张恬,袁铭君,李军德
中国中医科学院 中药资源中心/道地药材品质保障与资源持续利用全国重点实验室,北京 100700
动物类中药是指用动物的整体或动物体的某一部分、动物体的生理或病理产物、动物体的加工品等供药用的一类中药[1],因其活性强、疗效佳、见效快而备受关注。随着中医药市场的扩大,动物类中药需求量也随之增加,与植物药相比,动物类中药存在资源量不足、药效物质基础不清、缺乏专属质量评价体系等问题。基于此,本文对动物类中药的应用及质量研究现状进行归纳整理,对动物类中药现存问题进行阐述,提出解决相应问题的思路和方法。
《中国药典》2020年版收录的成方制剂和单味制剂中含动物类中药的共有504 种[2],多为具有清热(26.39%)、化瘀止痛(23.02%)、化痰止咳平喘(15.48%)功效的方剂。应用频数最高的前10味动物类中药依次为人工牛黄、地龙、珍珠、阿胶、蝉蜕、僵蚕、水牛角浓缩粉、土鳖虫、全蝎、海螵蛸,见表1。
表1 《中国药典》2020年版(一部)中成药中动物类中药应用频数
《中药饮片用量标准研究》[3]中以临床调研数据为主体,对临床常用中药使用情况、使用剂量等做了分析,该书收录了152味临床常用中药,其中包括动物类中药9味(5.92%),分别为土鳖虫、水蛭、地龙、牡蛎、鸡内金、海螵蛸、桑螵蛸、蝉蜕、僵蚕(表2)。内科处方中,鸡内金(9.68%)、牡蛎(4.71%)、地龙(4.67%)、僵蚕(4.56%)应用频率较高,分别排在内科处方用药的第35、73、74、79 位;外科处方中,地龙(5.73%)、蝉蜕(5.59%)、鸡内金(6.14%)应用频率较高,分别排在外科处方用药的第58、61、78 位;妇科处方中,海螵蛸(4.44%)、鸡内金(3.96%)、牡蛎(3.60%)应用频率较高,分别排在妇科处方用药的第58、63、70 位;儿科处方中,蝉蜕(14.24%)、鸡内金(12.07%)、僵蚕(10.12%)、地龙(5.02%)应用频率较高,分别排在儿科用药的第17、30、41、75位[3]。
表2 临床常用动物类中药使用情况张
《中国药典》2020 年版(一部)共收录动物类中药51 味(表3),其中4 味(虫白蜡、海龙、蜂蜡及蝉蜕)仅规定了“性状”项,无其他质量控制指标。
表3 《中国药典》2020年版(一部)动物类中药指标项
37 味动物类中药有“鉴别”项。鉴别方法主要为理化鉴别(25 味,分别是人工牛黄、九香虫、土鳖虫、牛黄、水蛭、地龙、牡蛎、体外培育牛黄、龟甲、龟甲胶、阿胶、珍珠、珍珠母、哈蟆油、海螵蛸、猪胆粉、鹿角胶、鹿茸、斑蝥、蛤壳、蛤蚧、蜂胶、蟾酥、麝香、五倍子)、显微特征鉴别(13味,分别是地龙、全蝎、牡蛎、体外培育牛黄、海马、海螵蛸、桑螵蛸、鹿茸、羚羊角、蛤壳、蛤蚧、僵蚕、麝香)、性状(10 味,分别是土鳖虫、瓦楞子、乌梢蛇、水牛角、石决明、珍珠、珍珠母、斑蝥、麝香、水牛角浓缩粉),仅金钱白花蛇和蕲蛇有分子鉴定方法。
24 味动物类中药有“水分”项,分别为人工牛黄、九香虫、土鳖虫、牛黄、水蛭、地龙、全蝎、体外培育牛黄、龟甲胶、阿胶、鸡内金、桑螵蛸、猪胆粉、鹿角胶、鹿角霜、蜈蚣、蜂房、蜂胶、蜂蜜、僵蚕、蟾酥、鳖甲、五倍子和水牛角浓缩粉。
21 味动物类中药有“含量测定”项,其中瓦楞子、石决明、牡蛎、海螵蛸、蛤壳5 味测定指标为碳酸钙,龟甲胶、阿胶、鹿角胶3 味为氨基酸,人工牛黄、牛黄、体外培育牛黄3 味为胆酸和胆红素,水蛭为抗凝血酶,猪胆粉为猪去氧胆酸,斑蝥为斑蝥素,蜂胶为白杨素、高良姜素、咖啡酸苯乙酯,蜂蜜为果糖、葡萄糖,蟾酥为蟾毒灵、华蟾酥毒基、脂蟾毒配基,麝香为麝香酮,五倍子为鞣质,冬虫夏草为腺苷,水牛角浓缩粉为总氮含量。
17 味动物类中药有“灰分”项,分别为九香虫、土鳖虫、牛黄、水蛭、地龙、全蝎、龟甲胶、鸡内金、桑螵蛸、鹿角胶、蜈蚣、蜂房、蜂胶、僵蚕、蟾酥、鳖甲、五倍子。
16 味动物类中药有“浸出物”项,分别为九香虫、土鳖虫、乌梢蛇、地龙、全蝎、龟甲、鸡内金、金钱白花蛇、鹿角、蛤蚧、蜈蚣、蜂胶、蕲蛇、僵蚕、鳖甲、水牛角浓缩粉。
15 味动物类中药有“酸不溶性灰分”项,分别为土鳖虫、水蛭、地龙、全蝎、牡蛎、珍珠、珍珠母、桑螵蛸、蛇蜕、血余炭、蛤壳、蜂房、蜂胶、僵蚕、蟾酥。
11 味动物类中药有“重金属”项,分别为水蛭、地龙、牡蛎、龟甲胶、阿胶、珍珠、海螵蛸、鹿角胶、蛤壳、蜂胶、冬虫夏草。
8 味动物类中药有“黄曲霉毒素”项,分别为九香虫、土鳖虫、水蛭、地龙、全蝎、蜈蚣、蜂房、僵蚕。
真伪鉴别对保证动物类中药质量尤为重要,动物类中药多以粉(如猪胆粉、水牛角浓缩粉等)或加工品(如阿胶、鹿角胶、龟甲胶等)入药,也增加了鉴别难度。同时,与植物药相比,动物类中药再生周期长、产量低、多价格昂贵。目前多种鉴别方法均有应用。
2.2.1 微性状鉴别法 微性状鉴别法是借助仪器观察中药材表面(包括断面)肉眼不易察觉的细微性状特征并以此作为鉴定依据的一种鉴别方法[4]。近年来,微性状鉴别法在动物类中药真伪鉴别研究中应用频率较高,已报道品种有水蛭、海马、九香虫、斑蝥、蜈蚣、乌梢蛇、土鳖虫、全蝎、地龙、金钱白花蛇等[5-13]。
2.2.2 电化学鉴别法 电化学鉴别法主要是利用电化学指纹振荡器、电化学基因传感器等仪器对物质的氧化还原活性、特异性基因位点等进行检测,从而实现中药的真伪鉴别。丁妍华等[14]构建一种能够灵敏鉴别中药冬虫夏草及其伪品北虫草的电化学基因传感器。
2.2.3 热分析鉴别法 热分析鉴别法是一种通过研究中药的晶形、纯度、稳定性及熔化、凝固、晶型转变、分解、化合、吸附、脱吸附等物理或化学变化的分析技术[15]。根据原理不同,热分析法主要分为差示扫描量热法(DSC)、差热分析法(DTA)和热重法(TG)。其中DSC 在动物类中药鉴别中应用较多。沈紧治等[16]利用DSC 对瓦楞子、海螵蛸、牡蛎、石决明、珍珠母、珍珠6 种动物类中药进行测定,6 种动物类中药的DSC 图谱存在明显差异,可有效区分。同时,利用该方法对胶类中药进行检测,阿胶、鹿角胶、龟甲胶分别有4、3、2 个特征峰,且三者特征峰峰形、位置均有明显不同[17]。
2.2.4 分子标记鉴别 目前,常用动物类中药的分子标记鉴别主要包括DNA 条形码鉴别、特异性位点鉴别。动物类中药鉴定的DNA 条形码主要有细胞色素氧化酶Ⅰ(COⅠ)、内部转录间隔区(ITS)、CytB 和rRNA 等,如COⅠ、16S rRNA、ATP6 序列被用于三斑海马及其常见的真伪品的鉴定[18];庞中化等[19]通过COⅠ序列对全蝎及其混伪品进行DNA条形码鉴别,可准确鉴定全蝎及其混伪品;高晓悦等[20]使用COⅠ和16S rRNA 对地龙及其混淆品进行鉴定,两者结合可实现地龙及其混淆品准确鉴定。王丽等[21]利用特异性聚合酶链式反应(PCR)技术对猪胆粉及中成药进行研究,建立了猪胆粉及中成药的PCR 鉴别方法;刘杰等[22]通过特异性引物的PCR 结合微芯片电泳检测的方法建立了区分宽体金线蛭、日本医蛭、菲牛蛭的方法。解盈盈等[23]对蚂蟥及其伪品的COⅠ序列的单核苷酸多态性(SNP)位点进行了分析,基于SNP 位点建立了区分蚂蟥、菲牛蛭、东北小水蛭、黑条、小黑条的区分方法。Xie 等[24]基于COⅠ基因片段的DNA 微型条形码为穿山甲物种鉴定和穿山甲鳞片产品鉴定提供了一种有效、准确的方法。Su等[25]根据壁虎及其伪品的COⅠ序列设计了两对特异性引物COⅠSF2/COISR2 和COISF3/COISR3,可有效区分壁虎及其伪品。Noh等[26]分析了黑蝉、松寒蝉、蟪蛄、斑透翅蝉的COⅠ序列。在序列比对的基础上开发了序列特征扩增区(SCAR)标记,可有效区分黑蝉及其伪品。
2.2.5 特征肽鉴别 动物类中药富含蛋白质类成分,蛋白质酶解、水解后会产生各种肽,不同物质的肽存在差别,可用于动物类中药的真伪鉴别。郭晓晗等[27]基于特征肽段建立了鹿茸及其混伪品种的专属性鉴别方法。钱敏等[28]对乌龟、巴西龟、花龟、黄喉拟水龟、黄缘闭壳龟、缅甸陆龟、小鳄龟、印度棱背龟、鳖、佛罗里达鳖10 种龟鳖类甲壳的特征肽进行分析,建立了龟甲、鳖甲的真伪鉴别方法。裴玉琼等[29]采用液相色谱-质谱法(LC-MS)多反应监测模式,基于特征肽建立了同时鉴别鹿、驴、马、牛、猪来源的胶类中药的检测方法。Zhang 等[30]采用QExactive 质谱和超高效液相色谱串联三重四极杆质谱法(UPLC-QQQ MS)建立了蟾皮特征肽检测方法。
2.2.6 仿生鉴别 仿生鉴别通常是利用仿生感觉技术模拟人的嗅觉、味觉、触觉等,以获得检测对象的品质特征信息,并通过现代的信息处理技术模拟人对检测对象进行判别处理。常见的仿生感官技术包括电子鼻、电子舌、电子眼、质构仪、色差仪等。Zhang等[31]利用电子鼻技术建立了客观快速的麝香正伪品及麝香掺假品鉴别方法。张玉立[32]利用电子鼻对鸡内金、鸭内金、鹅内金进行检测,发现其可区分鸡内金及其伪品。张思聪等[33]采用PEN3型电子鼻系统对九香虫及其炮制品进行检测,发现九香虫生品“气”的标志性成分为甲烷等短链烃类,九香虫制品“气”的标志性成分为芳香类,这为九香虫真伪鉴别提供了思路。贾洪锋等[34]采用电子舌对不同蜂蜜及掺入果葡糖浆的蜂蜜样品进行测定,结果表明电子舌可有效识别掺假蜂蜜。
动物类中药临床应用历史悠久,但与植物类中药相比,其物质基础更复杂、化学成分研究基础相对薄弱,导致很多动物类中药的有效成分、活性成分、毒性成分尚不清楚,这在一定程度上限制了其发展。
2.3.1 基于高效液相色谱法(HPLC)的成分研究 HPLC 具有灵敏度高、分离效率高、重复性好、速度快、流动相选择广、色谱柱可反复使用等特点,已被广泛用于动物类中药及其产品的质量评价和控制方面的研究。陈宏等[35]利用HPLC同时测定了乌梢蛇中尿嘧啶、胞苷、次黄嘌呤、腺嘌呤、肌苷、鸟苷6个核苷类成分。柱前衍生化HPLC可有效测定龟甲胶中羟脯氨酸、谷氨酸、丝氨酸、组氨酸、甘氨酸、精氨酸、苏氨酸、丙氨酸、脯氨酸、酪氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸的含量[36]。鲍慧玮等[37]利用HPLC建立了哈蟆油和哈蟆卵的1-甲基海因含量测定方法。宋佳等[38]利用柱前衍生化HPLC建立了用于测定鹿茸多糖中的单糖组分的方法。
2.3.2 基于LC-MS 的成分研究 刘嘉等[39]采用UPLC-QQQ MS 同时测定安徽、江苏、浙江、湖北蜈蚣样品中的23 个核苷类成分,发现安徽省蜈蚣核苷类成分含量较高。石慧等[40]利用LC-MS/MS 对瓦楞子蛋白质类成分进行分析,发现WLZP-1 和WLZP-2蛋白参与免疫调节。魏爽等[41]使用超快速液相色谱-质谱法(UFLC-MS/MS)对海螵蛸中12 个核苷、18 个氨基酸进行含量测定。刘睿等[42]利用nano-LC-MS/MS 对海螵蛸中蛋白质类成分进行测定,鉴定了168 个多肽类、16 个蛋白质类成分。王超等[43]采用UPLC-MS 对6种类型共计67批阿胶类保健食品中阿胶成分和牛皮源成分同时进行测定,可以同时快速、准确地对阿胶成分特征峰和牛皮源成分特征峰进行判别。王玉团等[44]建立了UPLC-QQQ MS测定羚羊角中羚羊角肽的含量。
2.3.3 基于电感耦合等离子体(ICP)-MS 的成分研究 徐双美等[45]采用ICP-MS 对瓦楞子中无机元素进行测定,共检测到了58 个无机元素,其中含稀土元素16 个、微量元素35 个。李耀磊等[46]对地龙、土鳖虫、九香虫、蜂房4 种动物类中药的无机元素进行测定,共检测到16个元素。
2.3.4 基于气相色谱-MS(GC-MS)的成分研究张成江等[47]采用固相微萃取法(SPME)萃取活体及炮制九香虫的气味成分,结合GC-MS 分析其组成,从活体九香虫的气味成分中共鉴定出16个化合物。
目前,动物类中药应用受到原动物野生资源量不足、养殖资源标准化及产业化程度低的限制。《中国药典》2020 年版(一部)所载药用动物共77 种,其中,被列入《国家重点保护野生动物名录》的有16 种(Ⅰ级7 种、Ⅱ级9 种);被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(2023年)附录的有11种,其中10 种被列入附录Ⅱ(林麝、马麝、原麝、高鼻羚羊、大壁虎、小海马、线纹海马、刺海马、大海马和三斑海马),限制贸易,乌龟被列入附录Ⅲ,控制贸易;被列入《中国生物多样性红色名录——脊椎动物卷》(2021)受威胁等级8种[极危(CR)3种、濒危(EN)3 种、易危(VU)2 种];被列入世界自然保护联盟(IUCN)红色名录受威胁等级11种(极危2 种、濒危3 种、易危6 种)。《中国药典》2020 年版涉及的105种药用动物中,有10种被《国家畜禽遗传资源品种名录(2021 年版)》收录,分别为牛、水牛、驴、家鸡、猪、梅花鹿、马鹿、山羊、绵羊、鹅。仅有22 种(除传统畜禽外)拥有现行选育、养殖相关标准,共211项,其中国家标准7项、行业标准11 项(均为农业、水产生产标准),其余均为地方标准,其养殖目的多为食用,远远落后于同类型农业标准化进程[48]。
动物类中药成分复杂、功效多样。目前研究表明,动物类中药成分主要包括蛋白质、多肽、氨基酸、多糖、油脂、微量元素等。动物类中药的特异性成分研究薄弱,成分与药理作用研究无法对应,从而导致不同功效是否对应不同成分、不同成分间是否存在协同作用等问题难以解释。
与植物类中药相比,动物类中药质量控制指标不完善的问题尤为突出,主要表现在基础的质量控制指标缺失,如水分、总灰分、浸出物等。长期以来,动物类中药应用品种混乱、药材质量良莠不齐,临床使用及生产企业面临较为严重的质量问题。运用现代科学技术建立一套简便、快速、行之有效的动物类中药品种鉴定与质量评价体系,是重要而亟须解决的课题。
受野生药用动物资源减少、野生动物保护政策法规等影响,动物类中药供给、销售均受到不同程度的影响。一方面需系统开展重点药用动物基础生物学特性研究,对其适宜生态环境、生活习性、生长发育规律、繁殖遗传、生理生化特征、疾病防治等进行系统研究,加强人工养殖关键技术研发推广,完善药用动物养殖标准,逐步实现人工养殖来源动物类中药规模化生产。另一方面需积极开展珍稀动物类中药代用品及人工合成品研发,探索、应用现代生物工程技术,开展药用动物细胞工程技术研究,建立高产稳定细胞株和大规模细胞培养体系。从培养细胞、中间代谢产物或培养液中诱生或分离具有动物类中药所含的生物活性物质,以开发药源、研发新药,从而达到保护濒危药用动物的目的。
亟须强化动物类中药物质基础研究,明确动物类中药作用原理与机制。大多数动物类中药主要成分为蛋白类物质,目前蛋白质组学和生物信息学技术成熟,为动物类中药标志蛋白或活性蛋白的寻找提供了技术支撑。动物类中药经口进入人体,其所含蛋白质类成分会在人体消化酶的作用下分解为多肽,很多动物类中药多肽也具有很强的活性,如水蛭素、蛇毒、蝎毒、蜂毒等。动物类中药物质基础研究可从蛋白质组学与多肽组学入手,建立动物类中药蛋白质库、多肽组分库,为动物类中药活性成分鉴定、新药开发奠定基础。
中药材品质评价研究在经历了“传统的中药材品种评价”与“以有效或指标性成分定量评价”两个阶段后,正向着集品种鉴定、质量控制及有害物质检测于一体的综合性、系统性方向发展。基于中药材品质理论,动物类中药质量评价就是有关动物类中药的品种鉴定、质量评价及安全性检测的综合性、系统性研究体系。可利用指纹图谱等技术实现品种鉴定,基于化学分析实现动物类中药主要成分含量测定,利用灰色关联度模型对动物类中药进行质量评价,基于多元相关分析与逐步回归分析对动物类中药质量控制指标进行优化,再结合基于有害物质检测的动物类中药安全性评价形成完整的动物类中药质量评价体系。