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林慧彬研究员的中药资源-黄芩学术总结
梁瑞雪,女,本科学历,副研究员,从事从事中药制剂新技术、中药资源及质量标准研究。
摘要:中药黄芩是临床常用大宗药材,具有燥湿泻火,清热解毒,止血安胎之功效。鉴于黄芩临床使用量大、药材质量参差不齐的现状,林慧彬研究员通过多年对黄芩的种质资源以及质量控制的研究,对影响黄芩产量和质量的种植基地土壤状况进行探讨,为从源头上提高黄芩药材质量奠定了基础。本文总结了林老师关于黄芩的种质资源与质量评价学术经验,为黄芩今后的深入研究和临床用药提供依据。
关键词:黄芩;中药资源;种质资源;质量评价;学术总结
[Abstract] Scutellaria baicalensis Georgi, is a common bulk medicinal materials, It has the effects of drying dampness and purging fire, clearing away heat and detoxification , hemostasis and tocolysis.In view of the current situation of clinical usage is large and the quality of medicinal materials is uneven,Through many years of research on germplasm resources and quality control of Scutellaria baicalensis Georgi,Researcher Lin Huibin discussed the soil condition of affecting planting base for yield and quality of Scutellaria baicalensis Georgi,it lays a foundation for improving the quality of Scutellaria baicalensis Georgi from the source.This paper summarizes Mr. Lin's academic experience about germplasm resources and quality evaluation of Scutellaria baicalensis Georgi, It provide the basis for the further research and clinical medication of Scutellaria baicalensis Georgi.
[Key words] Scutellaria baicalensis Georgi;traditional Chinese medicine resources;germplasm rresources;quality evaluation;academic summary
林慧彬研究员是山东省名老中医药专家,中药学博士,山东省知名生药学专家。从事中药学工作三十余年来,一直致力于生药学和中药资源的研究工作,在道地药材的基源鉴定、质量评价、中药资源的开发利用以及中药材规范化种植等方面做了大量工作,取得一系列研究成果及学术成绩。林老师工作严谨,学术经验丰富,成果显著,主持国家及省部级科研课题20余项,发表学术论文60余篇,获得科研奖励20余项。
林慧彬老师是山东省首批师承带徒的中药学专家之一,笔者有幸师承于林老师,受益匪浅,现将林老师对于山东道地药材黄芩的系统研究进行归纳总结,以期对黄芩今后的深入研究和临床用药提供科学依据。
黄芩为唇形科植物黄芩Scutellaria baicalensis Georgi干燥根[1],是临床常用大宗药材,始载于《神农本草经》,具有燥湿泻火,清热解毒,止血安胎,对于治疗肺炎、慢性支气管炎等呼吸系统疾病以及高血压、高血脂以及先兆流产等病症有很好的临床疗效[2]。林老师对于黄芩的研究不仅仅局限于实验室内和显微镜下,而是深入野生资源分布区、种植基地进行实地考察,言传身教。从黄芩的本草考证、古今文献查阅到黄芩的资源及商品调查,不同种质黄芩的收集、育种、种植、生态学观察,以及对各种商品规格黄芩的含量指标的检测,都付出大量心血,取得一系列成绩。现分述如下:
1.黄芩的本草考证及国内外文献查阅
林老师通过对历代本草的系统考证[3],证实黄芩在我国药用历史迄今已有2000多年,主要是黄芩(S.baicalensis Georgi)的根。通过文献考证还发现,如滇黄芩(S.amocna Wright)、甘肃黄芩(S.rehderiana Diels)和丽江黄芩(S.likangensis Diels)等植物的根在当地作为黄芩使用。本草中记载以山东、甘肃、湖北、陕西产黄芩质量较好,为广义的道地产区。目前习惯上认为黄芩的道地产区在河北北部和山东中东地区,尤以蒙阴产的黄芩质量最佳。
林老师系统查阅了近几十年国内外关于黄芩研究的文献,从原植物、性状与鉴别、化学成分、质量和理化鉴别、栽培、炮制、药理作用、临床应用等方面进行了详细研究,理清了黄芩目前国内外的研究现状和研究动态[4,5]。鉴于黄芩临床使用量大、药材质量参差不齐的现状,林老师对黄芩进行了良种筛选,对影响黄芩产量和质量的种植基地土壤状况进行探讨[6],为从源头上提高黄芩药材质量奠定了基础。
2. 黄芩资源及商品调查研究
林慧彬老师带领团队成员,实地走访调查河南南阳、内蒙赤峰、辽宁义县、甘肃陇西、山东泰安、临朐、文登、莒县等黄芩的主产地。通过大量实地考察发现,尽管黄芩的分布广,但近年由于过度采挖,野生资源几近枯竭,黄芩药材量少、价高的形势日趋明显[7]。目前《中国药典》规定的正品药用黄芩品种是我国分布最广的黄芩(S.baicalensis Georgi) [8]。在不同的黄芩产区,同属的一些植物也作为药用黄芩入药,其中北黄芩还包括粘毛黄芩(S. viscidula Bge.)和甘肃黄芩(S.rehderiana Diels)。西南黄芩则主要包括滇黄芩(S. amoena C.H.Wright)、丽江黄芩(S.likiangensis Diels)、川黄芩(S.hyperifolia Levi.)及韧黄芩(S. tenax W.W.Smith var.patentipiosa (H.-M.) C.Y.Wu)[9]。
林老师在全国范围内收集不同种质的黄芩,尤其注意收集道地产区及野生样品,共搜集黄芩种质50余份(种子、种苗),并进行了保存、种植,以便更真实的记录各批黄芩的细微区别。通过对不同产地黄芩的生长发育规律和植物的外观形态进行对比发现,黄芩属不同种的植物之间形态差异较大,尤以沙滩黄芩差别最大,不能作为药用黄芩使用。同属的甘肃黄芩根茎较细小。不同种质的黄芩植物形态存在明显的变异多样性。黄芩的茎有青色、紫色或者二者兼有。黄芩花按颜色分类有紫色、粉色、白色。黄芩植株节间有疏生型和密生型两种,按叶行分类有披针形和卵状披针形、以及有无被毛等区别,生物学特征有较大区别,物候期也不完全相同,综合以上结果表明黄芩种内具有遗传差异。
不同种质的黄芩不仅形状不同,如根的粗细长短、有无枯心等有差别,其主要有效成分黄芩苷等黄酮类化合物的含量也有差异,这种差异直接影响药材质量和临床疗效。
3.不同种质黄芩的质量评价
随着栽培技术的推广和栽培面积增加,栽培黄芩已经成为市场主流,但由于产地、品种、种植技术的差异,药材质量参差不齐。不同种质的黄芩质量差别大,其中黄芩与粘毛黄芩、甘肃黄芩的差异较大。同种不同种质的黄芩之间具有相似的遗传背景,同时也具有丰富的遗传多样性,不同产地的黄芩质量也有差异。黄芩种质的优劣与黄芩药材的质量、产量之间有非常密切的关系,对临床疗效也有一定影响[10]。因此,林老师经过多年实验研究及数据分析,认为山东等地的药材中活性成分黄芩苷等黄酮类化合物的含量高的黄芩质量好[11,12]。
3.1辐射处理对不同来源黄芩种子质量的影响
由于野生黄芩资源的枯竭,栽培黄芩现已成为黄芩药材的主要来源,为保证黄芩种子质量优质,林老师将收集的黄芩种子选用不同剂量60Coγ射线照射,对辐照前后黄芩种子的千粒重和发芽率进行跟踪测定,得出结论:黄芩种子放置时间越长其发芽率和饱满度降低,60Coγ射线辐照后黄芩种子的发芽率降低15%左右,说明60Coγ射线照射能够抑制黄芩种子的发芽率[13]。
3.2不同种质黄芩植物形态学研究
林老师对收集的50种不同种质黄芩的生长发育规律及其植物形态进行研究,沙滩黄芩与黄芩差别很大,不能做黄芩药用。同属的甘肃黄芩,根较细小。不同黄芩从花的颜色上分有紫花、蓝紫花、玫瑰红花、粉花、白花等;从茎上分有绿茎、紫茎或二者兼有;株型有主茎明显型和多枝条型之分;植株有节间长的疏生型和节间短的密生型之分;叶分有披针形叶及卵状披针形,有被毛及无毛等。不同种质的黄芩植物形态的变异多样,为黄芩的种质资源的深入研究提供了基础。
3.3不同种质黄芩性状和显微鉴别
林老师发现黄芩种质决定药材性状。不同种质黄芩主根平均长度不同、主根分枝的位置和数量不同,根上栓皮的颜色、厚度和表面裂纹的数目有别,根横断面内木质部与韧皮部比例各异;药材质地、软硬程度有差异等。这些差异与药材质量和产量都有一定关系。
另外不同种质黄芩的显微特征也不同。木栓层细胞直径大小不同。木质部中细胞壁木化程度和石细胞数量有别,韧皮部石细胞数量也有差异。形成层细胞层数与厚度各异,导管束的数量及导管直径大小有别。黄芩韧皮部与木质部的比例不同。韧皮部约为根横切面的1/3~1/2,木质部约为根横切面的1/2~2/3。
3.4不同种质黄芩分子生物学研究
林老师采用十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶蛋白质电泳技术研究了不同种质的黄芩蛋白质条带的差异 [14],发现沙滩黄芩与正品黄芩差异显著。不同种质黄芩蛋白质电泳结果差别较大,条带的位置、数量及宽度不同,产地差异对黄芩蛋白质电泳结果也有影响,主要表现在条带的宽度和染色程度上,说明这些蛋白质的含量有差别,不同种质黄芩有一级带1~2条,二级带6~7条,三级带2~3条。
黄芩属不同种的黄芩蛋白质差别大。主要表现在:条带的位置、各级带的数目及分布均不同;而同种不同产地的黄芩蛋白质条带的相似度比较高,但条带的宽度和染色程度不同,说明这些蛋白质的含量有差别,以上试验结果表明蛋白质电泳技术能够有效的对黄芩属不同种之间以及不同种质进行鉴别,该技术可以作为黄芩不同种质鉴别的主要依据。
林老师采用RAPD分子标记技术[15],通过多种方法的优化、验证,建立了切实可行的黄芩DNA提取、纯化方法,获取高质量的黄芩总DNA。从50种引物中筛选出适合不同种质黄芩有效鉴别的高效引物,优化PCR反应条件及参数,为不同种质黄芩分子水平上的鉴别提供可靠依据。
DNA扩增结果证实[16]:在分子量2.2kb处,16个黄芩品种扩增条带清晰可见。 在分子量2.2kb~3.5kb处,各样品均有3条相似的扩增带,表明该条带是黄芩属植物的共有带,是其共有基因。分子量在0.5kb~2.0kb处,不同种黄芩的条带粗细和位置分布差异较大。在1.5kb处15个黄芩样品有DNA扩增带,而沙滩黄芩此条带缺失,是区分黄芩与沙滩黄芩的有力依据。综合以上结果表明黄芩属不同种之间的DNA条带差异较大,表现为有无的差别和含量高低的差别;同种不同种质之间的DNA条带差别较小,表现为条带粗细不同:RAPD分子标记技术可以作为黄芩种质的鉴别方法。
3.5不同种质黄芩的指纹图谱鉴别研究
林老师采用高效液相色谱法对收集的52个不同种质的黄芩样品进行了指纹图谱研究[17,18]。应用SPSS软件,以峰面积为变量,对全国不同产地52个不同种质的黄芩作了聚类分析,采用组间连接法(Between-groups linkage),利用欧氏距离(Euclidean distance)作为黄芩样品的测度,根据测定结果分析,基本可为3大类,山东的3个样品聚为一类,河南样品为一类,其它产地的黄芩聚为一类。山东不同来源黄芩的聚类分析显示,9个样品可以分为两类,济南产黄芩与山东其他产地黄芩有一些差异,为一类;其它产地的黄芩为一类。山东莒县不同种质黄芩的聚类分析显示,7个样品基本可为2大类,粉红花黄芩与莒县其他品种差别大;黄芩(莒县)与莒县其他品种差别不大。黄芩属不同种及黄芩野生品的聚类分析显示,7个样品基本可为3大类,4个正品黄芩(山东蒙阴栽培黄芩及泰山、乳山及沂山野生黄芩)聚为一类,由此可见野生黄芩与栽培黄芩有效组份差别不大,相似度较高,说明栽培黄芩替代野生黄芩是可行的。甘肃黄芩及沙滩黄芩,二者均为非正品及非药用黄芩,分别聚为一类。说明同属不同种黄芩之间除了外部形态和化学成分上的较大差异均外,其亲缘关系也比较远。
指纹图谱可以同时显示药材的多种组分,比单一成分更能反应药材的实质,特别是在中药大多数成分及其作用机制还不十分清楚的情况下,用中药指纹图谱表征药材质量、鉴别药材真伪具有实际意义。
3.6不同种质黄芩水分、灰分及浸出物的测定
按照《中国药典》方法对43种不同种质的黄芩药材进行了水分、灰分、酸不溶灰分、水浸出物、醇浸出物的测定,结果显示,沙滩黄芩含水量较高,为7.79%,甘肃黄芩的含水量略高,为6.33%。不同种质黄芩的含水量从3.98%~5.76%,无显著差异。
不同种质黄芩的总灰分在3.21%~5.89%之间,酸不溶灰分在0.21%~0.98%之间,均符合药典关于总灰分低于6%的限量标准。不同种质黄芩的总灰分无显著差异。
不同种质黄芩水浸出物含量为28.80%~43.21%,醇浸出物含量范围为26.77%~41.12%,以黄芩(莒县)水、醇浸出物含量为最高。甘肃黄芩(S. rehderiana Diels)的水、醇浸出物含量均低于黄芩。沙滩黄芩(S. strigillosa Hemsl.)水、醇浸出物含量更低,仅为16.44%和14.59%。
3.7不同种质黄芩主要黄酮化合物的含量测定对比研究
采用高效液相色谱方法,对不同产地、不同种质栽培及野生黄芩中的4种黄酮化合物的含量进行测定及数据分析[19]。结果收集及保存种植的黄芩中黄芩苷含量均在9.0%以上,符合现版《中国药典》黄芩项下关于黄芩苷含量限度的规定。不同种质的黄芩中其黄芩苷的含量存在差别,山东蒙阴、莒县、泰安、临朐及山西等地的黄芩中黄芩苷含量较高,均高于15%,蒙阴产黄芩中黄芩苷的含量高达19%,而吉林白山、辽宁义县、内蒙赤峰、河南南阳及山东淄博产黄芩中黄芩苷含量较低,在10%~11%之间。野生黄芩,黄芩苷含量均较高,在17%~20%之间。
同属植物甘肃黄芩(S.rehderiana Diels)中黄芩苷含量为9.6%,比药典规定的正品黄芩的含量低25%~35%。同属植物沙滩黄芩(S.strigillosa Hemsl.)中黄芩苷含量仅为1.19%,其它三种黄酮的含量均较低,不适合作黄芩药材使用。同属不同种黄芩之间化学成分含量差异较大。
同一产地不同种质之间,黄芩质量也有差异。莒县紫花黄芩的黄芩苷含量较高,达18%,而莒县的粉花黄芩含量较低,在12%~13%。泰安产浅紫花及多分枝的黄芩含量稍低,粗茎及紫茎的含量略高。
3.8不同种质黄芩总黄酮含量的比较研究
通过正交试验,优选黄芩总黄酮的提取工艺,对收集的41个不同种质黄芩中总黄酮进行含量测定[20,21]。结果表明,不同产地的黄芩样品总黄酮含量差异较大,在12.28%~22.64%,山东产黄芩总黄酮含量均高于15%以上,且蒙阴、莒县、泰安、及淄博产黄芩中总黄酮含量高于20%。陕西杨陵、河北安国、北京产的黄芩含量也较高,在17%~19%之间。河南、内蒙、辽宁、甘肃等地的黄芩中总黄酮含量较低。沙滩黄芩中总黄酮含量最低,仅为1.78%。不同种质之间总黄酮含量有差异,植株粗壮,花蓝紫色的黄芩含量较高,粉红花的含量稍低,表明黄芩中总黄酮的含量与黄芩苷的含量成正相关。
3.9黄芩优良品种的多糖含量研究
应用L4(23)正交设计,筛选了黄芩中多糖及可溶性糖的最佳提取方法,测定出40个黄芩样品中多糖及可溶性糖的含量,结果显示黄芩药材中可溶性糖和多糖成分含量差异较大,黄芩中多糖含量范围5.01%~12.96%,可溶性糖含量范围在6.81%~11.25%,山东各地产黄芩中多糖含量均较高,尤其是山东泰安、临朐、文登、莒县等地采集的黄芩样本中黄芩多糖的含量都高于9%。内蒙古赤峰、山东济南、山东文登、河南南阳等地的黄芩可溶性糖含量较高,均在10%以上。
对同属不同种的黄芩进行多糖及可溶性糖测定结果进行分析,黄芩中多糖及可溶性糖的含量有差异[22]。甘肃黄芩多糖含量为7.22%,可溶性糖含量为7.21%;沙滩黄芩二者含量均较低,多糖含量为5.01%,可溶性糖含量为6.81%。不同产地的黄芩多糖含量有差异,山东泰安、临朐、文登、莒县等地的黄芩多糖含量高。此外,种质间也有差别,黄芩的地上部分粗壮、茎直立的植株中多糖含量高;黄芩的花为白花的黄芩多糖含量也较高。
3.10不同种质黄芩体外抑菌作用的比较研究
林老师采用体外抗菌的K-B 纸片扩散法,比较了8种黄芩的抑菌活性,结果显示:不同种质的黄芩对金黄色葡萄球菌的抑制作用均较好,抑菌环直径在15~20mm之间。对绿脓杆菌的抑菌作用也较好,抑菌环直径在8~14mm。其次为白色念珠菌,对大肠杆菌的作用稍次[23]。
黄芩不同种质之间抑菌作用有差异。山东莒县黄芩抗金黄色葡萄球菌的作用较好,河北高杆黄芩抗绿脓杆菌的作用较好,河北承德黄芩抗白色念珠菌的作用较好,山西黄芩对大肠杆菌的抑菌作用较好,充分证明了不同种质黄芩之间的抑菌性有差异。
4. 分析与小结
黄芩是一个广布种,跨越了多个气候带和土壤带。尽管黄芩在不同地区其植株高矮、分枝多少、花的颜色、叶片毛茸等特征有一些变化,但整体而言,叶片和花果形态比较一致,未见有种下分类单位的记载。从目前药用情况看,吉林、内蒙尚有粘毛黄芩(S. viscidula Bge.);云南、四川还有西南黄芩(S. amoena C.H. Wright)、连翘叶黄芩(S. hypericifolia Levl.)及展毛韧黄芩。这些品种中除黄芩外,其他种产量少,多自产自销。林老师通过多年对黄芩的种质资源以及质量控制的研究为提高黄芩质量与评价技术提供了可靠的实验数据。
中医是中华民族几千年来一直独有的医疗体系,也是我国传统文化的重要组成部分,中药是这一独特体系的核心,中药资源是中药可持续发展的物质基础,也是中医药卫生事业可持续发展的重要物质基础。
名老中医药专家们的经验是深厚的中医药理论与丰富的实践经验相结合的结晶,对传统中医的传承与创新,以及推动中医理论体系的丰富和发展起到举足轻重的作用。如今,我国的中药资源现状却不容乐观,这与我国的地理因素、人文因素和发展状况都有关系,所以我们要更加重视中医药的传承、发展以及中药资源的可持续利用,学以致用,加强对中药质量的把控,才能使我国博大精深的中医药长盛不衰。
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