尺寸小于10 nm的零维纳米材料。碳点具有比其他纳米材料更加优越的性能，如超细尺寸、光致发光性能好、低毒性、生物相容性强及优良的电子转移能力[34-35]。碳点由于自身良好的特性而被广泛应用于生物医学领域，如生物传感器、药物传递、生物成像及与DNA的相互作用等[36]。从纳米材料角度来看高温炭化是产生炭药药效物质基础的关键。

2.3.2 炭药中碳点的止血药理活性 近年来，学者们将纳米学科的表征技术引入炭药的研究中，以临床常见的炭药为研究对象，研究了炭药止血作用的物质基础。碳点存在于许多炭药中，并且不同炭药中碳点的结构特征、理化性质和生物活性也不同。研究发现荆芥炭[37]、大蓟炭[38]、蒲黄炭[39]、卷柏炭[40]中存在碳点，并且具有水溶性高、生物相容性好、毒性低的特点。药理实验一方面利用小鼠肝脏出血模型及小鼠尾尖出血模型印证了所有提取的纯碳点溶液均显示出良好的止血效果。另外，药理实验利用大鼠模型探讨了碳点发挥止血作用机制，碳点发挥止血作用可能与内源性止血途径和外源性凝血途径有关，这些研究无疑挖掘出了碳点作为炭药止血活性物质基础的潜在价值，为今后炭药的开发及临床应用提供了一定的参考。

中药炒炭止血作用的增强并不单单是某一种成分含量的改变，可能与钙离子、鞣质及炭素等相关因素之间的协同作用有关，从而使其止血作用发生显著改变。但利用现有的技术手段从化学角度进一步挖掘炭药发挥止血药效的物质基础遭遇瓶颈，这使得我们需要转变思维利用新的现代技术来继续深入研究。中药炭药的高温炮制这一工艺过程与纳米材料碳点的制备工艺相似，这使得部分学者开始借鉴纳米材料科学领域的理念与技术来研究，并且取得了实质性的突破。碳点存在于炭药中，并且多种药理实验证明了碳点的生物效应，从新的角度揭示了碳点是中药炭化后具有止血作用这一共性的物质基础，为我们进一步挖掘炭药及其临床应用奠定了基础。

3 炭药止血作用途径研究

目前对炭药的止血机制主要围绕凝血和抗凝系统、纤溶系统及血小板反应等方面展开。血液凝固是止血过程中必不可少的一部分，分为凝血酶原激活物形成、凝血酶形成及纤维蛋白形成3个阶段[41]。由于凝血过程中有多种凝血因子的参与，形成凝血酶之前的阶段，有3种途径对一系列凝血因子进行激活，即内源性凝血途径、外源性凝血途径及共同凝血途径[42]。活化部分凝血活酶时间（APTT）、凝血酶原时间（PT）、凝血酶时间（TT）和纤维蛋白原（FIB）[43]是评价凝血系统的4个常用指标，这4个指标可以反映血浆中蛋白质的种类和浓度。APTT和PT分别是内源性凝血途径和外源性凝血途径的性能指标。FIB和TT均能反映血浆纤维蛋白原的功能，共同凝血途径和促进血浆中FIB转化为纤维蛋白的活性与TT和FIB水平有关。

3.1 内源性凝血途径 凝血瀑布学说为内源性凝血的基础，当组织和血管壁损伤后，内皮下的组织成分如胶原蛋白等会被暴露，凝血因子FⅫ会被胶原等激活为FⅫa[44]。蒲黄炭止血机制是可能通过降低APTT值进而影响内源性凝血途径及增加FIB含量共同发挥止血作用[39]。

3.2 外源性凝血途径 外源性凝血途径是当组织和血管壁损伤后释放的组织因子（TF）可以与FⅦ或激活的FⅦa形成复合物（TF-FⅦa），此复合物可以进一步激活FX和FⅨ[3]。有学者[38]利用多种出血模型证实了荆芥炭的促凝血活性可能是一方面降低PT值进而影响外源性凝血途径，另一方面可能通过增加血液中FIB含量或抑制纤溶系统发挥止血和凝血作用。

3.3 共同凝血途径 该途径主要通过凝血酶原酶的形成、凝血酶的形成及纤维蛋白的形成3个步骤，并且凝血酶可以使纤维蛋白原（Fg）转变成可溶性纤维蛋白单体并可以激活FⅩⅢ，FⅩⅢa使可溶性纤维蛋白单体发生分子交联，最终形成不溶性稳定的纤维蛋白，使得血液凝固。有学者利用大鼠急性血瘀模型[45]和大鼠子宫内膜出血模型[46]证实了茜草炭通过作用于内源性凝血系统、外源性凝血系统及升高血小板聚集率等从而发挥止血作用；而茅根炭[47]、大黄炭[48]止血与纤维蛋白溶解活性无显著关系，这也进一步说明了不同炭药发挥止血作用途径的复杂性。

3.4 血小板 血小板的作用功能包括保持血管的完整性，黏附、聚集、释放，凝血活性，以及使血块收缩等。血液凝固过程涉及多种血浆蛋白，凝血系统的反应与血小板聚集相协调，血小板激活和释放在凝血酶的产生和启动中起主要作用，血小板活化后在损伤部位形成闭塞性聚集体，从而使血管破裂导致的出血自发停止。研究发现荆芥炭碳点[37]、大蓟炭碳点[38]、黄柏炭碳点[49]、绵马贯众炭碳点[50]等均可提升血小板的数量来达到止血的目的。

机体的止血过程与多环节的相互作用相关，涉及凝血与抗凝血系统、凝血因子、抗凝因子、纤溶系统、血小板等因素的完整性，以及这些因素之间的生理性调节和平衡，并不能从单一的指标因素得出具体的止血机制过程，在今后的研究中更应该从多个因素水平出发来挖掘炭药的止血机制。

4 讨 论

炭药历经千年，沿用至今，其临床应用范围涵盖了内科、外科许多疾病[2-3]，特别是炭药的止血作用，更是为临床医家所重视，由此形成了“炒炭止血”的理论，并为临床实践所证实。总之，炭药从秦汉传承至今，在临床中应用于各种出血性疾病疗效突出，关于炭药的研究虽取得一定进展，但仍存在诸多问题亟待解决。

首先，元代医家葛可久提出“红见黑则止”的理论对炭药的应用产生了深远的影响。然而，该理论虽能解释部分炭药的止血作用，但尚缺乏现代科学的方法来阐明其作用机理。其次，炭化后中药的性质和功效发生了很大的变化，然其化学成分的变化路径是未知的。目前关于炭药止血作用物质基础的研究仍然集中在化学成分的变化上，据现代研究对炭药活性成分的分析，主要观点有：钙离子起止血作用；鞣质、黄酮、三萜类等成分在炭药止血中起主导作用；药物成分的转化与其止血作用的增强密切相关；炭化产生的炭素是产生止血作用的主要物质[51-53]。然而，由于中药成分复杂，许多有效成分尚不清楚，这些研究仅仅说明了炭药药效学物质基础的一部分。纳米材料科学领域与中药化学科学领域的结合使得炭药止血物质基础的研究有了新的突破，证实了从炭药分离制备出的纳米类成分碳点具有良好的止血效果，这为今后炭药的科学研究提供了新的方向。

目前，炭药在药效学物质基础上还没有公认的统一结论，相关研究仍然是一项长期艰巨的任务。炭化对炮制机理的影响非常复杂，涉及中药化学、生物化学、药理学等多个方面[54]。因此，为了揭示炭药止血理论的实质，为炭药的临床应用提供科学依据，研究者应寻找新的途径，进行深入的研究。