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天然生物活性物质研究

【 更新时间:2012/6/29 18:41:00 JY3098
第一章  天然生物活性物质研究
 
第一节  天然药物的简况
一、天然药物
        天然药物是从植物、动物和微生物等天然资源中开发出来的药物,是药物的一个重要组成部分,包括中药、草药、民族药物及民间药、地方习惯用药等,主要是指来源于动植物及其他生物、具有明确治疗作用的单一组成或多组分药物,如来源于植物、微生物、海洋生物、内源性生物活性的物质。我国的天然药物资源丰富,需求广泛,有着很好的发展基础,趋势良好。据全国大规模中药资源普查表明,我国中药资源已达12772种,其中药用植物占11118种,药用动物占1547种。
 
二、天然药物的优势
      几十年来,我国对天然药物进行了大量研究。许多天然来源的化合物已被发现具有独特的生理活性,在此基础上一大批具有特殊治疗作用的药物被开发出来。天然活性物质往往具有结构新颖、活性高、副作用少等优势,是制药工业中新药研发的重要资源,也是我国研制具有自主知识产权药物的主要源泉。
在国内外新药研究的历史上,天然创新药物的研究往往成为药物研究领域新的突破口。例如,紫杉醇的研究导致作用于微管的抗癌新靶点的发现;辣椒碱的研究导致镇痛新靶点辣椒碱受体的发现。建国以来,我国在创新药物研究方面取得的有影响的重要成果主要来自于天然药物的研究,如我国首创的抗疟天然药物青蒿素及其衍生物在国际上产生了巨大的影响;新型抗早老性痴呆药物石杉碱甲,成为该研究领域国际关注和追踪研究的一个热点。
鉴于天然药物多重的优势特点,加强天然药物研究,对我国社会和经济的发展、尤其是人口与健康事业和医药产业的发展,具有重要和紧迫的意义。
 
三、我国天然药物的现状
我国的天然药物资源可以划分为九个中药区:东北区、华北区、华东区、西南区、华南区、内蒙古区、西北区、青藏区以及海洋区等九个中药区。每个药物区都有着丰富的天然药物资源。九大药区以西南区蕴藏的天然药物资源最多,为我国中药材的主要产地,全区天然药物资源约5 000种,其中植物类约4 500多种,动物类300多种,矿物类约80种,例如川芎、川附子、川牛膝、黄柏、川黄连、川贝母、川大黄、独活;三七、云当归;天麻、杜仲、半夏、吴茱萸等。其次是华南区和华东区,华南区拥有近4 000种的天然药物资源,其中植物类3 500种,动物类200多种,矿物药30种左右,如著名的广藿香、巴戟天、钩藤、槟榔、肉桂、降香、胡椒等;华东区拥有3 000种,其中植物类2 500余种,动物类300余种,矿物类约50种,有著名的道地药材浙八味,浙贝母,麦冬、玄参、白术,白芍、杭菊花、延胡索等。另外,东北区还有天然药物资源2 000余种,如人参、熊胆、鹿茸、五味子、黄柏、刺五加等。华北区有1 800余种,植物类如酸枣仁、北苍术、远志、北柴胡、黄芥知母、连翘、葛根、柏子仁;矿物类如龙骨、赫石、磁石、炉甘石及阳起石等。此外,在青藏区还蕴藏着量占全国60%~80%以上的天然药物资源如冬虫夏草、甘松、大黄等。在海洋区也有近700种天然药物资源。
天然药物一直以来都是人们生活中不可缺少的一部分。随着近年来我国天然药物有效成份提取、分离、纯化及结构研究技术的不断发展和应用,天然药物作为来自植物的“绿色药品”,已受到越来越多消费者的青睐,使天然药物开发利用走向国际化。一些天然药物优势企业加速形成,并朝着跨行业、跨地区的大集团方向发展,对我国中成药工业产业结构优化调整将起到促进作用。而随着天然药物市场的迅速发展,我国中药业能根据不同地区、人群、层次的需求向市场提供所需要的各种药品。目前我国药品(包括中西成药) 消费总额在2 300亿元左右,人均用药农村约为59元,城市约为88,其中,老年人的药品消费占药品消费总额的50%以上,随着我国人口老龄化的加剧,今后的药品消费总额还将不断增加,天然药物的市场需求不可小视。
 
第二节 天然药物与知识产权保护
一、天然药物知识产权保护存在问题
知识产权制度是人类社会文明和进步的产物,是为了保护智力成果和推动社会科技与经济发展的客观需要而诞生的法律制度。由于它具有广泛的交换性和明显的财产属性,15 世纪后各国政府开始逐步意识到这类产物的社会价值和经济价值,开始通过颁布法令、法律,建立起各种保护性、鼓励性制度,以确认智力创造者对其所创造的精神产物享有的权利,并逐步形成了知识产权法律制度体系[1]。知识产权制度是保持传统医学特色优势,发挥其在人类卫生保健中作用的一个重要保障。目前我国对天然药物,尤其是中医药知识产权尚不能实施全面有效的保护,远远不能适应中医药发展的需要。因此,开展中医药知识产权保护研究,是基于时代的要求、现实的紧迫性和中医药共同发展的需求。
但是我国的中医药知识产权保护尚处于初级阶段,尽管开展了众多工作并已取得一定的成绩,但是客观来说在中医药知识产权保护方面仍存在很多问题。
1 中药自身特点不利于进行专利申请和侵权认定
中药知识产权保护的漏洞使国外许多制药公司有机可乘,肆无忌惮仿制我国中药。如果以侵权告之,理由非常不充分。因为中药大都是复方,几十种物质混合在一起,加工处理时这些物质又可能发生复杂的化学反应,所以在制成中成药后。即使采用最先进的仪器也无法分析出它的原始配方和生产工艺。因此在实践中,很难证明他人是否侵权,自然就没有办法保护自己的权利。
2 中医药知识产权保护意识淡薄
目前,我国对中医药知识产权保护的意识比较淡薄,中医药知识产权绝大部分尚未进入保护状态这是造成资源流失、生物盗版的最主要原因。相当部分的中医药机构及人员知识产权保护意识薄弱,对知识产权的重要性认识不足,对其潜在效益缺乏了解,造成知识产权流失[2]。这种状况极大地影响了我国中医药文化的原创性及专利成果的转化和利益获取。另外,由于历史或人为的原因,许多少数民族的中医药知识流散于民间,未能进行及时的收集整理,流失严重。在专利申请领域,我国中医药的职务发明申请比例过小,反映我国医药企业和科研单位知识产权保护意识仍然比较淡薄,还没有充分运用专利这一有力武器来保护自己的知识产权。
3 中医药知识产权保护制度有待完善
现有的专利保护制度不能完全适应中医药知识产权保护的要求,在一定程度上影响了中医药的发展。我国实施专利制度较晚,现行专利制度借鉴和沿袭了西方的专利制度,在药品的专利保护上也就基本是参照国外西药的保护模式,因此不能满足完整保护中医药知识产权的需要。专利费用高,回报周期长且比较隐形,致使许多企业不愿意多投入,申请专利积极性不高,自动撤销保护申请的案例增多[2]。传统医学书籍、药物技术等由于历史或技术原因无法采用版权或专利的方式加以保护,大量的中医药资源正被他人无偿开发利用,因此加强中医药知识产权的保护已势在必行。
4 政策法规保护具有相对的局限性
中药品种保护是行政保护的主要手段,但其所保护的仅仅是中药品种,对中药技术开发前期研究活动中的技术秘密包括处方组成和工艺制法是无法加以保护的。首先,《中药品种保护条例》是行政法规,在法律体系中地位过低;中药品种保护属于行政保护,采用的是行政救济手段,当发生了侵权现象时,权利人只能请求相关主管部门调处,对于主管部门的调处结果,当事人只能提起行政复议、行政诉讼,缺乏必要的司法保护。其次,较之专利保护,中药品种保护属弱保护。由于中药品种保护尚未与国际接轨,只在中国大陆范围内有效,不具有域外效力。这不利于中医药产业的国际化发展,不利于国外先进技术的引进,在中药产品走向国际市场的同时,有可能受到国外竞争者的侵害[3]
5 专业组织机构与管理人员相对缺乏
民族医药知识产权保护和管理的专业人才缺乏,运用知识产权手段的能力还不高,传统知识的保护仍然缺乏有效的措施[4]。在我国,中医药是中国特有的传统知识,需要专业人员来组织、管理和研究。与发达国家比较来看,我国在对知识产权管理人员的培训、制定相关的管理制度和有关机构的建设等方面还存在相当大的差距。所以加紧培养一部分通晓我国中医药知识产权保护规定,并且熟悉国内外专利及药品注册法规和国际知识产权保护规则的专门人才,将有利于我国中医药的开发、宣传、专利申请等工作的开展。缺乏相关的中医药知识产权保护组织与机构,这使知识产权保护的研究始终处于民间散发的状态,难以形成更广的共识和对国家有关政策的制订发挥更大的参考作用,也缺乏为中医药企业提供知识产权保护的有力参考。不解决这些问题,中医药产品在进入国内国际市场的同时就难以保护自身权益,也将导致中医药生产程序的混乱与无序[5]
二、天然药物知识产权保护途径
1 中医药知识产权保护法律法规及其配套措施的确立
近年来,我国已经先后出台了许多知识产权法律及配套法规,如《中华人民共和国专利法》、《中华人民共和国商标法》、《中华人民共和国药品管理法》等,不仅扩大了中医药的知识产权保护范围,而且通过行政、司法等途径加速了中医药知识产权法制化、规范化的管理进程。
1.1 专利保护
我国自1985 年4 月1 日起施行专利法,1992 年第一次修订了《专利法》,开始对药品给予专利保护。1992 年10 月14 日,国务院颁布了《中药品种保护条例》。该条例保护在中国境内生产的、已经列入国家药品标准的品种,包括中成药、天然药物的提取物及其制剂和中药人工制成品。作为《专利法》的补充和完善,《中药品种保护条例》是法规层次的,由取得中药品种保护资格的企业生产,不具有独占性。
1.2 著作权保护
1991 年6 月1 日,我国《著作权法》及其实施条例正式施行,并在2001 年进行了修改。该法明确了对民族医药典籍、中医图书、中医处方、中医学术论文、中医信息资料等版权的保护,并通过打击盗版和侵权行为,有力地维护了著作权人和读者的权益。以往相当部分的中医药文献由于年代久远,缺乏系统的整理保护,大量珍贵的医药知识进入公知领域,无法受到著作权的保护。现今对中医药古籍、文献重新进行汇编和整理,可以重新得到著作权的保护。
1.3 商标保护
商标,是用以区别一种产品或服务与另一种商品或服务的标记。药品商标作为医药企业的知识产权,与其他动产和不动产一样都是企业的财富,而且这种无形财产不可用有形的价值衡量。因其有助于区别药品的不同生产者、经营者,提高药品的服务和质量,有助于药品的广告宣传,有时甚至比有形财产更宝贵。1983 年3 月施行的《商标法》,明确了关于药品商标注册的规定。经1993 年和2001 年2 次修改,根据我国现行商标法实施细则第6 条的规定,人用药品必须使用注册商标。这样中成药与其他药品均被纳入了强制进行商标注册的轨道,商标管理由此成为药品管理的一个有机组成分[6]。近20 多年来,我国一大批中药商标得到了保护,这既是对传统中药本身的保护,又是对中医治疗效果的肯定[7]。截至2005 年我国的驰名商标673 件,其中中药驰名商标有同仁堂、云南白药、太极、三金、九芝堂、丽珠、三九、神威、健民、养生堂等22 件[6]。同时,一些不能获得专利保护的民族药产品,也可以通过注册商标来保护其产品。例如,商标权对于蒙药知识产权的保护有着重要意义。蒙药作为特殊商品,消费者无法靠自己的能力辨别质量的优劣,同一产品最有效的区别方式就在于使用不同的商标。
1.4 地理标志的运用
在我国,地理标志既可以作为商标使用而得到商标的保护,获得商标的专有权,又可以作为原地域产品专用标志得到保护。中药学的道地药材特点恰恰与地理标志的含义不谋而合。我国许多民族地区由于环境、气候、温度、阳光等自然条件,有许多在国内外有享有声誉的道地药材,如云南的三七、宁夏枸杞、长白山人参等,这样药材质量最佳,人们更愿意选择使用,因此原产地标志有重要经济意义。在国外,如韩国,将其对外出口的人参注册“高丽参”商标,列为国家专卖,这即有利于提高本国药材的知名度和竞争力,又可以对本国药材进行有效保护与控制。内蒙古自治区蒙药资源丰富,素有“天然药物之乡”之称,在国内外享有很高的声誉。我国作为药材出口大国,更应当采取类似的措施[12]。因此,在道地中药材的知识产权保护中引入原产地标记、地理标志和证明商标(或集体商标)的保护,将对中药材的贸易起到规范和引导的积极作用,极大地增强我国中药材在国际贸易的地位和竞争力。据不完全统计,目前已申请了原产地保护的道地中药材有浙江省慈溪杨梅和余姚杨梅、河南省西峡山茱萸、云南省文山三七、河南省焦作市“四大怀药”、四川省安岳柠檬、云南省昭通天麻、山东省东阿阿胶等。从1995 年至2005 年5 月底,国家商标局共核准注册地理标志证明商标或者集体商标110 件[7]
1.5 政策法规保护
国务院于1992 年通过和发布了《药品行政保护条例》和《中药品种保护条例》,作为对知识产权立法的补充,分别具体规定了中药的行政保护期限,是对中药知识产权保护的重要补充[8, 9]。2001 年制定的《中华人民共和国药品管理法》明确将中医药纳入管理范围。该法第3 条规定“国家发展现代药和传统药,充分发挥其在预防、医疗和保健中的作用。国家保护野生药材资源,鼓励培育中药材”。实践证明,以上法律及法规的实施,都在一定程度上对我国的药品开发和市场管理起到了积极的作用。2006 年4 月,国务院发布了《中华人民共和国中医药条例》,这是我国第一部中医药行政法规。该《条例》对保护重大中医药科研成果,避免资源流失做出了明确规定,中医药等被纳入了我国专利法保护的范围,中医药的产品、方法、用途可以得到专利保[6, 10]。以上这些行政保护措施是中药知识产权保护的重要补充,不仅有利于引进国外的新药专利技术,更重要的是可以促进和保护我国药物的自主研制与开发,有利于我国医药科技事业的发展。
1.6 商业秘密保护
《反不正当竞争法》把商业秘密定义为:不为公众所知、能为权利人带来经济利益、具有实用性并经权利人采取保密措施的技术信息和经济信息。民族药配方复杂多样、工艺复杂,单从单品分析很难应用反向工程倒推出其配方和工艺,因此商业秘密将是民族药知识产权保护很有效的一种方式[11]。我国许多知名的商标都是用商业秘密保护,如云南白药,特别是在现在专利制度对我国民族医药保护不利条件下,商业秘密保护尤为重要。
(1)医药配方。
由于地域性和民族性等自身特征,民族医药的大部分宝贵成果以祖传秘方的形式在一个家族或仅在一个家族医药企业内部流传,有的已经丧失新颖性,不能获得专利保护,但民族医药也存在大量所有者不愿意申请专利的祖传秘方。这些方剂对民族医药企业的生存发展具有重大意义。“保住秘密就保护了市场”,可口可乐公司的神秘配方全世界只有四人知道,一直作为最高机密加以保守至今,可口可乐公司仍牢牢掌握世界饮料市场的半壁江山。同样要想使民族医药在世界上占据优势地位,采取保密措施也至关重要。
(2)医药炮制技术。
我国民族药特殊品种处方保密政策实行了许多年,对民族药秘方和炮制的保护切实起到了积极作用。但是最近有关部门似乎要求所有传统药方配剂公开,理由是患者和处方医生有权对药物成分加以了解。实际上,由于医药方剂的特殊性,不是一般患者和医生所必须了解的。并且如果把炮制及方剂秘密公开,正中某些窥视者下怀,将对民族医药研究和生产造成极大的打击。同时,在保密品种中,有些药物适宜公开,有些不适宜公开。对于公开什么、不公开什么,应由业内专家作出,而不是按照西医药的结构成分理论将之公开化。
2 民族医药知识保护的特殊途径
2.1建立民族医药知识数据库
传统知识保护中最严峻的问题是如何防止生物盗版行为。作为我国传统知识重要组成部分的民族医药知识,也面临这一问题。所谓“生物盗版”,即个人或者机构对农业和本地社区的知识和遗传资源的占有,以寻求对这些资源和知识的排他性垄断控制,通常通过专利或植物育种者权利的方式。[13]生物盗版行为在我国已日渐突出:日本在中国六神丸的基础上开发出救心丸,年销售额高达上亿美元;韩国在我国牛黄清心丸的基础上开发出了牛黄清心液,年产值达0.7亿美元。为了防止类似事件在民族医药领域再次发生,应为已经进入公共领域的民族医药知识进行收集归档,进而建立一个面向世界开放的民族医药知识数据库,保护这些知识的在先权利,防止民族医药知识生物盗版行为的发生。印度开展了名为数字图书馆的实验工作。这项工作为有关药用和其他用途植物(已经进入公共领域的)的传统知识进行收集归档,以为建立一个便利的计算机数据库作出准备。这类数据库将使得全世界的专利管理部门都能够查找和审查,以便确定被申请专利是否已经普遍应用过或是否存在在先权利,从而避免为一些专利颁发证书,也可以避免生物盗版。如2008年8月,我国首个“蒙药方剂数据库”经过有关专家历时两年的努力,在内蒙古医学院蒙药学院建成。这个数据库是目前收录文献最全、方剂最多的蒙医药数据库,课题成果的共享性、开放性、通用性、网络化及蒙、汉两种文字操作界面等都属于在蒙医药领域和少数民族文字信息技术领域中的创新之举。“蒙药方剂数据库”于2005年由内蒙古自治区卫生厅批准立项,2007年经过项目验收,2008你那8月基本完成第二期数据录入工作。这个数据库是现代信息技术与民族医药传统研究手段的结合,对于提高蒙医药学科学技术水平,推动蒙医药学的现代化与信息化,促进蒙医药学产业化发展、走向世界将发挥重要的作用。“蒙药方剂数据库”第一期工程共录入《蒙医药方剂学》、《四部医典》、《蒙医药方汇编》等文献10部,登录方剂达到4814个。二期工程共录《内蒙古蒙成药标准》、《四部医典蓝琉璃》等10部文献,目前,登录方剂达到5000个。蒙药方剂数据管理系统,作为医疗行政机构、蒙医药教学与医疗机构的整个信息化管理系统的重要组成部分,这对于民族医药其他分支领域的信息化具有很强的借鉴和指导作用。
2.2  民族医药专门立法
法律是保护合法权利的最有力手段,所以应该建立民族医药知识的法律保护体系使民族医药知识的保护有法可依。虽然民族医药知识的保护可以从《宪法》和《民族区域自治法》中寻找法律依据,但是这些法律的规定过于笼统,很难在实践中有效运用。而其他法律,如《职业医师法》、《中华人民共和国中医药条例》、《药品管理法》、《国家保密法》、《科技进步法》中规定的内容又过于分散,也不能针对民族医药知识进行有效保护。所以我国政府有关部门应该根据各民族医药知识的特点,制定出台相关的法律规范,为民族医药知识的保护提供法律依据。在制定相关法律时,要注意借鉴国际上有关国家在保护传统医药知识方面取得的成功经验,如泰国将传统医药分为国家配方、私人配方、一般配方予以区别保护,较好地兼顾了个人、国家及公众之间的利益,值得我们借鉴。
 
第三节 天然药物有效成分的研究
一、天然药物有效成分研究概况
天然药物尤其是中药和民族药物,是我国人民数千年来与疾病斗争的结晶,是中华民族文化遗产的重要组成部分。我国地域辽阔,地理和气候带类型丰富多样,药用植物资源十分丰富,对保障人民身体健康和推动世界药学的发展都做出巨大贡献。随着天然药物日趋国际化,天然药物的活性成分研究越来越受到人们的重视,已经成为当今药物研发的热点。特别是在新药及其新药先导化合物发现中起着不可替代的作用。下面根据天然药物有效成分的主要药理活性来简要介绍天然药物有效成分研究概况。
抗肿瘤药用植物有效成分研究概况
1.1生物碱类
生物碱类成分在已分离出的具有抗癌作用的活性成分中占较大比重,研究较多的为吲哚类生物碱和喹啉类生物碱。生物碱类抗肿瘤成分主要对卵巢癌、淋巴癌和消化道系统癌如肝癌、结肠癌等有较显著的疗效。目前研究的生物碱类抗肿瘤机制一般可分为2类,一类是直接杀伤肿瘤细胞;另一类是干扰细胞周期的有丝分裂阶段,抑制肿瘤细胞的分裂和增殖。此外,生物碱类抗肿瘤成分在诱导肿瘤细胞分化、促进肿瘤细胞凋亡以及提高机体免疫力方面亦表现出一定的作用[14]
Dallavalle等[15] 通过构效关系研究发现A、B、C 和D环的共平面结构是喜树碱类化合物抗肿瘤活性必需结构,C-7、9, C-9、10, C-10、11 间增加一个环活性增加,C-7、9位引入基团可增加活性;在C- 5、12、14位取代则活性降低或丧失,D环吡啶酮为必须的抗肿瘤药效基团,C20的S构型被认为是活性所必需的,20(S)异构体较20(R)异构体活性强。
1.2 芪类化合物
芪类化合物的结构特点是由2个联苄母核构成,包括菲类、联苄类及其他的9,10-二氧菲衍生物。主要结构是多羟基芪类化合物(PHS)又称芪多酚,是具有均二苯乙烯母核的酚羟基衍生物或其聚合物的类物质的总称,在植物的木质部的薄壁细胞中含量最多,是植物受到病虫害等不利刺激时产生的应激产物[16]。多羟基芪类化合物抗肿瘤机制主要有以下几个方面:①干扰真核细胞微管的功能,导致细胞功能障碍,达到抗肿瘤的效果;②抑制酪氨酸蛋白激酶或蛋白激酶C活性,通过对细胞膜转位的阻断或改变肿瘤细胞中的信息传递,抑制肿瘤细胞的生长;③抑制环氧合酶(COX-1)活性,从而阻止环氧合酶刺激肿瘤细胞生长、抑制免疫系统和活化损害基因的致癌物质;④抗氧化作用,能够抑制自由基的生成从而发挥预防肿瘤的作用[17]。此类抗癌物质的代表物为秘鲁产豆科植物五角决明根的甲醇提取物中分离得到的活性成分白藜芦醇(Res),主要存在于虎杖、葡萄、花生、毛穗藜芦、毛脉酸模等植物中,对肿瘤细胞的起始、促进和发展3个阶段均有抑制作用,能有效的抑制自由基产生的氧化损伤;预防细胞恶变,通过激活P53,蛋白诱导肿瘤细胞凋亡,干预细胞周期并抑制增殖[18]
1.3 黄酮
黄酮类化合物具有显著抗癌、抗氧化作用受到广泛关注,其抗肿瘤作用主要表现在抗细胞增殖、诱导细胞凋亡和增强抑癌基因活性及抑制癌基因表达等方面。根据构校关系研究,黄酮类化合物分子中心的α, β卢不饱和吡喃酮是其具有各种生物活性的关键,C7位羟基糖苷化和C2, C3位双键氢化则会引起黄酮类化合物的生物活性降低,而A, B, C三环的各种取代基则决定了其特定的药理活性。黄酮类化合物抗肿瘤作用可能受两种结构因素影响,一方面与其苯环上的取代基有关,A环上糖的类型起重要作用,如葡萄糖连接在A环上就有活性,但如果鼠李糖或芦丁糖连在该位置上就无活性;另一方面羟基的位置也会对其抗肿瘤活性产生影响,B环上3’, 4’和5’连有羟基的黄酮类化合物抗肿瘤活性比其他类型连接活性强[19]
2 HIV海洋天然活性成分研究概况
自1983年首次分离到HIV, 迄今为止仍无一种疗效理想的化学药物问世。现仅有11种药物得到批准用于治疗,虽然这些药物不乏有比较好的抗艾滋病病毒的效果,能增加治疗艾滋病的机会。但是,与其它病毒性疾病相似,在艾滋病的药物治疗过程中,也存在着一个病毒的变异和耐药性问题,同时西药开发的成本极为昂贵,毒性又常常太大。由于中药具有复方、低毒、有效、可长期服用等特点,近年国内外许多研究者转向了中药和天然植物,并对其有效成分和作用机制进行了大量的研究。
2.1 蓝藻门
日本学者Hayashi K等[20]从螺旋藻属植物钝顶螺旋藻中分离出一种硫酸化多糖, 命名为Ca-sp。系由鼠李糖、核糖、甘露糖、果糖、半乳糖、木糖、葡萄糖、葡糖醛酸、半乳糖醛酸、硫酸和钙组成,它能选择性地抑制包膜病毒穿人宿主细胞,具有抑制HIV 和单纯疤疹病毒的作用,与葡聚糖硫酸酯(DS) 相比,Ca-sp 具有更强的抑制HIV 病毒的活性。研究表明,钝顶螺旋藻具有一定的富集和有机化硒的功能,从而可增强免疫功能,阻止HIV病毒感染,并可延缓HIV感染发展为AIDS 的进程[21]
2.2 绿藻门
另一位日本学者Lee 和Hayashi K[22]从藻类的宽礁膜属植物中得到一种天然的硫酸化多糖鼠李糖硫酸酯(RS)。体外实验表明,具有较强的抑制HIV病毒的活性。根据时间增加实验结果表明,RS抗病毒作用于病毒的复制阶段而不是吸附期。同时RS与叠氮胸苷合用于抗HIV 病毒时有增效作用。Amornrut等[23]从紫斑文蛤中分离出一种新的多糖,由半乳糖的硫酸酯组成。该多糖具有抑制HIV诱导的合胞体形成的作用。
2.3 其他
此外,具有抗HIV 的活性成分还有从日本五针松中分离获得的松塔多糖、紫花地丁多糖、盾叶鬼臼中的盾叶鬼臼醇、异株荨麻中的荨麻凝血素、杜仲中的绿原酸、天仙果中的天仙果多糖、虎杖的水提物、大黄的乙醇提取液、美洲商陆中的美洲商陆抗病毒蛋白、大豆中的大豆皂苷、黄花龙芽中的种子提取物环状三萜、华东水杨梅中的三菇类成分、喜树中的喜树碱、大叶木鳖子中的大叶木鳖子根蛋白、丝瓜中的丝瓜子蛋白、油瓜中的油瓜根蛋白、山地香茶菜中的山地香茶菜提取物H-1,H-9、夏枯草中的夏枯草多糖、穿心莲中的脱氢穿心莲内酯丁二酸酯、菊花中的金合欢素-7-O-β-D-毗喃半乳糖昔、大蒜中的大蒜GO889、芦荟中的芦荟胶、水仙属植物中的凝血素、魔芋中的葡甘露低聚糖、姜黄中的姜黄素等。
3 中药护肝降酶有效成分的研究概况
慢性病毒性乙型肝炎是严重危害中国人民身体健康的一种常见病、多发病,特别是垂直感染或围产期感染者更是迁延难愈,大约25%患者最终发展为肝硬化和肝癌。抗肝损伤、抗病毒、调整免疫力是治疗乙型肝炎三大措施,在乙型肝炎的治疗中发挥重要作用;因此,在中药新药的筛选研究和开发中,大多围绕这三方面进行。
3.1 木脂素类
木脂素是一类由两分子苯丙素衍生物(即C6-C3单体)聚合而成的天然化合物,多数呈游离状态,少数与糖结合成苷而存在于植物的木部和树脂中。其分布较广,目前已有200多种化合物,具有多种生物活性。
五味子化学成分比较复杂,含有五味子酚、五味子总多糖和18种以上氨基酸、16种以上微量元素及挥发油、木脂素等。张明华等[24]研究了五味子甲素和五味子醇甲对四氯化碳所致肝脏损伤的作用,结果表明该两种木脂素增强了小鼠肝细胞抵抗CCl4毒性的能力,有保肝降酶作用。水飞蓟素(silymarin)是天然的黄酮木脂素类化合物,难溶于水,口服吸收差。为了提高水飞蓟素的生物利用度,肖东征等[25]利用磷脂酰胆碱与水飞蓟素络合生成水飞蓟素磷脂复合物;并探讨该复合物对小鼠急性肝损伤的保护作用。结果表明以水飞蓟素磷脂复合物0.09,0.28,0.84g/kgbw对昆明种小鼠连续灌胃30天,以CCl4造成急性化学性肝损伤后,能降低血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天门冬酸氨基转移酶(AST)活性,减轻肝脏病理损伤(P<0.05)。提示水飞蓟素磷脂复合物对CCl4造成的急性肝损伤有明显的保护作用。
3.2 皂苷类
皂苷是存在于植物界的一类比较复杂的苷类化合物,其水溶液易引起肥皂样泡沫,且多数具有溶血等特性;其结构有甾体皂苷、三萜皂苷两种,在中草药中广泛存在。
绞股蓝含有达玛烷型绞股蓝皂苷(gypenoside, GPS)。杜琰琰等[26]研究了绞股蓝总皂苷、有机锗对CCl4所致肝损害的拮抗作用,结果显示GPS和有机锗均可以明显减轻CCl4所致脂肪样变和肝坏死,GPS拮抗作用优于有机锗。三七有效成分是三七总皂苷。陈廷玉等[27]报道:三七对CCl4致小鼠肝损伤具有保护作用,可显著降低血清中ALT 和AST,增加血清中白蛋白(alb),并能明显改善肝脏组织病理变化和超微结构变化。
3.3 多糖类
多糖通常是由D-葡萄糖、D-半乳糖、L-阿拉伯糖、L-鼠李糖、D-半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸等聚合而成的高分子物质。中药中常见的多糖为菊糖、淀粉、树胶和粘液质等;近年来,多糖已引起国内外医学界的重视,发现其具有很多治疗作用。
从胡芦巴中能提取出胡芦巴多糖。黄玉萍等[28]采用四氯化碳(CCl4)、硫代乙酰胺(TAA)、扑热息痛(AAP)致小鼠急性肝损伤模型,测定小鼠SGPT活性。结果表明:胡芦巴多糖溶液对CCl4,AAP所致小鼠实验性肝损伤有明显保护作用,但其对TAA所致小鼠实验性肝损伤无明显的保护作用。提示胡芦巴多糖可明显降低CCl4,AAP致小鼠急性肝损伤模型SGPT活性,而对TAA致小鼠急性肝损伤模型SGPT活性无明显作用。鞠洋等[29]报道从甘肃红毛五加根与茎中提取的多糖成分对CCl4和D-氨基半乳糖、硫代乙酰胺等引起的小鼠、大鼠急性肝损伤有明显保护作用;并提出其机制可能与降低过高的NO含量有关。昌友权等[11]也报道玉米须多糖对CCl4致肝损伤小鼠有保护作用,预先灌玉米须多糖(SMPS)溶液,具有显著地抑制CCl4引起的小鼠SGPT,SGOT,LDH及肝脏MDA含量、肝脏指数的升高以及肝脏GSH含量的降低,并能显著地减轻CCl4引起的肝小叶内的灶性坏死。金针菇有效成分主要是多糖。吴希哲等[30]研究金针菇提取物(FVE)对小鼠急性肝损伤转氨酶活性的影响及其抗肿瘤能力,采用CCl4C和D-氨基半乳糖分别建立小鼠急性肝损伤模型,以FVE和阳性对照药云芝多糖灌胃治疗,结果FVE 0.8 g/kg对CCl4和D-氨基半乳糖造成的小鼠急性肝损伤SGPT和SGOT活性升高有显著的降低作用,与模型对照组相比,P<0.01。提示FVE 对肝脏损伤有保护作用,并对Heps肿瘤有抑制作用。
 
二、天然药物有效成分提取分离技术的进展
天然药物的化学成分十分复杂,提取其有效成分是天然药物研究领域的一项重要内容。中药是天然药物的重要组成部分,下面以中药为代表介绍天然药物有效成分提取分离技术的研究进展。
我们知道,中药的有效成分一般是指具有明确的化学结构式和物性常数的化学物质,如果有效成分的浓度不高,就会加大服用剂量,同时由于无效或效用低的部分的存在会使中药容易吸潮变质,难以保存, 因此有必要对中药的有成分进行提取分离。
1 中药传统提取分离方法
在中药制剂生产中,传统的提取分离方法主要是采用有机溶剂萃取,主要有浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流法、酸碱法、沉降、过滤、离心、盐析法、离子交换法和结晶法等。
由于中药配方各异, 所含成分十分复杂,常用的提取方法在提取有效成分方面,存在影响药效、步骤复杂、能耗高、纯度低、技术要求苛刻、有机溶剂消耗量大等问题[31] ,难以满足市场供求双方的要求,将来退出技术竞争也是必然。下面简要介绍部分中药传统提取分离方法:
浸渍法[32] 适用于有效成分遇热易挥发和易破坏的中草药的提取。按溶剂的温度分为热浸、温浸和冷浸等数种。浸渍法的操作是先将中草药粉或碎片装入适当的容器中,然后加入适宜的溶剂( 如乙醇、烯醇或水等),浸渍药材以溶出其中有效成分的方法。本法比较简单易行,但提出率较低,并且如果提取溶剂为水的话,其提取液易于发霉变质,须注意加入适当的防腐剂。此外,最好采用二次或三次浸渍,以减少由于药渣吸附导致的损失,提高提取率。
渗漉法[33] 具体操作是将中草药粉末先装在渗漉器中使药材浸渍24~48 h 膨胀,然后不断添加新溶剂,使其自上而下渗透过药材, 从渗漉器下部流出、收集浸出液的一种浸出方法。当溶剂渗透进药材细胞内溶出成分后,由于其比重加大而向下移动时,上层新加入的溶液使置换其位置,造成良好的浓度差,使扩散能较好地进行,提取的过程是一种动态过程,故浸出的效果优于浸渍法。但流速应该加以控制( 宜呈滴不宜成线) ,在渗漉过程中应该随时从药面上补充加入新的溶剂,使药材中有效成分充分浸出为止。当渗漉流出液的颜色极浅或渗漉液的体积相当于原药材重的10 倍时,便可认为基本上已提取完全。渗漉装置如图1 所示。
煎煮法是我国最早使用的传统的浸出方法。此法简便易行,能煎出大部分有效成分,但煎出液中杂志较多,且容易发生霉变,一些不耐热挥发性成分易损失。一般药材宜煎2 次。所用容器一般为陶瓷、砂罐或铜制、搪瓷器皿,不宜用铁锅,以免药液变色。加热时最好时常搅拌,以免局部药材受热太高,容易焦糊。
        回流提取法,应用有机溶剂加热提取时,必须采用回流加热装置,以免溶剂挥发损失并减少有毒溶剂对实验操作者的毒害。小量操作时,可在圆底烧瓶上连接回流冷凝器,加热前先开冷凝水。装药材量约为圆底烧瓶容量的1/3~1/2 为宜,溶剂浸过药材表面约1~2 cm,实验室多采用水浴加热,比较安全。第一次提取以保持沸腾回流约1 h 为宜,放冷后过滤, 再在药渣中添加新的溶剂,做第二次、第三次加热回流提取,分别约半小时,或通过薄层检测有效成分基本提尽为止。此法提取效率较冷浸法高,但由于操作的局限性,大量生产中也少被应用,而是多采用连续提取法。
连续提取法[34] 是实验室做中药有效成分分析时,用有机溶剂提取中常用的方法,通常用脂肪提取器或称索氏提取器( 如图2 所示) 来完成。这种提取法,需用溶剂量较少,提取成分也少,但一般需数小时( 常6~8 h) 才能完成,所以遇热不稳定易变化的中药成分不宜采用此法。尽管如此, 在挥发性有机溶剂提取中草药有效成分时,不论小型实验或大型生产,均以连续提取法为好。
2 中药现代提取分离方法
近年来,在中药提取分离方面出现了许多新工艺,这些新工艺的应用,使得中草药提取既符合传统的中医理论,又能达到降低成本,提高有效成分的收率和纯度的目的[35],推动了中药的现代化进程,为我国的中药走向国际市场奠定了基础。现将提取分离新技术介绍如下。
2.1 超临界流体萃取
超临界流体萃取(Supercritical fluid extraction,简称SCFE)是一种以超临界流体(SCF)代替常规有机溶剂对目标组分进行萃取和分离的新型技术[37],其原理是利用流体(溶剂)在临界点附近某区域(超临界区)内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能、且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动[38]来实现分离的。利用SCF作溶剂,可以从多种液态或固态混合物中萃取出待分离组分。由于CO2具有无毒、不易燃易爆、价廉、临界压力和温度较低、易于安全地从混合物中分离出来等优点,所以,CO2是中药有效成分提取与分离过程中最常用的一种SCF[39]。与传统的提取分离法相比,SCFE最大的优点是可在近常温条件下提取分离不同极性、不同沸点的化合物,几乎保留产品中全部有效成分,无有机溶剂残留,因此,其产品纯度高,而且收率高、操作简单、节能。通过改变萃取压力、温度或添加适当的夹带剂,还可改变萃取剂的溶解性和选择性[38, 40]。利用SCFE提取和分离中草药有效成分,已引起国内外学者的广泛关注[41, 42],并进行了许多相关研究,提出了多种中草药的SCFE工艺条件[36],正逐步推广应用到生产实际中。葛发欢等研究了超临界流体萃取法从黄花蒿中提取青蒿素(Artemisinin)的新工艺[41]。青蒿素是来自黄花蒿(Artemisia annua)的一种倍半萜内酯类成分,是我国唯一得到国际承认的抗疟新药,传统的汽油提取法存在着收率低、成本高和易燃易爆等缺陷,而采用SCFE工艺,从小试到中试放大,一直到200L设备的工业化生产证明,SFE-CO2工艺可用于青蒿素的生产,青蒿素产品符合中国药品标准。该工艺比传统法优越,产品收率提高1.9倍,生产周期缩短约100h,每千克成本降低四百多元,可节省大量的有机溶剂汽油,避免易燃易爆的危险,减少三废污染,大大简化生产工艺。
2.2 超声波提取技术
超声提取技术(UE) 是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的溶出,另外超声波的次级效应,如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合利于提取。该技术具有提取时间短、产率高、无需加热、低温提取有利于有效成分的保护等优点。Li等[43]在从杜仲中提取绿原酸的研究表明超声处理效率高于传统提取方法。金莹等[44]在苹果多酚超声波提取条件研究中,研究了苹果多酚的超声波法,并与与普通的溶剂提取法进行了比较,发现超声波法提取效率较高, 可达94.2%。
2.3 微波萃取
微波萃取(MA) 是Ganzler于1986年首先提出的。微波萃取是指使用适合的溶剂在微波反应器中,从天然药用植物、矿物、动物组织中提取各种化学成分的技术和方法。由于微波较强的穿透力,可使反应物内、外部分同时均匀、快速地加热,可缩短生产时间,降低能耗,减少溶剂用量以及废物的产生,同时可提高收率和提取物的纯度[45] 。有报道[46]用微波辅助水提取法提取干罗汉果中的罗汉果皂苷,结果显示此法提取率为7015% ,比常规水提取法高45% ,还缩短了50%的时间。
2.4 高速逆流色谱分离技术
高速逆流色谱技术(High-speed Countercurrent Chromatography,简称HSC-CC)是一种不用任何固态载体或支撑体的液液分配色谱技术,是美国国家医院Yiochiro Ito博士于上世纪60年代末首创的新型分离技术。HSCCC技术分离效率高、产品纯度高、不存在载体对样品的吸附和粘染,具有制备量大和溶剂消耗少等优点。至上世纪70年代末期,美国食品及药物管理局(FDA)和世界卫生组织(WHO)开始利用此项技术分离抗生素,并进行成分鉴定[47]。上世纪80年代后期,各国学者迅速认识到该项技术的应用和开发价值,并广泛用于天然药物有效成分的分离制备和分析中。目前,已成功地开发出分析型、生产型两大类高速逆流色谱仪,可分别用于中药有效成分的分离制备和定量分析。进样量可从毫克级到克级,进样体积可从几毫升到几百毫升,不仅适用于非极性化合物的分离,也适用于极性化合物的分离;既可用于中药粗提取物中各组分的分离,也可用于进一步精制[48]。1994年,HSCCC技术创始人Ito博士又发明了pH-局部精炼逆流色谱,使HSCCC的进样量大大增加,能方便快速地分离克数量级样品,更有利于中药有效成分的分离制备。该技术有望成为中药有效成分质量标准研究、分析的一种新方法,也会成为中药制剂生产的一种新型分离技术。此外,高速逆流色谱技术还可与其他新型分离技术相耦合分离中药有效成分。比如,巢志茂[49],等人将高速逆流色谱与双水相萃取技术相结合,以双水相系统作为高速逆流色谱的固定相和流动相,对牛膝多糖成分进行了分离纯化,成功地分离出多糖部分和蛋白多糖部分。
2.5 酶法
酶工程技术是近几年来用于中药工业的一项生物技术。中草药成分复杂,有有效成分,也有如蛋白质、果胶、淀粉、植物纤维等非有效成分。这些非有效成分一方面影响植物细胞中活性成分的浸出,另一方面也影响中药液体制剂的澄清度。传统的提取方法(如煎煮、有机溶剂浸出和醉处理方法)提取温度高, 提取率低,成本高,不安全,而用适当的酶,可通过酶反应较温和地将植物组织分解,加速有效成分的释放提取。选用适当的酶可将影响液体制剂的杂质如淀粉、蛋白质、果胶等分解除去,也可促进某些极性低的脂溶性成分转移到水溶性溶剂中而有利于提取。这是一项很有前途的新技术,完全适于工业化大生产[50]
2.6 大孔吸附树脂技术
大孔吸附树脂[51-53]是20 世纪60 年代开发出的一类新型高分子分离材料。其分离纯化的原理是利用特殊的吸附剂—大孔吸附树脂的吸附性和分子筛相结合的原理,从中药煎液中有选择性地吸附住其中的有效成分,去除杂质。特别是非极性吸附树脂在吸附药液中的有效成分时,主要是物理结构( 如比表面积、孔径等) 在起吸附作用。具体的操作方法就是将中药、煎煮液通过大孔树脂,吸附住其中的有效成分,然后经过洗脱,回收溶剂,除掉杂质,得目标成分。
其操作的基本程序大多是:中药提取液→通过大孔树脂吸附有效成分→乙醇溶液梯度洗脱→回收溶剂→得到药液浸膏→干燥→半成品。
该技术目前已比较广泛地应用于中药新药的开发和中成药的生产中,主要用于分离和纯化苷类、生物碱、黄酮类成分及大规模生产。
2.7 双水相萃取技术
双水相萃取技术(ATPE) 是利用被提取物质在不同的两相系统间分配行为的差异进行分离。与传统的水煎醇沉相比,ATPE所形成的两相大部分为水,两相界面张力很小,为有效成分的溶解和萃取提供了适宜的环境,相间质量传递快, 操作方便,时间短,条件温和,易于工程放大和连续操作[54] 。卢俊彩等[55]利用ATPE技术从菠菜中提取蜕皮激素和20-羟基蜕皮激素,方法简便、快捷、经济。双水相萃取技术具有较高的选择性和专一性,为中草药有效成分的提取提供了新的方法。
2.7 半仿生提取法
半仿生提取法(SBE) 是从生物药剂学的角度,模拟口服给药及药物经胃肠道转运情况,来设计提取工艺的方法。赵瑞芝等[56]采用半仿生法筛选益母草提取工艺,为其生产工艺提供了理论根据。该提取法可以提取和保留更多的有效成分,能缩短生产周期,降低成本,但是关于此技术的报道还较少。
2.9 分子印迹技术
分子印迹技术是近年来兴起的一种极为方便而有效的制备对不同物质分子具有预定选择性的聚合物的一种技术。近年,Hu等[57] ,以秦皮乙素为模板制备的分子印迹聚合物作为固相萃取材料,从中药灰树皮中提取出秦皮乙素。有关分子印迹技术在药学领域的文献半数以上涉及手性药物的分离和分析,而其在中药活性成分的分离纯化中的应用虽然还不是很多,但都收到了较好的效果[58] 。
2.10 分子蒸馏法
分子蒸馏又称短程蒸馏,是一种较新的液-液分离技术,尤其适用高沸点、热敏性及氧化物系的分离。其具有蒸馏温度低于物料的沸点、蒸馏压强低、受热时间短、分离程度口等特点,可大大降低口沸点物料的分离成本,极好的保护热敏感物料。利用分子蒸馏对干红葡萄酒进行脱醇[59],使成品酒的乙醇含量由11. 5%降至0. 5%以下,同时最大程度地保持了原酒的风味、口感和色泽。
2.11 膜提取分离技术
膜提取分离技术是以压力为推动力实现溶质与溶剂的分离,在常温下操作,无相变、能耗低。使用膜技术(包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等) 可以在原生物体系环境下实现物质分离,可以高效浓缩富积产物,有效去除杂质。
其中,超滤膜分离技术是上世纪60年代发展起来的一种以多孔性半透膜作为分离介质的膜分离技术,具有分离不同分子量分子的功能。其特点是,有效膜面积大、滤速快、不易形成表面浓差极化现象、无相态变化、低温操作破坏有效成分的可能性小、能耗低等。近几年,国内外学者将超滤膜分离技术应用于中药提取液的分离纯化,效果良好,可与其他分离方法(如高速离心法、醇处理法等)结合用于中药液体制剂的分离、提取和浓缩[60],而且还可用于除菌、除热原。例如,应用超滤膜技术制备脑神宁胶囊,与传统的醇沉法相比,具有中药用量小、有效成分损失小、工艺流程缩短等优点[61]。目前该技术用于中药生产刚刚起步,试验研究较多。若用于大规模生产,在设备使用效率、工艺技术条件等方面,还有待于进一步完善和提高。
2.12 色谱分离
色谱法是分离纯化和定性定量鉴定中药成分的重要方法之一。色谱技术的应用与发展,对于中草药各类成分的分离鉴定起到了巨大的推动作用。色谱分离的基本原理是利用混合样品的各组分在互不相溶的两相溶剂之间的分配系数之差异( 分配色谱) 、组分对吸附剂吸附能力不同( 吸附色谱) 、分子的大小的差异( 排阻色谱) 或其他亲和作用的差异,来反复地吸附或分配,从而使混合物中的各组分得以分离。目前,随着色谱理论和电子学、光学、计算机等技术的应用[62-65],新的色谱技术不断发展,色谱技术也日趋完善,这将对中药活性成分的研究起到巨大的推动作用。
 
 
 
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