賀小剛,楚剛輝

新疆特色藥食用植物資源化學實驗室,喀什大學化學與環(huán)境科學學院,喀什 844006

很多中藥中含有抗腫瘤成分[1-2],但其含有抗腫瘤的有效成分含量較少,不易提取檢測。如何利用現(xiàn)代理論知識和現(xiàn)代技術來鑒定抗腫瘤成分,確保這些抗腫瘤藥物的質量、藥效和真?zhèn)蔚确矫媸欠襁_標,已成為國內外研究的重點方向。目前,已知常見的抗腫瘤成分包含黃酮類、多糖類、皂苷類、生物堿類、萜類和有機酸類等[3]。

近紅外光譜(NIRs)分析技術[4-5]是因其分析速度快、樣品無損和在線實時分析等突出優(yōu)點而發(fā)展起來的一種分析技術。尤其NIRs結合化學計量學,使NIRs更加成熟方便,在醫(yī)藥、食品、化工和農業(yè)等方面有著廣泛的應用[6-12]。

本文對NIRs在中藥中的應用及抗腫瘤成分類型分析等方面進行綜述,旨在為中藥中的抗腫瘤成分檢測分析、藥理研究及臨床應用提供技術保障。

1 NIRs在中藥中的應用

近紅外光是一種電磁波,介于可見光和中紅外光之間,波長范圍為780～2 526 nm,主要反映分子中C-H、O-H 和N-H的倍頻與合頻振動吸收,因此常用來測定含有以上基團的有機化合物。NIRs的突出特點與化學計量學的完美組合,常用于物種的品種分類、產地分析、真?zhèn)舞b別和質量檢驗等方面[13-20]。

中藥材的品種不同,對應的選育方法不同,只有合適的選育方法才能制備出更好的中藥材。侯嘉等[21]為考查新品種當歸的適宜貯藏期和貯藏量的穩(wěn)定性,來選育更佳的當歸品種,采用NIRs分析后,可有效直觀地對當歸品種進行鑒別。

許多藥材因產地不同,導致藥材的藥效不同,鑒別藥材的產地至關重要。HANB X 等[22]用NIRs能快速有效地對安徽、重慶、湖北和山東不同產地的木瓜進行產地來源的鑒別,為木瓜等藥材提供了一種快速方便的鑒別方法。馬天翔等[23]采用NIRs能有效鑒別新疆、寧夏、內蒙古、甘肅和青海5個地方不同產地的鎖陽,為鎖陽的質量評價提供了依據。

中藥的真?zhèn)舞b別是中藥制劑的重要過程。三七是一種具有顯著療效的中藥材,而三七粉一直是仿冒的目標,CHEN H等[24]利用NIRs結合類建模與基于權重的變量選擇方法來鑒別摻假的三七粉,結果表明,此方法可行有效。胡軼娟等[25]采集了6個主產地的前胡藥材和7種常見偽前胡樣品的近紅外光譜,通過NIRs方法鑒別真?zhèn)?其結果正確率為100%,從而為前胡藥材的真?zhèn)翁峁┝艘环N有效的鑒別方法。

一般中藥的成分頗為復雜,NIRs能簡便地通過對中藥材的某一活性成分的鑒別來體現(xiàn)中藥材的質量。HUANG J H等[26]用NIRs和加權偏最小二乘法快速鑒別百合屬植物及多糖含量,預測結果較好。籍瑞芳[27]用NIRs建模的方法,對菟絲子配方顆粒中黃酮類成分進行定性定量分析,為指導臨床用藥提供有利的參考依據。

2 活性成分的抗腫瘤機制的研究現(xiàn)狀

一些中藥對某些腫瘤具有特殊的作用,其關鍵在于中藥中有可以抗腫瘤的成分類型,如黃酮類、多糖類、皂苷類、生物堿類、萜類和有機酸類等。這些成分類型的部分抗腫瘤機制已經被報道[28-34]。見圖1。

圖1 中藥的活性成分抗腫瘤機制Fig.1 Antitumor mechanism of the active components of traditional Chinese medicines

黃酮類化合物是以2-苯基色原酮為基本母體、具有 C6-C3-C6 結構的一系列化合物,具有抗腫瘤活性。多糖類化合物是多個單糖分子通過糖苷鍵連接的一種聚合的鏈狀大分子,具有提高和調節(jié)機體免疫的作用。皂苷類化合物是苷類中結構比較復雜的化合物,是苷元為三萜或螺旋甾烷類化合物,因其藥理活性可用于藥物合成。生物堿類化合物是存在于植物中的含氮有機化合物,有顯著的生物活性,是中草藥中重要的有效成分之一。萜類是由甲戊二羥酸衍生且分子骨架以異戊二烯為基本結構單元的化合物或其衍生物,大部分含有此結構的活性物質也具有抗腫瘤的效果。有機酸類化合物是具有酸性的有機化合物,一些有機酸具有抗炎、抗病毒和抗腫瘤的功效。

以上幾類化合物的抗腫瘤機制大致類似,包含以下幾個部分:作用于腫瘤細胞、抑制細胞增殖和促進細胞凋亡;作用于血管內皮生長因子,調節(jié)腫瘤組織血管生成,從而抑制腫瘤生長;作用于免疫細胞或器官,提高身體的免疫力;作用于信號通路,調節(jié)腫瘤細胞生長,干擾腫瘤細胞蛋白表達[35]。中藥中常見的抗腫瘤成分類型的活性化合物的抗腫瘤作用途徑見表1。

表1 中藥中常見活性成分的抗腫瘤作用途徑Tab.1 Anti-tumor pathways of common active components in traditional Chinese medicines

3 NIRs在中藥中抗腫瘤成分類型的分析應用

3.1 黃酮類

黃酮類是常見的抗腫瘤成分。典型的用NIRs分析的黃酮類抗腫瘤活性物質有木犀草素、木犀草苷、黃芩苷和蘆丁等。周琳琳等[53]利用NIRs對河南不同產地的野菊花中木犀草素進行快速測定,運用偏最小二乘法(PLS)建立模型,結果表明,該模型預測性能良好,可用于野菊花中木犀草素含量的快速測定。楚剛輝等[54]通過NIRs建立PLS模型,考察對木犀草苷定量校正模型的預測能力,結果表明,NIRs實現(xiàn)對微量木犀草苷的選擇性檢測是可行的。ESCAMILLA M N等[55]利用衰減-全反中紅外(ATR-IR)和NIRs對黃芩苷的含量進行了快速測定,提供了一種更可靠的分析方法。韓雍等[56]以蕎麥為對象,用NIRs能快速、準確測定蕎麥中蘆丁的含量。

3.2 多糖類

多糖是很多食物中的成分,其毒性低,是人們攝入的食用成分之一。很多天然的多糖類都有調節(jié)免疫的功能,因此具有預防和治療抗腫瘤的藥理活性。代表性的用于近紅外分析的抗腫瘤多糖類包括茯苓多糖、豬苓多糖、靈芝多糖和云芝多糖等。付小環(huán)等[57]利用傅里葉變換近紅外漫反射光譜結合化學計量學方法建立茯苓多糖的定量檢測模型及定性分析。李麗紅等[58]運用PLS建立豬苓多糖的NIRs定量分析模型,實現(xiàn)對豬苓藥材的質量監(jiān)測。張倩倩等[59]對靈芝子實體水提物進行NIRs檢測,為靈芝多糖成分快速定量分析提供了新方法與理論依據。張鈺瑩等[60]采集云芝提取物的NIRs,選擇反向區(qū)間PLS建立云芝多糖的定量模型。

3.3 皂苷類

皂苷類化合物有著獨特的功效,廣泛用于抗腫瘤藥物的合成?？鼓[瘤皂苷類中最常見且常用于NIRs分析的有人參皂苷、三七皂苷和甘草皂苷等。ZHANG W 等[61]采用了偏最小二乘回歸(PLSR)建立了近紅外反射光譜快速分析中成藥中2種人參皂苷(Rg1和Re)的最佳模型,可以利用NIRs確定人參中皂苷的含量,為人參產品的質量保證提供了技術。周雨楓等[62]用NIRs和PLS建立三七皂苷模型,可以快速實現(xiàn)中藥活性成分的在線檢測。蘇陽等[63]用NIRs結合PLS建立升麻中新苷含量的定量模型。

3.4 生物堿類

含有生物堿的藥物也非常多,如鹽酸麻黃堿、硫酸阿托品等。用于NIRs分析的常見生物堿包含小檗堿、黃連堿和附子生物堿等。XUE J T 等[64]采用NIRs法通過PLS結合化學計量學建立模型可同時快速分析黃連4個部分(根莖、須根、莖、葉)的5種生物堿,并以小檗堿和黃連堿的分析結果進行展示。鄧芳等[65]用NIRs測定附子及其炮制品中雙酯型生物堿的含量。

3.5 萜類

許多天然萜類物質具有很強的抗腫瘤活性。萜類用于近紅外分析的相對較少,代表性萜類物質有檸檬烯、梔子苷等。陳梓云等[66]利用NIRs獲取桔子精油的光譜信息,結合PLSR分析,建立桔子精油中檸檬烯含量的近紅外定量分析模型。CHEN Y 等[67]建立了蘭芩口服液中梔子苷的NIRs模型,為工業(yè)生產應用提供了依據。

3.6 有機酸類

天然的有機酸在中草藥和水果的葉、根和果實中廣泛分布。常見的抗腫瘤活性物質包含綠原酸、異阿魏酸和熊果酸等。MAO Z Y 等[68]利用近紅外漫反射光譜(NIRDRS)及采用連續(xù)小波變換和散射校正處理光譜的方法建立了快速測定植物中綠原酸的分析模型。蘇陽等[69]采用PLS并經過標準正態(tài)變換和二階導數的光譜預處理方法建立模型,能可靠地對異阿魏酸的含量進行預測。李蕾蕾等[70]用二階導數預處理枇杷葉中熊果酸的NIRs,能快速測定枇杷葉中熊果酸的含量。

以上活性成分用NIRs分析的結果見表2。

表2 NIRs用于活性成分的分析結果Tab.2 Analysis results of active components by NIRs

表2(續(xù)) NIRs用于活性成分的分析結果Tab.2(Continued) Analysis results of active components by NIRs

4 小結與展望

綜上所述,NIRs技術具有快速、無損和無需處理樣品的在線檢測優(yōu)點,在中藥中的抗腫瘤活性成分的檢測中具有很高的應用價值,尤其為抗腫瘤活性物質的檢測與藥理研究提供了技術支撐。但NIRs也存在一些不足,如樣品取樣量大,其樣品數量都是幾十個甚至上百個,從而使得實驗過程較為繁瑣;獲得的NIRs數據處理復雜,需要多種化學計量方法進行處理;大部分模型通用性相對比較差,一般一個實驗模型只能針對一種有效成分檢測等,使得有些常見的中藥的抗腫瘤活性成分沒有其他方法簡便,從而限制了NIRs技術的應用。另外,NIRs對中藥中常見的活性成分分析得較多,不常見活性成分則相對較少。隨著科學技術的發(fā)展,一些更高效的分離富集方法正在被逐步開發(fā)出來,與NIRs技術相互結合,高效地分析藥物中的抗腫瘤活性成分,使分析方法方便快捷,從而在中藥中的抗腫瘤活性分析測試方面的應用更加廣泛。