魏立新 ，張伯禮

（1. 中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所 中國(guó)科學(xué)院藏藥研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 青海省藏藥藥理學(xué)與安全性評(píng)價(jià)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海西寧810008； 2. 天津中醫(yī)藥大學(xué)，天津 301617）

重金屬的安全性問題，一直是國(guó)內(nèi)外關(guān)注的一個(gè)敏感問題，涉及環(huán)境、食品、醫(yī)藥等健康領(lǐng)域的各個(gè)方面。千百年來，我國(guó)各民族傳統(tǒng)醫(yī)藥中使用含重金屬的礦物成分，且取得了較好的臨床效果。然而，目前業(yè)界對(duì)于重金屬藥臨床應(yīng)用的安全性問題有不同意見，而又均缺少相對(duì)完整、科學(xué)結(jié)論的數(shù)據(jù)支撐。在此情況下，許多國(guó)家根據(jù)各自規(guī)定的重金屬含量限量標(biāo)準(zhǔn)，制約了含重金屬傳統(tǒng)藥物的使用和貿(mào)易。本文對(duì)含重金屬傳統(tǒng)藥物及其安全性控制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 含重金屬傳統(tǒng)藥物的臨床應(yīng)用歷史

我國(guó)礦物藥的發(fā)現(xiàn)和使用歷史悠久。在商代甲骨文中就記載有朱砂的使用。《五十二病方》是我國(guó)應(yīng)用砷劑和汞劑治療疾病的最早記載。《神農(nóng)本草經(jīng)》有關(guān)于汞劑和砷劑較為詳細(xì)的記載，并對(duì)其配伍法則、毒性大小、辨證用藥原則均有論述。明代《本草綱目》總結(jié)前人的用藥經(jīng)驗(yàn)，對(duì)含重金屬傳統(tǒng)藥物的功效和毒性均有了更全面的記載與更深刻的認(rèn)識(shí)[1-3]。15世紀(jì)末的歐洲也有用汞劑來治療梅毒的記載[4]。

《中華人民共和國(guó)藥典》（2015年版）收載的傳統(tǒng)中藥制劑中約7%含有一種或多種重金屬，如安宮牛黃丸、人參再造丸、補(bǔ)腎益腦丸、蘇合香丸、七十味珍珠丸、冰硼散、小兒至寶丸等[5]。藏醫(yī)對(duì)礦物藥的應(yīng)用有其獨(dú)到之處。我國(guó)最早的藏醫(yī)藥學(xué)名著中，《月王藥診》收載礦物藥37種；《四部醫(yī)典》收載含金、銀、銅、鐵、錫的礦物藥20余種；《晶珠本草》對(duì)礦物藥的分類、性味、功效的論述更為完善，收載礦物藥309種?！吨腥A人民共和國(guó)藥品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》藏藥第一冊(cè)中有43個(gè)處方配伍了多種礦物類藏藥組方，約占21.5%[6]。

含重金屬傳統(tǒng)藥物在臨床上具有明確的療效，如含汞元素中藥朱砂，其制劑在臨床上主要用于心悸易驚、失眠多夢(mèng)、癲癇發(fā)狂、小兒驚風(fēng)、視物昏花、口瘡、喉痹和瘡瘍腫毒等[2]；以氯化亞汞（Hg2Cl2）為主成分的輕粉，外科用于殺蟲、攻毒、斂瘡，療效顯著；含砷元素中藥制劑雄黃的臨床主要功效為辟穢解毒、祛痰，有抗菌、抗?jié)?、?zhèn)痙、抗驚厥、抗腫瘤、止痛、殺蟲等藥理作用[3]；含鉛元素藥物鉛丹能直接殺滅細(xì)菌、寄生蟲，并有制止黏液分泌的作用，外用可治療癰疽瘡毒、濕疹癬疥、口舌生瘡、耳中流膿、女陰潰瘍等[2]。近年來，還從含重金屬傳統(tǒng)藥物中開發(fā)了其新應(yīng)用，如部分研究用砒霜（As2O3）成功治療急性早幼粒細(xì)胞白血病及部分癌癥[7-8]，這為傳統(tǒng)含重金屬藥物解決現(xiàn)代臨床疑難疾病的典型案例?，F(xiàn)代常用中藥飲片按其所含重金屬元素分類大致可分為含汞元素、含砷元素和含鉛元素三大類[1]。筆者課題組在藏藥中β-硫化汞（β-HgS）的藥效研究方面，以腦腸軸、代謝酶、生物鐘、毒物興奮效應(yīng)為切入點(diǎn)，初步闡釋了藏藥中汞成分在神經(jīng)藥理、減毒增效方面可能的作用機(jī)制[9-15]。

2 含重金屬傳統(tǒng)藥物安全性研究

2.1 常見重金屬元素毒性

礦物藥中的重金屬及有害元素中最受關(guān)注的包括銅、鉛、汞、砷、鎘等元素[16]。它們對(duì)人的大腦、腎臟、肝臟均有潛在毒性，已有研究表明重金屬及有害元素的毒性不僅與重金屬總量有關(guān)，也與其形態(tài)、價(jià)態(tài)關(guān)系密切，這甚至可能是導(dǎo)致中毒的主要因素[17]?，F(xiàn)就幾種代表性重金屬的毒性研究進(jìn)展分別梳理如下。

2.1.1 銅 銅（Cu）是人體中第3豐富的過渡金屬，成年人體內(nèi)含量約為80 ～ 100 mg[18]。其氧化態(tài)有0、+1、+2、+3、+4價(jià)態(tài)，其中+1和+2是常見的氧化態(tài)[19]。肝臟是銅中毒重要靶器官[20]，銅慢性中毒可導(dǎo)致肝硬化、溶血和腎、腦及其他器官損害，最終導(dǎo)致死亡[21]。宋明霞[22]研究顯示，銅對(duì)斑馬魚有明顯的致死、致畸和抑制孵化效應(yīng)，其作用機(jī)制與破壞細(xì)胞線粒體功能，促進(jìn)氧化應(yīng)激損傷有關(guān)。

2.1.2 鉛 鉛（Pb）和鉛化合物可危害神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、腎臟等多個(gè)器官或系統(tǒng)[18]。目前學(xué)界公認(rèn)兒童血鉛水平無安全范圍。鉛可通過胎盤屏障進(jìn)入胎兒體內(nèi)，母乳是嬰兒鉛暴露的主要途徑[23]。鉛主要損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致神經(jīng)功能紊亂、學(xué)習(xí)記憶能力下降及心理行為異常等[24]。近年來鉛毒性研究的熱點(diǎn)包括性別差異的影響、大規(guī)模人群前瞻性研究、鉛毒性的基因改變通路、鉛與其他神經(jīng)毒物質(zhì)的相互作用、低鉛暴露動(dòng)物模型的建立等[25]。

2.1.3 汞 目前，汞（Hg）化合物被認(rèn)為是毒性最大的物質(zhì)種類之一[3]。汞中毒可導(dǎo)致Hunte Russell綜合征[4]、水俁病等[26-27]。兒童胚胎期暴露于汞毒性環(huán)境可引起慢性腦損傷、智力低下、發(fā)育障礙、肝病等[27-28]。不同形態(tài)的汞中毒所致人體的生物行為、毒代動(dòng)力學(xué)和臨床中毒癥狀均不同。元素汞（水銀）蒸氣主要通過呼吸攝入，可溶解在血清中，黏附在紅細(xì)胞膜上，易通過血腦屏障和胎盤，還可以沉積在甲狀腺、乳腺、心肌等各組織器官，導(dǎo)致器官功能障礙。有機(jī)汞的腸道生物利用度高，易透過血腦屏障[29]，全身分布，可導(dǎo)致神經(jīng)和其他系統(tǒng)功能受損[22]。隨著時(shí)間的推移，大腦中的有機(jī)汞可轉(zhuǎn)化成無機(jī)汞，與含巰基和硒醇基（-SeH）大分子結(jié)合，從而破壞體內(nèi)部分重要分子的生物學(xué)功能，導(dǎo)致線粒體損傷、細(xì)胞凋亡、神經(jīng)退行性疾病和其他疾病[30-32]。無機(jī)汞包括Hg2Cl2、氯化汞（HgCl2）和HgS等，其毒性與溶解性相關(guān)。Hg2Cl2也被稱為甘汞，毒性較低，與粉紅病或肢端痛癥有關(guān)[11,33]。HgCl2的胃腸吸收率約為7% ～ 15%，對(duì)腸道具有腐蝕性，進(jìn)入機(jī)體后主要的毒性靶器官為腎臟[34]。HgS是傳統(tǒng)口服含汞藥物中汞的主要存在形式，如朱砂是傳統(tǒng)中藥和印度阿育吠陀藥物中的重要成分[35]，其中的汞以α-HgS形式存在，HgS在極性和非極性溶劑中均難以溶解，因而難以被吸收進(jìn)入體內(nèi)，毒性最低。但朱砂長(zhǎng)期大量使用可導(dǎo)致腎功能障礙[35-38]。

2.1.4 砷 砷（As）是一種廣泛存在于自然的類金屬元素，其主要以化合物的形式存在，無機(jī)砷化合物包括砷酸鹽（pentavalent arsenate，AsⅤ）和亞砷酸鹽（trivalent arsenite，AsⅢ)），有機(jī)砷化合物包括二甲基砷酸鹽（dimethylarsenate，DMAV）、一甲基砷酸鹽（monomethyl arsonate，MMAV）、三甲基砷氧化物（trimethylarsine oxide，TMAO）、砷甜菜堿（arsenobetaine，AsB）、砷膽堿（arsenocholine，AsC） 和 砷 糖（arsenosugars，AsS） 等[39]。 不同砷化合物毒性大小的順序?yàn)?一甲基亞砷酸鹽（monomethyl arsenous，MMAⅢ，MMAV的體內(nèi)還原物）> AsⅢ> AsⅤ> DMAV，其中MMAⅢ的毒性是AsⅢ的26倍[40]。

世界衛(wèi)生組織（WHO）早在1981年便將砷認(rèn)定為人類致癌物[41]，其“致癌”和“治癌”的雙面生物學(xué)效應(yīng)與其在細(xì)胞內(nèi)甲基化代謝產(chǎn)物的種類密切相關(guān)。體內(nèi)的砷毒性是各種形態(tài)砷共同作用的結(jié)果[42]。砷在細(xì)胞內(nèi)甲基化代謝耗竭了細(xì)胞內(nèi)源性還原性谷胱甘肽（GSH）和硫氧還原蛋白，誘發(fā)DNA氧化損傷，導(dǎo)致細(xì)胞毒性、基因毒性、胚胎毒性和酶失活[43]。無機(jī)砷能與蛋白質(zhì)中半胱氨酸殘基的巰基結(jié)合，影響轉(zhuǎn)錄相關(guān)蛋白、氧化還原相關(guān)蛋白、能量代謝相關(guān)蛋白和DNA切割與修復(fù)相關(guān)蛋白的功能[44]。

2.1.5 鎘 鎘（Cd）是一種環(huán)境毒物，對(duì)人體健康有重大危害。鎘在某些化合物中以四配位的方式存在，如[Cd(NH3)4]2+與[Cd(CN)4]2-[45]。二價(jià)鎘離子是鎘高致毒性的主要原因之一，其可與蛋白質(zhì)中的巰基及硒醇基相互作用，與多肽中的氨基酸形成五環(huán)結(jié)構(gòu)，使氨基與羧基的功能受阻而致毒。鎘可以通過消化道、呼吸道、皮膚等途經(jīng)進(jìn)入動(dòng)物或人體內(nèi)，在人體內(nèi)與金屬硫蛋白結(jié)合，在腎臟蓄積，鎘在腎中的半衰期長(zhǎng)達(dá)10 ～ 30年。少量鎘即可能引發(fā)人體嚴(yán)重的中毒癥狀，包括肝腎損傷、神經(jīng)內(nèi)分泌損傷、生殖發(fā)育問題及致癌致畸等[45-46]。

綜上所述，不同形態(tài)的重金屬元素化合物的毒性差別是巨大的，需要分清含重金屬化合物與其所含重金屬元素之間的差別。重金屬元素化合物的毒性取決于其價(jià)態(tài)、生物利用度和劑量。因此含重金屬傳統(tǒng)藥物的安全性研究應(yīng)關(guān)注其中重金屬元素化合物的種類及其產(chǎn)生的生物效應(yīng)機(jī)制。

2.2 含重金屬傳統(tǒng)藥物炮制解毒

傳統(tǒng)藥物中的重金屬主要來源于其中的礦物藥成分，礦物藥是中藥的重要組成部分，天然礦物藥大多質(zhì)堅(jiān)體硬，是多種礦物的集合體，臨床應(yīng)用前均需經(jīng)過炮制。常用方法有“煅”“煅淬”“水飛”“提凈”等，礦物藥炮制的目的在于減毒增效，炮制解毒是含重金屬傳統(tǒng)藥的特色之一。傳統(tǒng)藥物在解決不同藥用形態(tài)毒性以及降低使用毒性方面積累了大量的臨床經(jīng)驗(yàn)。例如雄黃經(jīng)“水飛”處理，使得有毒物質(zhì)三氧化二砷溶于水，含量降低30%[47]。朱砂經(jīng)“水飛”炮制后有毒的可溶性汞和游離汞的含量明顯降低，可作為定驚安神的良藥[48]。藏醫(yī)認(rèn)為藥物經(jīng)過炮制可改變藥性。南寒水石為治療胃病的藏成藥中極常用的礦物類藥，90%以上是以不同的“制性”加工炮制后入藥[49]。藏醫(yī)文獻(xiàn)《夏達(dá)木》《月王藥診》《晶珠本草》均記載了礦物藥獨(dú)特的加工炮制方法，其主要目的為降低藥物毒性，調(diào)和諸藥，提高臨床治療效果[49]。

2.3 重金屬傳統(tǒng)藥物配伍解毒

傳統(tǒng)藥物還通過配伍的方式來降低或解除某一種含重金屬藥物的毒性。雄黃與朱砂一般作為中成藥的組分之一與其他中藥配伍，其吸收、藥效或毒性均可能受配方中其他中藥或成分的影響。如牛黃解毒片，其中的甘草、黃芩和大黃可能是對(duì)雄黃的肝毒性、腎毒性和遺傳毒性具有減毒作用的重要中藥[50]。徐文峰等[51]利用核磁共振1H-NMR為基礎(chǔ)的代謝組學(xué)技術(shù)，探討牛黃解毒片中對(duì)雄黃具有配伍減毒作用的主要化學(xué)成分群，結(jié)果顯示，雄黃配伍組各化學(xué)成分可通過調(diào)節(jié)能量代謝、腸道微生物代謝等多方面降低雄黃毒性。復(fù)方蘆薈膠囊中，蘆薈可使朱砂中汞的生物利用度顯著降低[52]。張少乾[53]發(fā)現(xiàn)，在中醫(yī)藥含朱砂的方劑中，“朱砂、麝香”“朱砂、牛黃”在中、蒙醫(yī)藥都被作為核心藥物組合。朱砂、冰片、麝香是朱砂配伍使用的核心配伍藥對(duì)。內(nèi)科兒科病證中中醫(yī)多使用朱砂與息風(fēng)化痰藥組合，外科婦科病證中蒙醫(yī)多用朱砂與行氣活血藥物組合。

3 重金屬主要檢測(cè)技術(shù)方法

生物體內(nèi)微量以及不同價(jià)態(tài)的重金屬檢測(cè)是含重金屬傳統(tǒng)藥物安全性控制研究的技術(shù)難點(diǎn)。目前，重金屬主要檢測(cè)技術(shù)有原子吸收光譜法（atomic absorption spectrometry，AAS）、電感耦合等離子體法（inductively coupled plasma，ICP）[54]，原子熒光光譜法（atomic fluorescence spectrometric，AFS）[55-56]和電化學(xué)檢測(cè)法[57]等。除此之外，免疫學(xué)檢測(cè)法、紫外分光光度法、高效液相色譜法（HPLC）、比色法等技術(shù)也被用于重金屬含量的測(cè)定[58]。其他技術(shù)如全二維色譜技術(shù)、汞組合同位素技術(shù)、形態(tài)特異性的同位素稀釋技術(shù)也可用于多種汞形態(tài)的測(cè)定[59]；多同位素示蹤技術(shù)（isotope label）[60]、同位素分餾分析技術(shù)（isotope fractionation）[61]可同時(shí)監(jiān)測(cè)多種汞同位素分子的轉(zhuǎn)化過程和指紋信息；高分辨率X-射線衍射（XRD）可研究礦物藥物的晶體物相組成與物態(tài)比例[62]；同步輻射微區(qū)X射線熒光（SR-μXRF）技術(shù)、同步輻射X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（SR-XAFS）技術(shù)可以研究重金屬元素在機(jī)體組織器官中的分布、代謝形態(tài)、價(jià)態(tài)及其動(dòng)態(tài)過程[63]。筆者課題組通過給藥后實(shí)驗(yàn)動(dòng)物組織器官重金屬原位捕捉和形態(tài)鑒定、臨床樣品汞定量檢測(cè)以及體外模擬溶出等創(chuàng)新技術(shù)，建立了含汞藏藥制劑中汞的在體分布和形態(tài)檢測(cè)方法，探索了口服含汞藏藥使用過程中汞溶出和吸收的原理，通過臨床與非臨床研究結(jié)合探索了藏藥成方制劑中汞的體內(nèi)吸收、代謝、分布、排泄規(guī)律[64]。這些分析方法和研究手段為深入闡明含重金屬傳統(tǒng)藥物中汞及其他元素的活性和毒性機(jī)制提供了技術(shù)方面的支撐。

4 含重金屬藥物安全性控制存在的主要問題及解決思路

隨著中藥國(guó)際化的發(fā)展，向國(guó)外出口的中藥在一些國(guó)家或地區(qū)被歸于膳食補(bǔ)充劑，按照其食品標(biāo)準(zhǔn)以元素總含量進(jìn)行質(zhì)量控制，許多中藥都存在了嚴(yán)重的重金屬含量超標(biāo)問題[65]。2000年以來，歐美國(guó)家如英國(guó)、美國(guó)、加拿大、荷蘭等均出現(xiàn)了含重金屬中成藥因重金屬超標(biāo)被限制進(jìn)口的報(bào)道。這些事件不僅造成了經(jīng)濟(jì)損失，也嚴(yán)重影響了中藥的國(guó)際聲譽(yù)。

含重金屬藥物安全性控制存在的主要問題表現(xiàn)在以下3方面：1）以食品標(biāo)準(zhǔn)代替藥品標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)際上中成藥只能歸為食品或食品補(bǔ)充劑。以食品標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)含重金屬元素中藥制劑，是對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的誤解。2）以元素總含量代替化合物含量。含重金屬元素制劑和重金屬元素在安全性方面區(qū)別很大。以元素總量衡量中藥制劑中重金屬的安全性缺乏合理性和準(zhǔn)確性。例如，既不能以砷（As）元素的總含量來評(píng)價(jià)用于治療早幼粒細(xì)胞白血病的藥品三氧化二砷（As2O3）是砷超標(biāo)的，也不能以汞元素總量來評(píng)判含有朱砂的中藥安宮牛黃丸和含有硫化汞炮制品（佐太）的藏藥七十味珍珠丸的汞是超標(biāo)的。因此，應(yīng)將復(fù)方制劑視為一個(gè)整體衡量其安全性。3）以外源污染成分代替治療主體成分。以從土壤、水源、空氣、生產(chǎn)設(shè)備等環(huán)境進(jìn)入藥材、飲片及成藥中的外源性重金屬雜質(zhì)（比如汞），來批判作為處方藥材與成藥中的內(nèi)源性治療主體重金屬及其化合物（比如朱砂或硫化汞）。

針對(duì)目前存在的主要問題，提出以下3方面解決思路：1）綜合歷史現(xiàn)狀，充分交流信息，達(dá)成基本共識(shí)。尊重含重金屬藥物長(zhǎng)期應(yīng)用的世界歷史，探討重金屬及含重金屬藥物的臨床藥用價(jià)值，特別是在炮制方法、劑量大小、服用時(shí)限、方劑配伍、臨床經(jīng)驗(yàn)等方面可能蘊(yùn)含的科學(xué)道理；深入充分了

解重金屬安全性的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，包括日常生活環(huán)境中的重金屬對(duì)人體健康的影響；關(guān)注其引起社會(huì)爭(zhēng)議的焦點(diǎn)內(nèi)容、不同聲音、新的思路等；達(dá)成對(duì)重金屬在一定條件下“毒-效”雙重作用的基本共識(shí)。2）明確問題特性，分析問題成因，把握問題重點(diǎn)。關(guān)注重金屬安全性問題的評(píng)價(jià)特性（能具體衡量的指標(biāo)、尺度等），搞清問題的實(shí)質(zhì)，準(zhǔn)確、完整、真實(shí)地表達(dá)問題；充分利用集體力量；用科學(xué)的分析方法找出造成重金屬安全問題的所有可能原因；透徹分析各種類型問題間的邏輯關(guān)系，研究重金屬用藥安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括重金屬形態(tài)結(jié)構(gòu)、價(jià)態(tài)配位、動(dòng)態(tài)代謝、量效關(guān)系、毒效機(jī)制等；把握要因，了解各要因?qū)栴}的影響度占比，明確重點(diǎn)改善方面。3）凝煉科學(xué)問題，落實(shí)方法技術(shù)，形成解決方案。在明晰重金屬安全性重點(diǎn)問題形成原因基礎(chǔ)上，進(jìn)一步凝練出關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)難點(diǎn)；研討重金屬安全性評(píng)價(jià)的新技術(shù)、新方法、新理論，特別是代表性重金屬與機(jī)體之間“構(gòu)-效-毒”“量-效-毒”“態(tài)-效-毒”的識(shí)別和評(píng)價(jià)方法技術(shù)；建立多學(xué)科交叉解決思路，避免只考慮單一方向而不具多樣性，以及預(yù)先設(shè)定解決方案而忽略創(chuàng)意方案；在方向選取、輕重緩急、資源配置等方面形成戰(zhàn)略解決方案。

5 結(jié)語與展望

含重金屬傳統(tǒng)藥物在臨床中已有數(shù)千年的應(yīng)用歷史，對(duì)多種疾病具有重要的治療作用，然而隨著水俁病事件等重金屬相關(guān)毒性的廣泛報(bào)道，其中重金屬成分的安全性備受質(zhì)疑。重金屬化合物的生物活性和毒性取決于其價(jià)態(tài)、生物利用度和劑量，對(duì)于傳統(tǒng)藥物不應(yīng)談重金屬色變，可充分利用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)藥物中重金屬成分安全性和有效性進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。

今后，對(duì)于含重金屬傳統(tǒng)藥物，應(yīng)深入研究的關(guān)鍵科學(xué)問題包括不同形態(tài)重金屬化合物的體內(nèi)代謝與毒性機(jī)制、療效評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全性評(píng)價(jià)與標(biāo)準(zhǔn)制定等，特別要加強(qiáng)對(duì)重金屬體內(nèi)價(jià)態(tài)及不同價(jià)態(tài)的藥代動(dòng)力學(xué)等基礎(chǔ)研究。科學(xué)界應(yīng)面向公眾對(duì)疾病治療和含重金屬藥物合理使用的雙重需求，深入研究傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)臨床經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)。針對(duì)含重金屬傳統(tǒng)藥物與安全性關(guān)鍵科學(xué)問題，選擇好突破點(diǎn)，吸收現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的思路和方法，開展深入細(xì)致的系統(tǒng)性研究，為科學(xué)合理使用含重金屬傳統(tǒng)藥物提供參考，為制定傳統(tǒng)藥物重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。