趙玉升，李偉洋，曹天佑，趙 琰，屈會化

（1.北京中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院，北京 100029；2.北京中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥研究院，北京 100029）

炭類中藥（簡稱炭藥）是不同基源中藥經(jīng)過類似的高溫炭化后形成的一類具有廣泛藥理作用的特色中藥，是一類具有特殊功效的中藥炮制品，其應(yīng)用歷史久遠(yuǎn)，首載于現(xiàn)存最早的醫(yī)方《五十二病方》[1]，沿用至今已有兩千多年，其中有關(guān)炭藥的收載包括人發(fā)、貍皮、鹿角、百草霜、牛膝等動植物炭藥20種，應(yīng)用范圍包括了外傷、瘡瘍、痘疹、血證、月經(jīng)病、小兒驚癇、腹痛及積食等諸多疾病[2-3]。

炭藥在歷代中醫(yī)用藥中具有重要的地位，并逐漸形成了以治療出血性疾病為主的獨特的中藥炭藥理論。炭藥自形成以來，其種類不斷得到豐富和完善，止血功效是其共性之一，炭藥發(fā)揮止血作用的物質(zhì)基礎(chǔ)仍是現(xiàn)代科學(xué)所需要闡明的一點，這也是炭藥進(jìn)一步發(fā)展所必經(jīng)的一個環(huán)節(jié)。筆者以《中華人民共和國藥典》所收錄的27種標(biāo)準(zhǔn)炭藥為基礎(chǔ)，從化學(xué)成分、炭素和納米技術(shù)的應(yīng)用等3個方面對炭藥止血物質(zhì)基礎(chǔ)進(jìn)行概述。

1 炭藥止血歷史沿革

1.1 炭藥止血理論沿革 炭藥從最初的經(jīng)驗積累到上升為醫(yī)藥學(xué)理論經(jīng)過了漫長的時期。從戰(zhàn)國時期的《五十二病方》首次記載炭藥，到南北朝的《名醫(yī)別錄》首次提出炭藥可用于止血，炒炭止血理論才隨之逐漸形成。至唐代，已明確將炭藥應(yīng)用于臨床止血，如孫思邈的《千金方》，載有爪甲燒炭治療尿血，大黃炒炭治療帶下，燒亂發(fā)、槐角子治崩中漏下，赤白不止，羚羊角制炭后可用于產(chǎn)后下血等。此后，炭藥的應(yīng)用不斷得到繼承與發(fā)展，元代《十藥神書》的問世，標(biāo)志著炒炭止血理論已基本形成。醫(yī)家葛可久在《十藥神書》[4]中提出“大抵血熱則行，血冷則凝，見黑則止，此定理也?！备鶕?jù)五行生克關(guān)系推衍得出“見黑則止”的理論,認(rèn)為血為赤，五行屬火，藥物炒炭為黑，五行屬水，根據(jù)五行相勝關(guān)系水能克火，故藥物炒炭可用于止血，即“紅見黑則止”。

明清時期，在“紅見黑則止”的理論指導(dǎo)下，炭藥用于臨床止血的品種劇增。諸多元代以前并不炒炭應(yīng)用的止血中藥，也開始制炭應(yīng)用于臨床，明代《本草綱目》所載的炒炭藥物已達(dá)700余種。部分中藥在制炭后其原有性能確實得到改變，如烏梅制炭后收斂固澀作用增強，止瀉效果更佳；地榆制炭后止血作用增強；生卷柏活血化瘀作用較強，制炭后有收斂止血之功效。然而清代泛濫地制炭入藥，亦引起一些醫(yī)家的反對，如陳修園《女科要旨》認(rèn)為“一切炭藥……皆為無氣無味之類”，不主張制炭止血[5]。吳儀洛《本草從新》認(rèn)為把熟地黃、枸杞制炭會將其甘潤滋陰之性變?yōu)榭嘣飩幹?，非但沒有益處，反而有害[6]。《本草正義》則認(rèn)為梔子炒炭后，作用降低，徒有其名[7]。

炭藥一直備受研究者們關(guān)注，且產(chǎn)生了大量研究結(jié)果，涉及炭藥制備方法的優(yōu)化、炭藥止血作用的物質(zhì)基礎(chǔ)研究、炭藥止血機制研究、炭藥其他藥理活性研究等諸多方面，使得炭藥研究得到了較大發(fā)展。

1.2 炭藥古籍首載考證2020年版《中華人民共和國藥典》[8]中收錄的27種炭藥（蒲黃炭、荷葉炭、燈心炭、大薊炭、小薊炭、大黃炭、側(cè)柏炭、卷柏炭、黃柏炭、茜草炭、藕節(jié)炭、綿馬貫眾炭、荊芥炭、雞冠花炭、茅根炭、石榴皮炭、烏梅炭、姜炭、醋艾炭、地榆炭、血余炭、關(guān)黃柏炭、荊芥穗炭、蓮房炭、棕櫚炭、槐花炭、干漆炭）首次古籍記載見表1。

表1 2020年版《中華人民共和國藥典》中炭藥古籍首載表

2 炭藥止血物質(zhì)基礎(chǔ)現(xiàn)代研究

2.1 化學(xué)成分的變化對止血作用的影響

2.1.1 鈣離子 藥材在經(jīng)過高溫炮制后化學(xué)成分結(jié)構(gòu)和含量都可能會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致藥理作用的變化。有學(xué)者[22]認(rèn)為炭藥止血作用的物質(zhì)基礎(chǔ)是植物體中天然存在的鈣離子，高溫炮制后生藥中的草酸鈣或碳酸鈣分解，鈣離子含量的增加有利于可溶性鈣鹽的形成，它能促進(jìn)血液中的蛋白質(zhì)凝固，激活多種纖維蛋白聚合和凝血因子，降低毛細(xì)血管和細(xì)胞膜的通透性，從而產(chǎn)生凝血效果。

2.1.2 鞣質(zhì)類成分 鞣質(zhì)是一種具有聚合作用的多元酚類化合物，能在血管破裂處形成硬塊從而達(dá)到止血的目的。張向陽等[23]研究地榆炭烘法炮制的最佳工藝，以沒食子酸鞣質(zhì)含量為指標(biāo)物來考察不同溫度下地榆炭的止血效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)地榆炭組能夠明顯減少小鼠的凝血時間，說明地榆炭發(fā)揮止血作用可能與其鞣質(zhì)含量相關(guān)。而許臘英等[24]以鞣質(zhì)含量和凝血時間為指標(biāo)來研究不同炭化程度的烏梅炭與凝血程度之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，烏梅炭中鞣質(zhì)含量隨溫度的升高而減少，烏梅中鞣質(zhì)的含量與其止血作用之間并不存在一定的平行關(guān)系。

2.1.3 黃酮類成分 盧丹等[25]認(rèn)為黃酮類成分的變化可以作為炭藥發(fā)揮藥效的指標(biāo)物成分，雞冠花炒炭后檢測出了新的黃酮類成分山奈酚和異鼠李素，故推測可能為山奈酚和異鼠李素在生藥中以和糖結(jié)合成苷的形式存在，經(jīng)高溫炭化后分解為苷元,從而發(fā)揮其止血藥性。趙雍等[26]從槐花炭中首次提取分離得到的特征性成分異鼠李素-3-O-蕓香糖有顯著的止血作用，提示該成分可能是槐花炭發(fā)揮止血作用的有效成分。石典花等[27]采用體外止血和抑制斑馬魚腦出血實驗對側(cè)柏及其不同炭化程度后特征變化成分進(jìn)行藥效比較，發(fā)現(xiàn)止血作用的增強與炭化后新產(chǎn)生的槲皮素和山奈酚明顯相關(guān)。

2.1.4 三萜類成分 有研究[28]發(fā)現(xiàn)，乙酸乙脂提取部位的三萜類化合物3-表白樺脂酸為藕節(jié)炭止血活性的有效成分之一。

綜上所述，眾多學(xué)者試圖從化學(xué)成分變化的角度來闡述中藥炭化后止血作用增強的機理，其中涉及離子、鞣質(zhì)類、黃酮類、三萜類等多個指標(biāo)的檢測，然而每個指標(biāo)與炭藥藥效關(guān)系并不存在一定的平行關(guān)系，對于闡明藥材炭化后止血作用增強的特性并無規(guī)律可言。這無疑增加了從化學(xué)成分角度闡明炭藥止血物質(zhì)基礎(chǔ)的難度，也對尋找新的突破口提出了挑戰(zhàn)。

2.2 炭素的提出 炭藥經(jīng)過高溫改變了原有成分存在的狀態(tài)，從而相應(yīng)產(chǎn)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，炭藥發(fā)揮止血作用的機理可能與生藥高溫炭化后產(chǎn)生的新物質(zhì)炭素有關(guān)。

張麗等[29]以吸附力為指標(biāo)來考察荊芥、荊芥穗及其炭化物的吸附力差異，以此來揭示荊芥炭、荊芥穗炭的止血機理。實驗結(jié)果表明炒炭后的吸附力均大于生品，說明炒炭后吸附力增大，炭素含量增加，推測出炭藥止血作用的增強可能與炭素的增加有一定關(guān)系。孟江等[30]在姜炭“存性”的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究中，以小鼠的出血時間為藥效指標(biāo)，建立了以吸附力（對亞甲基藍(lán)吸附力不得低于7.50 mg/g）為質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果表明在干姜炭一定炭化程度范圍內(nèi)止血效果隨吸附力的升高而增強，炭化程度“過猶”或“不及”都會影響這種關(guān)系。

炭素表面粗糙多孔的特性使其在與血液接觸后有助于激活凝血因子及血小板因子,從而促進(jìn)血液凝固。以上以炭素吸附力為炭藥“存性”質(zhì)量控制指標(biāo)的相關(guān)研究，為研究炭藥的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)開拓了新的思路。但是僅將焦點放在炭素這一表面物理性質(zhì)上并不足以從本質(zhì)上來闡明中藥炒炭后止血作用增強的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著新技術(shù)的發(fā)現(xiàn)，更多的注意力開始轉(zhuǎn)向新的領(lǐng)域來進(jìn)一步深入研究炭藥的止血特性。

2.3 納米技術(shù)的應(yīng)用

2.3.1 碳點的發(fā)現(xiàn) 熒光半導(dǎo)體量子點之類的納米材料作為用于體內(nèi)分子和細(xì)胞成像的熒光探針，受到了大量醫(yī)學(xué)研究者的廣泛關(guān)注[31]。近年來，對其自身生物活性的研究備受關(guān)注，但仍處于起步階段。據(jù)2016年Biomaterials報道，通過體內(nèi)和體外實驗，CdTe量子點被確認(rèn)為NF-κB通路途徑的有效抑制劑,這為量子點發(fā)展新型的抗癌、抗炎及抗病毒方法提供了基本的證據(jù)[32]。另一項研究[33]表明，氧化石墨烯量子點對乙醇的不良影響具有拮抗作用。作為納米材料的另一重要成員，碳點是一種以碳為骨架結(jié)構(gòu)且尺寸小于10 nm的零維納米材料。碳點具有比其他納米材料更加優(yōu)越的性能，如超細(xì)尺寸、光致發(fā)光性能好、低毒性、生物相容性強及優(yōu)良的電子轉(zhuǎn)移能力[34-35]。碳點由于自身良好的特性而被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如生物傳感器、藥物傳遞、生物成像及與DNA的相互作用等[36]。從納米材料角度來看高溫炭化是產(chǎn)生炭藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的關(guān)鍵。

2.3.2 炭藥中碳點的止血藥理活性 近年來，學(xué)者們將納米學(xué)科的表征技術(shù)引入炭藥的研究中，以臨床常見的炭藥為研究對象，研究了炭藥止血作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。碳點存在于許多炭藥中，并且不同炭藥中碳點的結(jié)構(gòu)特征、理化性質(zhì)和生物活性也不同。研究發(fā)現(xiàn)荊芥炭[37]、大薊炭[38]、蒲黃炭[39]、卷柏炭[40]中存在碳點，并且具有水溶性高、生物相容性好、毒性低的特點。藥理實驗一方面利用小鼠肝臟出血模型及小鼠尾尖出血模型印證了所有提取的純碳點溶液均顯示出良好的止血效果。另外，藥理實驗利用大鼠模型探討了碳點發(fā)揮止血作用機制，碳點發(fā)揮止血作用可能與內(nèi)源性止血途徑和外源性凝血途徑有關(guān)，這些研究無疑挖掘出了碳點作為炭藥止血活性物質(zhì)基礎(chǔ)的潛在價值，為今后炭藥的開發(fā)及臨床應(yīng)用提供了一定的參考。

中藥炒炭止血作用的增強并不單單是某一種成分含量的改變，可能與鈣離子、鞣質(zhì)及炭素等相關(guān)因素之間的協(xié)同作用有關(guān)，從而使其止血作用發(fā)生顯著改變。但利用現(xiàn)有的技術(shù)手段從化學(xué)角度進(jìn)一步挖掘炭藥發(fā)揮止血藥效的物質(zhì)基礎(chǔ)遭遇瓶頸，這使得我們需要轉(zhuǎn)變思維利用新的現(xiàn)代技術(shù)來繼續(xù)深入研究。中藥炭藥的高溫炮制這一工藝過程與納米材料碳點的制備工藝相似，這使得部分學(xué)者開始借鑒納米材料科學(xué)領(lǐng)域的理念與技術(shù)來研究，并且取得了實質(zhì)性的突破。碳點存在于炭藥中，并且多種藥理實驗證明了碳點的生物效應(yīng)，從新的角度揭示了碳點是中藥炭化后具有止血作用這一共性的物質(zhì)基礎(chǔ)，為我們進(jìn)一步挖掘炭藥及其臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

3 炭藥止血作用途徑研究

目前對炭藥的止血機制主要圍繞凝血和抗凝系統(tǒng)、纖溶系統(tǒng)及血小板反應(yīng)等方面展開。血液凝固是止血過程中必不可少的一部分，分為凝血酶原激活物形成、凝血酶形成及纖維蛋白形成3個階段[41]。由于凝血過程中有多種凝血因子的參與，形成凝血酶之前的階段，有3種途徑對一系列凝血因子進(jìn)行激活，即內(nèi)源性凝血途徑、外源性凝血途徑及共同凝血途徑[42]?；罨糠帜蠲笗r間（APTT）、凝血酶原時間（PT）、凝血酶時間（TT）和纖維蛋白原（FIB）[43]是評價凝血系統(tǒng)的4個常用指標(biāo)，這4個指標(biāo)可以反映血漿中蛋白質(zhì)的種類和濃度。APTT和PT分別是內(nèi)源性凝血途徑和外源性凝血途徑的性能指標(biāo)。FIB和TT均能反映血漿纖維蛋白原的功能，共同凝血途徑和促進(jìn)血漿中FIB轉(zhuǎn)化為纖維蛋白的活性與TT和FIB水平有關(guān)。

3.1 內(nèi)源性凝血途徑 凝血瀑布學(xué)說為內(nèi)源性凝血的基礎(chǔ)，當(dāng)組織和血管壁損傷后，內(nèi)皮下的組織成分如膠原蛋白等會被暴露，凝血因子FⅫ會被膠原等激活為FⅫa[44]。蒲黃炭止血機制是可能通過降低APTT值進(jìn)而影響內(nèi)源性凝血途徑及增加FIB含量共同發(fā)揮止血作用[39]。

3.2 外源性凝血途徑 外源性凝血途徑是當(dāng)組織和血管壁損傷后釋放的組織因子（TF）可以與FⅦ或激活的FⅦa形成復(fù)合物（TF-FⅦa），此復(fù)合物可以進(jìn)一步激活FX和FⅨ[3]。有學(xué)者[38]利用多種出血模型證實了荊芥炭的促凝血活性可能是一方面降低PT值進(jìn)而影響外源性凝血途徑，另一方面可能通過增加血液中FIB含量或抑制纖溶系統(tǒng)發(fā)揮止血和凝血作用。

3.3 共同凝血途徑 該途徑主要通過凝血酶原酶的形成、凝血酶的形成及纖維蛋白的形成3個步驟，并且凝血酶可以使纖維蛋白原（Fg）轉(zhuǎn)變成可溶性纖維蛋白單體并可以激活FⅩⅢ，F(xiàn)ⅩⅢa使可溶性纖維蛋白單體發(fā)生分子交聯(lián)，最終形成不溶性穩(wěn)定的纖維蛋白，使得血液凝固。有學(xué)者利用大鼠急性血瘀模型[45]和大鼠子宮內(nèi)膜出血模型[46]證實了茜草炭通過作用于內(nèi)源性凝血系統(tǒng)、外源性凝血系統(tǒng)及升高血小板聚集率等從而發(fā)揮止血作用；而茅根炭[47]、大黃炭[48]止血與纖維蛋白溶解活性無顯著關(guān)系，這也進(jìn)一步說明了不同炭藥發(fā)揮止血作用途徑的復(fù)雜性。

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、釋放，凝血活性，以及使血塊收縮等。血液凝固過程涉及多種血漿蛋白，凝血系統(tǒng)的反應(yīng)與血小板聚集相協(xié)調(diào)，血小板激活和釋放在凝血酶的產(chǎn)生和啟動中起主要作用，血小板活化后在損傷部位形成閉塞性聚集體，從而使血管破裂導(dǎo)致的出血自發(fā)停止。研究發(fā)現(xiàn)荊芥炭碳點[37]、大薊炭碳點[38]、黃柏炭碳點[49]、綿馬貫眾炭碳點[50]等均可提升血小板的數(shù)量來達(dá)到止血的目的。

機體的止血過程與多環(huán)節(jié)的相互作用相關(guān)，涉及凝血與抗凝血系統(tǒng)、凝血因子、抗凝因子、纖溶系統(tǒng)、血小板等因素的完整性，以及這些因素之間的生理性調(diào)節(jié)和平衡，并不能從單一的指標(biāo)因素得出具體的止血機制過程，在今后的研究中更應(yīng)該從多個因素水平出發(fā)來挖掘炭藥的止血機制。

4 討 論

炭藥歷經(jīng)千年，沿用至今，其臨床應(yīng)用范圍涵蓋了內(nèi)科、外科許多疾病[2-3]，特別是炭藥的止血作用，更是為臨床醫(yī)家所重視，由此形成了“炒炭止血”的理論，并為臨床實踐所證實?？傊克帍那貪h傳承至今，在臨床中應(yīng)用于各種出血性疾病療效突出，關(guān)于炭藥的研究雖取得一定進(jìn)展，但仍存在諸多問題亟待解決。

首先，元代醫(yī)家葛可久提出“紅見黑則止”的理論對炭藥的應(yīng)用產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。然而，該理論雖能解釋部分炭藥的止血作用，但尚缺乏現(xiàn)代科學(xué)的方法來闡明其作用機理。其次，炭化后中藥的性質(zhì)和功效發(fā)生了很大的變化，然其化學(xué)成分的變化路徑是未知的。目前關(guān)于炭藥止血作用物質(zhì)基礎(chǔ)的研究仍然集中在化學(xué)成分的變化上，據(jù)現(xiàn)代研究對炭藥活性成分的分析，主要觀點有：鈣離子起止血作用；鞣質(zhì)、黃酮、三萜類等成分在炭藥止血中起主導(dǎo)作用；藥物成分的轉(zhuǎn)化與其止血作用的增強密切相關(guān)；炭化產(chǎn)生的炭素是產(chǎn)生止血作用的主要物質(zhì)[51-53]。然而，由于中藥成分復(fù)雜，許多有效成分尚不清楚，這些研究僅僅說明了炭藥藥效學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)的一部分。納米材料科學(xué)領(lǐng)域與中藥化學(xué)科學(xué)領(lǐng)域的結(jié)合使得炭藥止血物質(zhì)基礎(chǔ)的研究有了新的突破，證實了從炭藥分離制備出的納米類成分碳點具有良好的止血效果，這為今后炭藥的科學(xué)研究提供了新的方向。

目前，炭藥在藥效學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)上還沒有公認(rèn)的統(tǒng)一結(jié)論，相關(guān)研究仍然是一項長期艱巨的任務(wù)。炭化對炮制機理的影響非常復(fù)雜，涉及中藥化學(xué)、生物化學(xué)、藥理學(xué)等多個方面[54]。因此，為了揭示炭藥止血理論的實質(zhì)，為炭藥的臨床應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，研究者應(yīng)尋找新的途徑，進(jìn)行深入的研究。