下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
中成药解码主要是围绕中成药的有效性、安全性及质量可控性进行解码，其中有效性、安全性为中成药的人体作用的效应因子，而以质量可控性为支撑效应的成分组成为物质因子。药物的效应因子与物质因子的关联与解析是解码的核心内容，二者间相互关联且复杂，效应是功效成分对人体的治疗作用，物质是对人体发挥疗效的化学成分，因此相互之间无法剥离。
物质与效应间的解析研究，主要有黑箱模型、灰箱模型、白箱模型三种（图3-2）。
黑箱模型，是指对特定的系统开展研究时，人们把系统作为一个看不透的黑色箱子，研究中不涉及系统内部的结构和相互关系，仅从其输入输出的特点了解该系统规律，用黑箱方法得到对一个系统规律的认识。
白色模型是指研究者不仅知道该系统的输入-输出关系，而且知道实现输入-输出关系的响应规律。
部分可察的黑箱，介于黑箱与白箱之间，则被称之为“灰箱”。灰箱模型，指那些只知道部分相关性，内部具体规律尚不十分清楚，一般难以完全提取模型暗含的规律性信息，研究时需“黑”“白”结合。
图3-2 解码的三种模型
其中黑箱模型最为复杂，也称为“黑箱系统辨识法”。通过观测外部输入黑箱的信息和黑箱输出的信息的变化关系，来探索黑箱的内部构造和机理，甚至会出现多级的关联关系，即多级的复杂关联（图3-3）。
图3-3 黑箱理论模型
“黑箱”的内部构造和机理不能直接被观察，解析方法注重整体和功能，兼有抽象方法和模型方法的特征。通过外部观测和试验，建立输入和输出信息之间的关系，去推断“黑箱”的功能和特性，从而探索出其结构和机理，弄清其内部运动规律。
中医药对生命活动的认识，提供了人类认识和把握人体复杂体系的有效途径。中医药学整体观念认为，人体的生命活动是机体在内外环境的作用下，由多种因素相互作用而维持的一种动态的相对平衡的过程。而健康则是人体阴阳维持相对平衡的状态。平衡失调，就会导致器质性和功能性的疾病状态。中医学不是机械地孤立地看待人患的“病”，而是把“病人”看作是一个整体，把“病”作为人体在一定内外因素作用下，在一定时间的失衡状态。中医通过“望闻问切”以外测内归纳为证候，作为临床诊疗的依据，构成中医药的个体化诊疗体系。治疗上，既要祛邪，又要扶正，强调机体正气的作用，通过调整机体功能状态达到治疗疾病的目的。中医的诊断与治疗，均可采用黑箱理论与方法进行科学设计研究。
尤其中成药是一个复杂成分体系，其对人体的调节效应亦是一个极其复杂的系统，除了可观察人体反应变量和可控制的成分变量之外，还有许多不可观察和尚不可控制的变量，从这个意义上，可以把中成药与人体的相互作用视为“黑箱”更切合实际状况。
在这个中成药解码的黑箱模型中（图3-4），不仅存在着成分组成与生物效应信息的传递、交换，还有信息的处理和控制。对系统信息分析和综合时，一方面要抓住功能的相似，另一方面则要抓住系统的整体优化法，只有遵循这两个法则，才能做出最优的信息分析与综合。因此，如谱效关系、代谢模型等的数学运算也是解码的重要环节。
图3-4 中成药解码的黑箱模型
从中成药解码的物质成分信息来分类：
单一成分的效应解码方法，属于白箱模型。中成药基于白箱模型的研究时，由于成分类型及结构的复杂性及成分含量的差异性，这种研究方法的工作量主要集中在化学成分的分离制备上，尤其是微量成本的制备。作者的实践体会是，一个中成药复杂的成分分离，需要10人左右的团队经历5年左右的艰苦努力，才能完成中成药主要功能成分的分离制备工作。
将中成药的复杂成分以不同方式调节成分含量的物质为研究对象的方法，基本模型为黑箱模型，是复杂成分体系信息的效应研究。
同类结构的一类成分、有效部位或含有众多成分的提取物的解码方法，基本特征为灰箱模型。
从中成药效应解码的效应信息来分类：
单一靶点如蛋白、通道等研究为白箱模型。中药效应的白箱模型的工作量主要体现在众多单一靶点的活性检测模型的建立，需要时间、医学及生物技术的积累与创新，建立体现功效的相应的单靶点方法，不仅是工作量的问题，而且是随着生命科学的高度发展才能完善的问题。
细胞法高通量、高内涵筛选属于灰箱模型，目前广泛用于中成药的解码研究。
动物组织、动物整体实验及人体实验属于黑箱模型，在多重效应的研究中常常涉及多靶点、多途径的多维关系或网络化关系的解析。
基于现有化学成分活性的网络药理的中成药成分虚拟筛选，虚实结合、虚实互补，可有助于复杂关系的解码与多维关系的解析。
因此，可以将中成药解码研究分为以下几类（表3-1）：
表3-1 中成药解码研究分类
中成药解码常常根据实际情况，将多种方法相结合进行研究，从而解析多成分与多效应间的复杂关系。
中成药解码主要内容可分为化学成分解析、生物效应解析及其复杂关联解析三个方面。
中药化学成分特别是有效成分的结构鉴定是中药成分研究的重要步骤，各类化学成分均有一定的特性，一般在进行提取、分离、精制过程中即可获得对中药化学成分的部分理化性质（如酸碱性、极性、色谱行为及显色反应等）的认识。
化合物的纯度测定是鉴定或测定其化学结构的前提。化合物的纯度测定一般常用各种色谱法，此外，固态化合物还可通过测定其熔点，考察其熔距的大小作为纯度的参考。液体物质还能通过测定沸点、沸程、折光率及比重等判断其化学纯度。
根据化学性质，观察化学反应现象及产物特征，判断其主要化学成分类型。例如糖类的化学反应、生物碱的铵盐沉淀等。
物理性质包括物理常数测定，如示差折光检测器是根据化合物在溶液中的折光率来检测；挥发油测定利用化合物沸点低，可随水蒸气蒸馏的性质而进行测定；旋光度的测定可用于溶液中成分含量或固含物测定。
色谱分析可以分析中药复杂成分体系中某一种或多种成分的含量以及相应一些成分结构信息。例如高效液相色谱-紫外/质谱分析、气相色谱-质谱分析、毛细管电泳法等。其中液相、气相、毛细管电泳仪为成分分离系统，而质谱通过分子飞行特征进行分子大小测定，甚至根据不同分子离子裂解的碎片离子而推测化合物的结构；紫外是成分结构中共轭系统分子振动能量吸收的光谱特征，检测出相应分子的结构特征与含量。
光谱分析法主要有原子发射光谱法、原子吸收光谱法、紫外-可见吸收光谱法、红外吸收光谱法、近红外光谱法、核磁共振等。其中紫外-可见吸收光谱法因化合物含有共轭结构而具有较强紫外吸收而被检测，红外光谱法是利用被测物质的分子对不同波长的红外辐射吸收程度不同而对物质进行分析，其中近红外光谱可快速检测成分特征。
基于遗传信息的中药基原DNA分子鉴定，如随机引物扩增多态性DNA（RAPD）、DNA条形码等，由于每种生物物种的DNA序列都是唯一的，就给DNA条形码提供了物质基础，主要用于中药基原的鉴定。
通过生物机体的活性反应，测试药物生理、病理反应，从而评价药物的有效性或毒性，主要采用整体动物试验、离体动物试验、细胞生物试验、分子水平测试、人体临床试验等药物的生物效应测试。
从生物体特征分为以下试验。
研究药物成分对体内分子的影响，目前应用较为广泛的分子生物学技术包括聚合酶链式反应、蛋白质印迹法、酶联免疫吸附测定等。其中ELISA过敏原检测，是利用抗体特异性结合的免疫反应特征，检测中药注射剂中过敏物质。随着生物检测技术的发展，现代生物评价方法也有了新的手段，相继出现了热活性指纹图谱、细胞指纹图谱、生物自显影薄层色谱、高内涵分析、生物芯片等生物效应表达谱检测方法 ［1］ 。
细胞是生物体基本的结构和功能单位，主要由细胞核与细胞质及表面细胞膜构成。细胞具有类似生物体的生理功能，可用于检测药物成分的生物效应，利用药物的细胞反应特性可进行成分的生物活性试验。还可利用细胞功能观测药物对人体的影响，如溶血试验，当溶血性成分降低细胞膜张力后，使细胞膨胀、破裂，血红素溢出，发生溶血反应，可用于注射剂的生物检测。细胞染色也是利用细胞不同结构的特性，观测药物对细胞的影响与特征，例如苏木素-伊红染色法（HE染色），苏木素可以使细胞核呈现蓝紫色，而伊红可以将细胞质染成红色。
离体动物试验是指将器官或细胞从生物体内分离出来进行试验，例如，在观察某种新型药物对肿瘤的影响时，一般不能直接作用于人体，而是要先在培养的肿瘤细胞上进行试验。离体器官试验常用的离体器官有心脏、血管、肠段、子宫及神经肌肉标本，用离体标本可比较直观地观测药物的作用，如强心药物成分能在离体心脏上直接观察到生物指标变化。
整体动物试验一般应用小鼠、大鼠、兔、猫、猴、狗，根据不同情况可用正常动物、麻醉动物、病理模型动物。观察药物对动物行为影响常用正常动物，是研究中枢神经系统药物作用的基本方法之一。观测药物对疾病的疗效，则常用病理模型动物，例如研究抗炎药物时，用定量的致炎剂如鸡蛋清、右旋糖酐等注入大鼠踝部皮下，造成关节肿胀，测定用药前后的肿胀程度，从而观测抗炎药物的作用。
通过在人体（病人或健康志愿者）进行药物的系统性研究，证实或揭示试验药物的作用、不良反应及/或试验药物的吸收、分布、代谢和排泄，以确定试验药物的疗效与安全性。
中药，特别是中药复方，是一类公认的复杂系统。传统中药以单味药为基本单元，按照配伍规律组成整体方剂进行疾病的防治。现代中药研究者更多地从分子水平（化学成分）研究中药复杂系统，概括出中药“多成分、多靶点”的作用特点。
我们可以把中药作为一个看不透的黑色箱子，利用现代科学技术，从其输入输出的特点了解该系统规律，最终得到一个对系统规律的认识。利用黑箱理论研究中药复杂系统的化学成分组成和作用靶点，诞生了“组分中药”“中药有效成分组”等化学组成较清晰、作用靶点较明确的新型中药 ［2］ 。
中药复杂体系除了明确系统组成的成分外，需要进一步研究其内在组合规律。即从单一指标成分到多组分成分分析，中药复杂系统研究逐渐进入在化学成分水平上研究中药复杂系统的整体动态变化和运行规律的阶段，通过阐明系统内部的结构和各成分之间的相互关系，揭示中药复杂系统的整体性。例如中药谱效关系、网络药理学、药代动力学等都是根据输入与输出的信号，利用科学合理的数学计算方法关联黑箱的内在联系，从而得到其内在规律。通过正交试验和响应面设计等方法，更加科学合理地指导中药配伍优化、组分中药的研发及中药饮片配方颗粒生产等。以上揭示中药复杂体系的关联模式，有利于构建创新中药研究设计理论基础，指导中药新药研发；促进形成中药药效物质及作用机制研究方法的突破，建立和完善现代中药研制的技术体系。
中药功效物质研究的多成分、多靶点的多维复杂关联研究，本质上均是基于黑箱理论的方法进行设计。