无机元素与中药关系研究进展

魏小成，李成义，周瑞娟，张广袤，冯慧敏，李玥，贾妙婷，强正泽，王明伟

甘肃中医药大学药学院，甘肃 兰州 730101

随着健康中国战略的提出，中药品质及中药材高质量发展成为中药领域的研究热点。中药品质受种质、环境及人为因素等影响，《唐本草》所谓“离其本土，则质同而效异”，土壤无机元素是中药无机元素的主要来源，不同中药对土壤无机元素的富集能力不同。土壤无机元素影响中药无机元素的累积，最终导致中药质量不同。研究表明，无机元素与中药四性有关，中药有机成分与微量元素配位形成配合物成为药效成分，无机元素的种类和含量与中药寒热药性相关，以及中药品质可能与土壤无机元素含量有关等。兹归纳近十余年无机元素与中药相关性研究成果，并对二者关系进行阐述，以期为后续相关研究提供参考。

1 无机元素与中药相关性

1.1 无机元素与中药四气

中药四气，又称四性。《神农本草经》云：“药有酸、咸、甘、苦、辛五味，又有寒、热、温、凉四气。”四气是中药药性理论的重要组成部分，对研究药物共性及临床用药具有重要意义。研究发现，不同药性的中药所含无机元素的种类、数量不同，如凉性药中钙（Ca）、镁（Mg）和锌（Zn）含量高。中药药性影响中药中无机元素的累积，表现为元素含量在不同药性的中药中有差异。此外，铁（Fe）、锰（Mn）元素含量比值也影响中药药性，Fe/Mn值小，药性偏热，反之偏寒。故可作为区分寒热药性的标准之一。胡育筑等研究发现，在中药药性与无机元素含量关系上，寒凉药＞温热药＞平性药，并推测不同元素主导不同的中药药性。这反映出不同药性的中药富集元素能力不同，且寒凉药富集能力最强。研究显示，温热药Mn含量高，寒凉药Fe含量高，与相关研究结果基本一致，表明Fe、Mn含量在不同药性的中药中差别较大，可作为区别中药药性的特征元素。甚至有学者认为无机元素是决定植物药四性的主要因素。基于以上研究，笔者认为，从无机元素角度研究中药药性是科学和必要的。无机元素的种类和含量能影响中药药性，其中Fe、Mn与中药药性的关系更为密切，值得深入探究。

1.2 无机元素与中药五味

中药五味与五行、阴阳、归经及功效等密切相关，是中医临证择方用药的重要依据。研究表明，辛味药Mn含量高于酸味药，咸味药铜（Cu）、Fe含量高于苦味药。不同药“味”的元素含量差异较大，如甘味药与非甘味药锂（Li）含量显著不同，辛味药Mn含量高。根据中药药性理论，辛、甘味属阳，酸、苦及咸味属阴。汤学军等发现，阳性药中稀土元素含量高于阴性药。由于不同药“味”的元素含量不同，探究无机元素与中药“阴阳性”的关系，从不同角度认识无机元素与中药五味的关系，能更全面了解二者关系。此外，用元素含量判别药“味”可替代“口尝”及“推论”药味的传统方法，表明药味的确定出现新方法。用现代科学技术手段代替传统方法，有利于中医药现代化发展进程。由于甘味药Li含量高，故可选择Li含量建立数字化标准模型，用以区分甘味药和非甘味药。但四气五味是中药禀受天地阴阳自然元素之变化而形成，因此，无机元素与中药五味关系较为复杂，后续研究值得关注。

1.3 无机元素与中药归经

研究表明，无机元素与中药归经存在联系。四气五味说明中药的寒热属性和药效，归经指出治病具体范围，而无机元素则可作为四气五味与中药归经理论结合的枢纽。探究无机元素与中药归经的关系，可使中药归经有效结合四气五味，更准确指导临床用药。研究显示，归经药与相应非归经药中微量元素含量有差异，归脾经药的Mn、归肺经药的铋（Bi）、归胆经药的Cu和归膀胱药的锗（Ge）含量显著高于非归经药。另外，无机元素总量也不同，其中含量最高的是肾经药，最低的是膀胱经药。由此推测，肾经药以Mn为特征，肝经药以Fe为特征。总之，以无机元素为枢纽，将四气五味与归经理论结合起来，可做到全面准确分析无机元素与中药药性的关系。

1.4 无机元素与中药功效

功效是中药治疗疾病的基本概述，是中医药传承的精华。无机元素与中药功效密切相关。比较不同功效中药无机元素含量发现，Fe/Mn值高有化痰理气功效，反之则有收敛、化湿及温里等功效，且补阳药Mn含量高，补阴药Zn含量高。推测无机元素能区别补阴或补阳药，Mn、Zn可作为鉴别特征元素。王健等研究发现，镇咳药和镇痛药的无机元素总量不同，表明元素含量影响中药功效。

无机元素与中药共同维护人体健康，不同元素所发挥的生理作用也不同。如Ca有止血消肿作用，Mg和钾（K）具有扩张血管等作用。此外，无机元素与不同类别中药功效密切相关，如止血类中药普遍含有较丰富的Zn、Ca、Fe，补益类中药与钴（Co）、钼（Mo）、镍（Ni）、Fe 和Mn 元素有一定联系，而Zn、Cu元素则相对独立。总之，无机元素是影响中药功效的因素，无机元素种类和含量在一定程度上能反映中药功效，Fe、Mn在中药四气、五味、归经及功效上都发挥重要作用，今后可以Fe、Mn为主导，着重探究其与中药药性理论及功效的关系，阐明无机元素与中药性味归经及功效关系。

2 无机元素与中药质量的相关性

2.1 无机元素与道地药材

《本草经集注》“诸药所生，皆有其界”，阐明生境与中药材密切相关。药材道地性与非道地性受土壤元素的调控，无机元素与药材道地性有关，道地产区与非道地产区药材和土壤中的无机元素含量存在明显差异，且道地药材对元素的吸收有选择性。如可用无机元素含量区别当归药材产地，进而区分当归质量；安徽铜陵的牡丹皮为道地药材，药材品质好，研究显示可能与微量元素含量相关；承德地区土壤中Fe含量高，适合当地道地药材黄芩生长。此外，微量元素对药材质量也产生影响，如特征微量元素对道地药材牡丹皮质量有特殊作用，故在建立道地药材化学指纹图谱时应加入微量元素的特征图谱。郭兰萍等研究发现，道地产区茅苍术药材中Ni平均含量高，且对Ca的富集能力较强。对不同产地当归中无机元素的特征性及地域性分布进行分析，按无机元素特征可分为道地产区“岷归”与非道地产区“云归”两类，呈明显的地域分布特征，无机元素与地域相关性强，使其与中药材的道地性联系紧密。Li等研究发现，Fe等可作为黄芪道地产区与非道地产区的鉴别特征元素，Fe与黄芩及黄芪的道地性都有关，可将其归为一类研究。与当归药材道地性的关系影响较大的无机元素包括铬（Cr）、Fe、钛（Ti）、Ni 和钒（V），而道地产区岷县当归中以上元素的含量低于均值。此外，遗传因素可通过调节体内代谢途径有选择地吸收和积累无机元素，使相同药材的元素含量明显不同。可见，道地药材形成过程比较复杂，相关基因可通过调节代谢途径影响中药无机元素累积，进而影响药材的道地性。从基因层面探究无机元素与道地药材的关系，对阐明二者作用机制有一定意义，将被广泛采用。

2.2 无机元素与中药炮制

炮制是中药材向中药饮片转化过程中必要的加工方法，目的是减毒增效。研究显示，中药炮制前后有机成分和无机成分均有变化。中药炮制后温性药的微量元素含量大多降低，寒凉药的微量元素含量大多增加。分析多种中药炮制前后增效和有害元素的含量发现，炮制后有害元素含量大多降低，增效元素含量增加明显，说明炮制对降低有害元素有积极作用，在一定程度上也能解释中药炮制增效减毒作用的科学内涵。

2.3 无机元素与中药化学成分

中药作用人体为多成分、多靶点及多通路。无机元素与中药有机成分结合成多种状态，如溶解态、胶体和螯合物等。无机元素在中药中存在不同的价态、化合态、聚合态及空间结构等，使其生物活性也随之变化。无机元素与中药化学成分的关系成新的研究方向，研究较多的是土壤无机元素对黄酮类成分合成代谢的调控。通过合理增施特定无机肥等调控前胡中香豆素类成分的含量，以保证前胡质量。刘振成等在研究土壤因子对朝鲜淫羊藿有效成分的影响时发现，增施钙肥和减施镁肥有利于提高其活性成分的质量浓度。喷施适量钾盐有利于红芪生长和异黄酮类成分的积累，表明K能提高红芪药效成分含量。研究显示，土壤无机元素Mn是黄芩药效成分含量积累的主要影响因子，增加有效Mn有利于黄芩苷的积累。无机元素与中药药效成分相关性的研究，表明无机元素与中药有效成分显著相关。中药药效成分累积受多种因素的影响，土壤无机元素是影响因素之一。土壤为植物生长提供多种元素且相互间存在影响，土壤无机元素影响中药化学成分的合成进而影响其品质。探究土壤无机元素与中药化学成分的关系，有利于中药材高质量发展。目前大多数研究集中在单一成分及少数元素含量的变化，尚不能充分解释相关问题，应加强多种无机元素与多组化学成分作用的相关研究，深入探讨无机元素影响中药药效成分的机制，以提高中药品质。近年来无机元素与中药化学成分的相关研究见表1。

表1 无机元素参与调控的中药化学成分

2.4 无机元素与中药毒性

土壤中的重金属及有害元素会被中药吸收进而残留，影响用药安全。如当归药材不同部位重金属及有害元素残留不同，土壤中Cu、砷（As）影响当归药材残留。因此，加强对栽培基地的土壤进行重金属及有害元素的检测，有利于中药产业健康发展。由于不同产地同种药材重金属含量差异较大，部分产地出现重金属含量超标现象，有必要建立相对应的检测标准。另外，费毅琴等研究发现，叶类和全草类最易蓄积重金属和有害元素，因此检测不同药用部位时应有不同的检测标准。研究比较冬虫夏草人工繁育品和野生品重金属及有害元素含量发现，人工繁育品低于野生品，且野生冬虫夏草大多存在As超标现象。说明来源不同的药材重金属及无机元素含量不同，应对栽培（养殖）和野生中药材进行外源性安全检测时设立相应检测标准，并对其进行源头控制，以保证用药安全。

3 结语

中药质量受多种因素复合作用，尤其无机元素与中药之间存在复杂的作用关系，因此研究无机元素与中药的关系显得尤为重要。近年来，随着分子生药学及各种组学快速发展，在基因层面解释无机元素与中药的关系将成为研究热点。基于大数据及多元统计的分析方法为无机元素影响中药质量的研究提供便利，多组学联用能更清楚阐明无机元素与中药之间的关系。但目前无机元素与中药关系的研究过于注重无机元素影响中药材次生代谢产物的积累，缺乏相关作用机制方面的研究；另外，无机元素通过调节基因表达进而影响中药品质的相关研究也不足。建议后续研究加强相应基因水平的研究，通过更深层次研究无机元素与中药的关系，使临床用药更加合理。