天然药物化学理论教学内容外延的探讨

李建宽

摘要：随着细胞分子生物学的迅猛发展，天然药物化学在传统教学内容（结构分类、理化性质、提取分离和结构鉴定）基础上不断延伸，尤其在天然化学分子的生物功能评价方面不断加强。本文笔者从所从事的天然药物化学教学和细胞分子生物学研究经历对天然药物化学教学内容延伸方面进行探讨，以增强学生综合能力的培养。

关键词：天然药物化学；教学内容；生物功能评价

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）19-0174-02

天然药物化学是高等药学专科院校、综合性院校、医学、中医药大学药学各专业学生开设的必修专业课程。现阶段，从中药或天然药物中发现和获得的结构新颖、生物活性显著的小分子先导化合物依然是新药研发的重要手段，因此，天然药物化学在药学专业学生和中药专业学生的知识结构构成和专业发展过程中都具有重要地位。传统天然药物化学课程在内容设计上依然沿用几十年前的教学大纲和教学要求，教学内容重点侧重于化学结构分类、物理化学性质、提取分离方法和结构鉴定技术，缺乏与其他课程的知识贯通，致使学生在学习过程中感到枯燥，很大程度上影响学生对本课程的学习兴趣。同时，进入21世纪，分子生物学飞速发展，尤其是细胞分子生物学的不断发展为天然药物化学的深入发展提供了新的有力武器。各种疾病靶点的发现、多种受体结构的阐明及功能的确认、参与多种疾病形成的信号通路的阐明等方面都为天然药物小分子的生物学功能评价提供了重要线索和手段。因此，天然药物化学课程在现有教学内容基础上有必要、也有条件向外延伸，适当增加一些与药物活性检测和新药开发相关的细胞分子生物学知识理论，拓展其专业面，与“疾病”和“药物”关系更加紧密，从而增加学生的学习兴趣和学生的综合能力。笔者结合多年天然药物化学教学经验和细胞分子生物学研究经验从以下三方面对天然药物化学理论教学内容进行延伸。

一、细胞毒性检测在天然药物化学教学中的延伸

在天然药物化学生物碱章节的教学过程中会讲授到多种临床应用的抗癌药物，比如长春碱、三尖杉碱。此时，在教学过程中增加用于毒性检测的细胞毒筛选实验，可以起到拓宽学生知识体系和增强学生学习兴趣的作用。细胞毒性检测试验在天然药物化学中的应用主要用来检测提取物、分离部位以及单一化学分子对不同类型癌细胞的杀伤作用，用以评价提取物、分离部位及化合物在抗癌方面的活性。细胞毒性检测实验相对简单，比如常用的MTT比色法，其实验原理为活细胞线粒体内的琥珀酸脱氢酶能使外源性MTT还原为水不溶性的蓝色结晶物质（甲瓒）而沉积在细胞中，死细胞无此反应。然后采用二甲基亚砜溶解结晶，在一定波长处（570 nm或490 nm）测定吸光度值，吸光度值得大小间接反应活细胞的数量的多少，进而明确提取物、分离部位或化合物对癌细胞的毒性。通过配以细胞培养图片展示不同癌细胞在细胞大小、形态方面的差异而增强学生的学习兴趣，同时对抗癌药物的初步筛选有了深入认识。

二、抗氧化在天然药物化学中的延伸

在天然药物化学教学中，尤其在黄酮类化合物的教学过程中，常会提到“抗氧化”概念，然而对于药学或药学其他专业学生对抗氧化概念其实是模糊的。那么究竟“什么是抗氧化？”“为什么抗氧化？”这些问题就应该向学生交代清楚。说到“抗氧化”，首先要知道“氧化应激”概念。氧化应激是指机体细胞线粒体在氧分子传递过程中会产生一定的氧自由基，如果产生的这些自由基一旦不能被机体自身的抗氧化系统（抗氧化酶）清除，这些自由基就会在机体内不断累积，达到一定程度时就会对机体功能蛋白、脂肪等造成氧化损伤，影响机体的正常功能，从而引起多种疾病的发生，比如糖尿病、心血管疾病、动脉粥样硬化、癌症等。黄酮是一类广泛存在于植物中的天然产物，其抗氧化活性由来已久。通过对氧化应激和抗氧化知识的延伸，能够很好地让学生理解黄酮对机体的重要作用，增加学生的学习兴趣和学习动力。

三、细胞信号传导通路调控在天然药物化学教学中的延伸

细胞信号传导通路是细胞之间通过多种化学物质来调节自身和其他细胞的代谢和功能。过度的（或不足的）信号传导往往参与了疾病的发生发展。因此，通过天然小分子干预信号异常传导（过度或不足）进而阐明这些天然小分子在疾病预防和干预方面的功能，外延了天然药物化学的研究内容。比如参与细胞生长分化和凋亡的MAPK（丝原原活化蛋白激酶）信号和PI3K/Akt（磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B）信号、参与细胞能量代谢的AMPK（AMP活化蛋白激酶）信号、参与炎症反应的NF-kB信号等信号通路是天然药物化学小分子重要的调控对象。在天然药物化学教学过程中，可适当延伸某些细胞信号传导基本原理及天然小分子干预调控的检测，比如大多数细胞信号传导原理均是通过激酶的磷酸化一步一步将细胞膜外信息传递到细胞核内，影响细胞核的转录，进而影响蛋白的翻译表达，完成传导过程。因此，在信号检测方面主要通过Western Blot技术对磷酸化蛋白表达进行检测，评价小分子的调控作用。当然Western Blot技术的简明原理也应当进行简单讲解。在授课过程中可以查阅文献，结合不同类型天然药物化学分子结构的信号调控作用，图文并茂，达到较好课堂效果的同时，拓展学生知识范畴，开阔学生视野，增强学生兴趣。

天然药物化学理论教学中通过引入以上三个方面的细胞分子生物学知识，使天然药物化学课程的内涵更为丰富，不仅仅局限于传统的结构—性质—分离—鉴定的教学内容模式，而扩展为活性—结构—性质—分离—鉴定或结构—性质—分离—鉴定—活性的循环模式。传统教学内容中生物活性内容大多数教师一带而过，教材中介绍简单，加之药学专业和中药学专业学生细胞生物学知识薄弱，对这部分内容理解有限或者根本不理睬。通过课堂教学中引入细胞分子生物学知识，很好地解决了目前存在的这些问题，不仅激发了学生的学习兴趣，而且加强了学生对天然药物化学课程的深入认识和理解，教学效果明显。当然，在天然药物化学教学内容中引入细胞分子生物学相关知识，对授课教师的教育科研背景提出一定要求，既要有天然药物化学专业教育背景，还要有细胞分子生物的教育或研究背景，这样才可保证教学效果。

参考文献：

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