有关构建中药功效预测的理论和方法体系——以蜘蛛抱蛋属新分类群资源为例△

江维克，周涛，黄璐琦

1.贵州中医药大学，贵州 贵阳 550025；2.中国中医科学院，北京 100700

中医药是不断完善、不断更新、不断提高的创新体系，中药资源是中医药体系创新发展的重要物质基础。秦汉时期的《神农本草经》记载药味只有365种；两晋时期《名医别录》收载有730种；唐代《新修本草》收载844种；宋代《嘉祐本草》收载1083种；明代《本草纲目》收载1892种；现代的《中药大辞典》收载5767种；《中华本草》共收载8980种；1982—1987年进行的第三次中药资源普查显示我国中药资源种类达到12 807种；正在进行的第四次全国中药资源普查初步统计有13 000万多种药用植物[1]。中药种类不断扩展，伴随和推动了中医药理论及中医药事业的成长、成熟和发展。本文通过对中药药性理论分析，结合药用植物亲缘关系等方面的研究，构建中药功效预测的理论和方法体系，并以第四次全国中药资源普查中发现的蜘蛛抱蛋属新分类群的功效预测为例，为寻找新的药用资源、促进新分类群转化为中药材资源提供依据和范式。

1 新分类群资源中药药性、功效的预测理论依据

1.1 药性、功效规律

中药药性是中药功效的核心，是中药秉承自然环境因素变化、运用中国哲学方法、用于调整人体状态、便于临床辩证使用、高度概括而形成的，包括自然属性(形、色、质、气味及所含有的化学成分等)和效应属性(四气、五味、归经、升降沉浮、毒性等)2个方面。自然属性是效应属性的基础，效应属性是自然属性作用于机体后产生效应的高度概括[2]。

中药药性理论的形成和发展，得益于中国特有的象思维的方法。“象”是中国古老而广博的哲学范畴，指客观事物表现于外在的现象、形象，以及表征之间的关系。象思维是通过取象比类的方法，对被研究的对象与已知对象在某些方面相通、相近或近似的属性、规律、特质进行充分关联类比，找出共同的特征、根本的内涵，以达到模拟、领悟、认识为目的的方法。根据“象”的抽象程度，可以划分为不同的层次：第一是物态之象，包括一切可以直接感知的、有形的实物之象，如中药材的颜色、质地、气味等；第二是属性之象，是从各种物态之象中抽象出来的某一方面的属性的表现，如中药的四气、五味；第三是本原之象，是反映各种属性之象间的内在联系，揭示实物的本质属性，即意向、意思，更是意境，如中药药性中“疗寒以热药、疗热以寒药”；第四是规律之象，反映事物的各种本质属性间的种种必然联系，可以推断事物发展趋势，亦叫“道象”，如中药药性中“诸花皆升、诸木皆浮”等[2-3]。

中药寒、热、温、凉四气，取象于天之四时，为中药的“性象”。各药秉受不同，故药性有别。五味则取象于地，《黄帝内经》已有从“木生酸、火生苦、土生甘、金生辛、水生咸”到“酸生肝、苦生心、甘生脾、辛生肺、咸生肾” 的详尽阐述。升降浮沉、归经，是药物作用的趋向性，如有气厚味薄者浮而升，气薄味厚者沉而降；同时与用药部位、药物质地、生熟等因素也有关系。如“……大凡药根有上、中、下，人身半已上，天之阳也，用头；在中焦用身；在身半以下，地之阴也，用梢”。同时以五行为基本模型，应用象的原理将色、味、气、脏腑等加以推衍，如“凡药色青，味酸，气躁，性属木者，皆入足厥阴肝、足少阳胆经；色赤，味苦，气焦，性属火者，皆入手少阴心、手太阳小肠经……”，从而形成四气-五色-五味-五行-脏腑相互关联的网络系统[3-4]。

药性是功效的基础，功效是对药物治疗作用的高度总结。医家强调“药性互参”“性效结合”，用取象的方法来分析其功能，使“象”成为某药有某种功能的根据、原理，即把药物的基本性能、功效与气味厚薄、阴阳寒热、采收时月、质地色泽、入药部位等相关联，认为物从其类、同形相趋、同气相求，得出“皮以治皮、节以治骨、核以治丸”“子能明目”“蔓藤舒筋脉，枝条达四肢” 等结论，如牛膝其节如膝，故能治膝胫之疾；麻黄生于寒冷地区，具有祛风散寒作用；芦根、泽泻等生于湿地或沼泽地带，具有利湿、利尿等作用；杜仲多筋坚韧能坚筋骨；茯苓皮、生姜皮、桑白皮、大腹皮治皮之水肿等，显示了象思维中“天人共通”的规律[3-4]。

1.2 药用植物亲缘学

药用植物亲缘学是在植物分类系统学、化学分类学的基础上发展而来的。现代植物分类学是研究有多少植物种类、揭示不同类群植物的起源、亲缘关系和进化规律的综合性基础学科，也是对植物进行识别、鉴定的基本方法。植物分类的基本单位是“种”，即具有一定自然分布区域和比较稳定一致的生理、形态特征的生物群(种群)；根据亲缘关系把一些具有一定共同性的种归纳成“属”，再把具有一定相似程度的属归纳成“科”，如此类推而成目、纲和门等不同分类阶元的分类系统。亲缘相近的种或属不仅体现在形态、生境习性上的相似，同时还体现在生理生化特性的相似，含有相似的化学成分。因此，不同的次生代谢产物如生物碱、黄酮类、皂苷类、蒽醌类、萜类等在植物分类系统中有明显的分布规律，也是亲缘关系相近的物种具有相似的疗效并经常作为同一种药材使用的原因，显示出药用植物的亲缘关系-化学成分-疗效(药理活性及传统疗效)间的相关性[5-8]。

2 新分类群资源的功效预测的方法体系

2.1 植物的系统演化和分子生药学的亲缘关系研究方法

植物系统演化是指植物经过千百万年从祖先演进到现在状态的过程。一般认为同一类群的植物来自于共同的祖先，由于不同物种演化的差异，使得同一类群的不同物种在器官形态、组织细胞结构、遗传分子基因等方面存在从较为原始到较为进化状态的差异，例如栝楼属植物的系统演化中，叶的演化途径是单叶全缘→单叶浅裂、深裂→3～5枚小叶的掌状复叶→趾状复叶；花的演化趋势是两性花→雌雄同株→雌雄异株，单花→单花花梗伸长→单花+花序→花序；种皮的演化方向是折皱或突起→具条纹→光滑[9]。通过对植物系统演化的研究，可以得到一个具有推测性的自然分类系统，推测同一类群中物种间的进化顺序和亲缘关系的远近，以及物种的分类鉴定特点和鉴定的难易程度。

植物的形态性状(如形状、大小、颜色、质地、气味等)的差异归根到底是在DNA序列上的差异引起的。DNA序列上的差异与生物体的发育时期、部位或组织无关，甚至与其生死无关。任何时候、任何部位或组织都可以获得相同的DNA信息。随着获取DNA序列技术的日益成熟，基于DNA性状的分子系统演化、分子鉴定及揭示次生代谢产物积累的分子机制、分子调控及生物合成等研究得到迅速的发展。分子生药学就是这种新思想、新方法、新技术在中药学和生药学领域的扩大应用，不仅能解决中药真伪鉴别上的一些难题，还在植物分类(特别是近缘物种的认定、道地药材的品质评价及对中药高产、优质、多抗性品种的培育、濒危中药资源的保护和持续利用等)方面具有很强的优势。例如，对12个贝母类药材品种利用随机扩增多态性DNA标记(RAPD)技术进行研究，发现OPF-06引物扩增片段可以作为贝母属的特征性片段，而引物OPF-05扩增片段可以作为贝母品种的标记；通过对苍术Atractylodeslancea(Thunb.)DC.遗传结构(包括遗传多态性、个体遗传关系及居群遗传分化)的研究，表明遗传因素是茅苍术道地性形成的关键因素；利用分子标记对山东产仁栝楼、糖栝楼、牛心栝楼的亲缘关系进行分析，表明牛心栝楼更接近仁栝楼，说明对新发现的植物品种从分子水平进行植物分类更加快捷可靠[10]。

2.2 基于化学成分的研究方法

药用植物化学成分的变化与物种、地理分布、生态环境、生长时间和植物的部位等密切相关。药用植物亲缘学认为亲缘相近的药用植物生理生化特性相似、 含有相似的化学成分。现代科学认为，相同或相似的化学成分具有相同或相似的药理作用或药效，如小檗科豪豬刺BerberisjulianaeC.K.Schneid的根含有小檗碱且根断面黄色，因此具有与黄连相同的“味苦、性凉”的药性和相似的“清热解毒”功效。因此，可以通过化学成分的相似性来推测新分类群资源的性味功效。

2.3 取象比类的方法

从对植物或者某个器官外形、质地、颜色、气味、习性、生长环境等方面的观察、体验中，一方面根据阴阳五行相联系的性状、色、气味、质地等来分析其药性、功效；另一方面又根据与已知对象在某些方面相通、相近或近似的属性、规律、特质进行充分关联类比，确立类比推理的基础，用“物态之象”阐述“本原之象”，推演出植物或某个器官具有的药性和功效。如青荚叶Helwingiajaponica(Thunb.) Dietr的茎髓，色白、体轻、捏之能变形、有弹性、易折断、断面平坦、无空心，与中国旌节花StachyuruschinensisFranch.的茎髓大小、性状极为相似，共同作为小通草使用，具有甘、淡，寒的药性以及清热、利尿、下乳的功能。

3 以蜘蛛抱蛋属为例的新分类群资源的功效推测

蜘蛛抱蛋属AspidistraKer-Gawl.隶属百合科。在第四次全国中药资源普查试点工作中发现了9个新分类群。本文基于前述的理论和方法，对其作为中药的药性、功效进行推测。

3.1 蜘蛛抱蛋属的分类学特征与分子系统学研究

3.1.1蜘蛛抱蛋属植物的形态特征和系统分类 蜘蛛抱蛋属是百合科(Liliaceae)铃兰族(Convallarieae)的主要类群之一。该属植物为多年生常绿草本，根状茎横走，密节；叶单生或2～4枚丛生或簇生于根状茎上；花单生于总花柄的顶端，通常贴地生长，小而不显眼；同一居群常仅少数植株开花，不易被发现，且花肉质样，制成标本后难以观察、鉴定。该属在1980年以前全球仅记录到11种；现在该属植物有155种，我国约有97种(划分为3组18系)，占世界蜘蛛抱蛋属物种的64.7%，特有种约80余种，绝大多数植物分布范围都极狭窄且处于濒危状态。广西是我国蜘蛛抱蛋属种类最多的省份，其次为贵州省。我国广西和与之交界的越南北部地区为蜘蛛抱蛋属植物起源、分布和分化中心。该属植物的花部结构多样，特别是柱头的特征和结构是系统演化的主要依据[11-12]。

依据传统分类系统，蜘蛛抱蛋属的分组情况如下。

组Ⅰ：初生组Sect.Primihenae，柱头稍膨大，结构简单，表面裂缝模糊；雌蕊位置高于雄蕊。

组Ⅱ：三线组Sect.Trilineares，柱头头状、盾状、蘑菇状、杯状和碟状，结构稍复杂，表面具3条放射状排列的棱脊线或缝线，边缘全缘或3～8浅裂；雌蕊位置低于、等于或高于雄蕊；包含10系。

组Ⅲ：四线组Sect.Luridae，柱头盾状、十字形、近蘑菇状或碟状，结构复杂，表面具放射状4条棱脊或先端叉状缝线以及各种叉状四沟、窝穴和突起，边缘4裂、8裂至16裂；雌蕊位置低于或近等于雄蕊；包括8系。

3.1.2蜘蛛抱蛋属植物的细胞学、孢粉学特征 蜘蛛抱蛋属植物的染色体倍性变异有2x(2n=36，38)和4x(2n=4x=76)类型；其中2n=36的种其形态特征较为原始，表现为根状茎较细，总花梗较长，钟状花被，雌蕊多为棒状或蘑菇状，柱头表面较简单、多具3沟槽、再在先端2裂，果实表面光滑或有瘤状突起等；2n=38的种其特征较为进化，表现为根状茎较粗、总花梗较短等[13-15]。

蜘蛛抱蛋属植物的花粉粒为无萌发孔的长球形或球形，外壁饰纹可分为3类：邹波状、小芽孢状和瘤棒状，演化方向应该为邹波状→小芽孢状→瘤棒状；同时花粉粒特征可以作为种间鉴别的依据之一[16]。

3.1.3基于分子研究的分类系统及亲缘关系 从叶绿体基因分析表明，蜘蛛抱蛋属植物的分化过程不超过1000万年，是一个快速产生大量物种的典型类群，与开口箭属的系统发育关系最近。蜘蛛抱蛋属植物构成一个单系类群，但属内物种的系统发育上呈辐射状拓扑结构，不支持基于形态特征构建的属下分类系统，即说明蜘蛛抱蛋属植物有共同的祖先，属内物种间亲缘关系无远近、亲疏之分。超过70%的蜘蛛抱蛋属植物的核基因有过同源多倍化或异源多倍化事件，推测该属通过频繁的属内杂交，并伴随多倍化、快速二倍化过程，形成复杂的拓扑网状系统发育格局[17]。

3.2 蜘蛛抱蛋属的化学成分和药理作用

蜘蛛抱蛋属植物均含有单羟基的薯蓣皂苷元的甾体皂苷(包括蜘蛛抱蛋苷、新蜘蛛抱蛋苷等)，另外还含有Δ25(27)-新五羟螺皂苷、螺旋甾烷醇等皂苷。例如，从四川蜘蛛抱蛋A.sichuanensis根茎和叶中分离得到了60个化合物(苷元种类多达26种)。不同物种植物间甾体皂苷母核有一定的变化，如四川蜘蛛抱蛋与卵叶蜘蛛抱蛋A.typica的化学成分相似，丛生蜘蛛抱蛋A.caespitosa的化学成分与四川蜘蛛抱蛋等植物的化学成分差异较大[18-20]。

卵叶蜘蛛抱蛋根部的不同溶剂提取物均具体外抗氧化能力，其中乙酸乙酯部位提取部分对·OH 和DPPH 自由基清除能力最强，明显优于抗氧化剂2，6-二叔丁基对苯甲酚(BHT)。蜘蛛抱蛋属植物的甾体皂苷具有抗菌消炎的作用，与传统认为该属药材具有的清热作用一致[21]。

3.3 蜘蛛抱蛋属植物的药用历史与应用

3.3.1药用历史 蜘蛛抱蛋植物最早在清朝《质问本草》中记载，称“一帆青”，后《植物名实图考》中以“飞天蜈蚣、哈萨喇”收载。但该属植物在民间被广泛作为药材使用，如《衡山民间草药》《贵州民间药物》《四川常用中草药》《广西本草选编》《湖南药物志》《福建药物志》《云南中草药》《云南思茅中草药选》《全国中草药汇编》《中华本草》等中均有记载，主要为蜘蛛抱蛋A.elatior、褐黄蜘蛛抱蛋A.lurida和卵叶蜘蛛抱蛋等较早被认定物种，药用部位为根茎，味辛、微苦，性微寒，具有活血止痛、祛风散瘀、清肺止咳、利尿通淋、解蛇毒等功效，用于治疗跌打损伤、风湿痹痛、腰痛、胃脘疼痛、经闭腹痛、肺热咳嗽、淋砂、小便不利、毒蛇咬伤等。

3.3.2民间使用情况 在民间至少有14种蜘蛛抱蛋属植物的根茎入药，大多物种均为窄域分布。本属植物都具有相似的生境和横走根状茎，节多节密，民间通常根据药材的形态性状命名为“蜈蚣”(如“飞天蜈蚣”“地蜈蚣”等)；该属植物药材的功效主要集中在2个方面：1)治疗风湿骨痛、跌打损伤、骨折等；2)治疗咳嗽、肺炎、肺结核等。此外，还有治疗毒蛇咬伤的作用[22-23]。

3.4 蜘蛛抱蛋属新类群及其功效推测

3.4.1资源调查 第四次全国中药资源普查试点工作中共发现9种蜘蛛抱蛋属植物新资源[24-31]。将已知药用植物九龙盘A.lurida、蜘蛛抱蛋A.elatior、卵叶蜘蛛抱蛋A.typica和9种新资源进行比较(见表1)。

表1 九龙盘、蜘蛛抱蛋、卵叶蜘蛛抱蛋和9种新资源的比较

3.4.2药性、功效推测 蜘蛛抱蛋属不同物种植物的根茎及叶等部位形态很相似，龙胜蜘蛛抱蛋等9种新分类群资源的根茎性状与已知药材九龙盘、蜘蛛抱蛋、卵叶蜘蛛抱蛋相似：根茎横走，稠结密须，形如百足，善走；味辛、微苦，辛味则发散，善祛风，辛生肺，归肺经；苦属寒，苦生心，心主血脉。

龙胜蜘蛛抱蛋等9种新分类群资源与九龙盘、蜘蛛抱蛋、卵叶蜘蛛抱蛋等在传统分类系统中均属于三线组或四线组植物，亲缘关系极其相近；分子生药学研究显示，该属的属内物种伴随频繁的属内杂交，形成复杂的拓扑网状系统发育格局，各物种间的亲缘关系相近且复杂。根据药用植物亲缘学原理，龙胜蜘蛛抱蛋等9种新分类群资源与已知的药用植物一样，也具有以皂苷类成分为主的相似的化学成分，具有相似的消炎等药理作用。

蜘蛛抱蛋属植物的根茎是我国西南、中南地区民族民间常用的药材，自采自用，具有悠久的历史，常冠以“地蜈蚣”“九龙盘”“赶山鞭”等名称，常见于当地草药市场。蜘蛛抱蛋属植物形态相似，物种的鉴定困难，物种分布区域比较狭小或同一个地方物种不多，因此可以肯定：1)在民间悠久的药用历史中，其“地蜈蚣”“九龙盘”“赶山鞭”等药材一定是多来源的；2)大量蜘蛛抱蛋属物种在被发现命名以前，民间已经被作为药物使用，并且名称也大多为“地蜈蚣”“九龙盘”“赶山鞭”等。

因此，可以推测，新发现的龙胜蜘蛛抱蛋等9种新分类群资源与已知药材九龙盘、蜘蛛抱蛋、卵叶蜘蛛抱蛋一样，根茎是主要的药用部位，具有味辛、微苦，微寒，归肺经的药性和祛风散瘀、活血止痛、清肺止咳、利尿通淋、解毒的功效。

4 讨论

对于新分类群资源，在确定其分类地位的基础上，依托“属”内物种的亲缘相近，形态性状、生理生化相似的关系，根据法象药理的思维和药用植物亲缘-化学成分-功效-药性关联性来预测新分类群资源的中药药性和功效，不仅解决了新分类群资源能否药用和具有哪些功效的问题，还增加了新的中药资源，有利于缓解中药资源匮乏的压力。

新分类群资源的发现是第四次全国中药资源普查的显著成果之一。对新分类群资源的功效推测研究，促进了成果的转化，使新分类群资源的优势能迅速转化为产业新资源的优势。同时，也是对中药药性、功效形成规律和理论的深刻认识，以及在中药资源研究中的有益实践。本文以蜘蛛抱蛋属新分类群资源的中药药性和功效推测为例，为新分类群资源的中药功效预测的方法体系的使用提供了具体的范式，为新分类群资源的进一步研究、开发利用提供参考。

正是这种取象比类和药用植物亲缘-化学成分-功效-药性关联性的存在，为中药材多来源品种的合理性提供了支持，如《中华人民共和国药典》2015年版中的山银花、三颗针、淫羊藿、大黄、黄连、川贝母、天南星、石斛等基原为同属多种植物。这种关联性的存在，也为中药材不断吸纳新分类群资源、中药材的种类不断发展壮大提供了保障，为新分类群资源创新性地开发利用提供了依据。