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目的:
本课题通过对新、陈麻黄及组方(麻杏石甘汤)进行热分析研究,及研究其对心血管系统的影响,探讨如何在发挥麻黄药物疗效的同时降低其毒副作用,从而安全、合理地使用麻黄及含麻黄制剂。
方法:
(1)药材采集及制备:麻黄草样品①2009年9月(农历白露前)现场采收自麻黄主产地之一的内蒙古通辽市库伦旗。②2006年产自内蒙古库伦旗。③2009年9月农历白露前采自内蒙古通辽市扎鲁特旗。④2007年产自内蒙古后旗。⑤2008年产自内蒙古。⑥购自广东省药材公司,批号20080103陈麻黄,该产品源于辽宁药材公司向内蒙古调货分装。通过水煎煮法提取麻黄及麻杏石甘汤,其间收集上沫。
(2)建立毛细管电泳法(CE)测定麻杏石甘汤中盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱和盐酸甲基麻黄碱的含量:采用未涂层弹性融硅石英毛细管柱(60cm×55μm ID,有效长度52cm);以60mmol/L硼砂+10%(体积分数)甲醇(pH9.0)为运行缓冲液;分离电压12kV;重力进样10s(高度15cm);检测波长210nm;以盐酸小檗碱为内标,测定以不同采集时间的麻黄制成的麻杏石甘汤中盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱和盐酸甲基麻黄碱的含量。
(3)新麻黄草、陈麻黄草的热分析TG-DTG-DSC及Py(热解)-GC-MS研究:
取不同产地或不同采收时间的麻黄草粉末,置于Al2O3坩埚中。按实验条件程序升温,对样品进行TG-DSC测试。测量范围:30~1000℃;升温速率:10℃·min-1;氮气气氛与空气气氛;以Al2O3坩埚做基线,得到TG-DTG-DSC谱图。
Py-GC-MS分析,取不同年份的麻黄草粉末置进样器,进入热解器中,热解后通过GC-MS检测。以06年麻黄草在400℃、500℃、600℃条件下热解筛选最佳温度条件,确立热解温度500℃,热解时间为10 s;GC起始柱温50℃,程序升温8℃·min-1,至240℃,保持10 min,进样口温度250℃,载气He,柱前压60 kPa;EI离子源,电子能量70 eV,扫描范围29-550 u,四极杆温度150℃,离子源温度230℃,电子倍增器电压1500V,GC/MS接口温度280℃。
(4)新麻黄水提物、陈麻黄水提物、麻杏石甘汤水提物及杏石甘水提物的热分析TG-DTG-DSC及Py-GC-MS研究:取新麻黄、陈麻黄、麻杏石甘汤水提浸膏于0℃条件下真空干燥,磨成粉末,氮气气氛与空气气氛条件下,分别对样品进行TG-DSC测试。测试条件同(3)。Py-GC-MS分析,取新麻黄、陈麻黄水提物、麻杏石甘汤水提物及杏石甘水提物粉末进行Py-GC-MS检测。以麻黄水提浸膏粉末在400℃、500℃、600℃条件下热解筛选最佳裂解温度条件,确立热解温度500℃,热解时间为10 s;GC—MS测定条件同(3)。
(5)麻黄“上沫”成分的热分析TG-DTG-DSC及Py-GC-MS研究:在麻黄水煎过程中,收集麻黄“上沫”于0℃条件下真空干燥,磨成粉末,空气气氛条件下对样品进行TG-DSC测试。测试条件同(3)。Py-GC-MS分析,确立热解温度450℃,热解时间为10 s;GC—MS测定条件同(3)。
(6)新麻黄、陈麻黄及麻杏石甘汤对大鼠血流动力学的影响:将大鼠麻醉后,分离左颈总动脉插入导管,管内使用50IU/ml肝素-生理盐水抗凝,导管连接于生物信号采集与分析系统上,并按常规导联在大鼠皮下插入微型电极,手术后稳定30分钟,记录各项指标作为给药前正常值,分别灌胃给药,记录各组给药后0.5、1、2、3h血压变化、心率变化。实验结果应用SPSS13.0统计软件,采用重复测量分析和单向方差分析处理。
(7)新麻黄、陈麻黄及麻杏石甘汤对大鼠离体胸主动脉血管环的影响:取大鼠胸主动脉,去除周围结缔组织后将血管剪成约3~4mm的血管环,调节静息张力为1.15g,稳定1.5h,分别加入不同浓度的新麻黄水提液、陈麻黄水提液、新麻杏石甘水提液、陈麻杏石甘水提液,记录血管张力的变化。实验结果应用SPSS13.0统计软件,采用重复测量分析和单向方差分析处理。
(8)新麻黄、陈麻黄及麻杏石甘汤对大鼠心肌亚急性毒性的作用研究:分别灌胃给予大鼠不同浓度的新麻黄水提液、陈麻黄水提液、新麻杏石甘水提液、陈麻杏石甘水提液、杏石甘水提液,连续给药15天。于大鼠给药7天、15天分离血清测定肌酸激酶同工酶CK-MB、乳酸脱氢酶LDH。给药后15天,摘取心脏,用10%甲醛固定,HE染色,作病理组织学检查。实验结果应用SPSS13.0统计软件,采用重复测量分析和单向方差分析处理。
(9)新麻黄、陈麻黄及麻杏石甘汤对大鼠离体心脏的作用研究:将大鼠处死后,取心脏,置Langendorff离体心脏灌流装置上,将水囊插入左心室,安置心电引导电极,稳定后,灌流充氧的含药乐氏液,观察给药后左心室压力、心率和冠脉流量的变化。
结果:
(1)毛细管电泳法测定麻杏石甘汤中盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱和盐酸甲基麻黄碱的含量:盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱和盐酸甲基麻黄碱浓度分别在20.0~160.0μg/mL(r=0.9999)、7.5~60.0μg/mL(r=0.9991)、2.0~10.0μg/mL(r=0.9993)内线性关系良好,三种成分的平均加样回收率依次为98.0%、97.0%、97.8%,方法精密度(RSD)依次为2.31%、2.21%、2.00%(n=6)。库伦09麻黄配伍的麻杏石甘汤盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱、盐酸甲基麻黄碱的含量为3.69mg/mL、1.12mg/mL、0.32 mg/mL;库伦06麻黄配伍的麻杏石甘汤盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱、盐酸甲基麻黄碱的含量为3.89mg/mL、0.84mg/mL、0.42 mg/mL。
(2)新麻黄草、陈麻黄草的热分析TG-DTG-DSC及Py-GC-MS研究:
新采麻黄草或陈麻黄草,在N2气氛中,其TG曲线均有五个阶梯,不同产地、不同时间的麻黄草DTG曲线、TG曲线都极其相似,此曲线图形似可作为内蒙东部草麻黄的特征热重谱图。从DSC曲线的变化来看,同一采样点,新采集的草麻黄药材与放陈的草麻黄药材,其组成是有差异的。在空气气氛下,内蒙草麻黄草药材无论新采或放置不同年份的麻黄,均有五阶梯的失重区间、它们的DTG出现五个明显的失重峯,其DTG、TG曲线是极相似的,此曲线也似可作为内蒙草麻黄的特征热重谱图。从DSC曲线计算其能量变化的代数和,新采麻黄草的能量变化在6000 J.g-1左右,而放陈一年以上的麻黄草能量变化均在7000 J.g-1以上。
对Py-GC-MS分离出来的化合物进行图谱解析,库伦06草麻黄草及库伦09草麻黄草,均检测出33种化合物,这33种化合物名称相同,但各种化合物的相对百分含量完全不同。实验结果表明在本研究的特设实验条件下,草麻黄草药材Py-GC-MS产物应是草麻黄草药材的定向裂解分解产物,它代表了这种药材组成的特定指纹。
(3)新麻黄、陈麻黄水提物、麻杏石甘汤水提物及杏石甘水提物的热分析TG-DTG-DSC及Py-GC-MS研究:各种水提物在200~500℃表示出它们的特征谱图,麻杏石甘汤谱图表现为麻黄谱图和杏石甘谱图的共同特征,但有一定的变化。
Py-GC-MS分析决定水提取物的裂解温度为500℃,在此条件下,新麻黄水提物解析出58种化合物,陈麻黄水提物解析出35种化合物,新麻杏石甘汤水提物解析出33种化合物,陈麻杏石甘汤解析出40种化合物,杏石甘方解析出42种化合物。
(4)麻黄“上沫”成分的热分析TG-DTG-DSC及Py-GC-MS研究:在空气气氛的加热条件下,“上沫”最后未见有残渣,坩埚重量与进样前一致。
对麻黄“上沫”的Py-GC-MS分离的化合物进行图谱解析,确认了28种化学成分,醛类化合物相对含量占59.53%。
(5)新麻黄、陈麻黄及麻杏石甘汤对大鼠血流动力学的影响:新麻黄高剂量组给药后MAP、SAP、DAP、HR均出现升高趋势;新麻杏石甘汤高剂量在30分钟至60分钟时间段MAP、SAP、DAP、HR也出现升高趋势,但作用不如新麻黄高剂量组明显;新麻黄低剂量组与陈麻黄高剂量组随着时间的延长出现缓慢下降趋势,与生理盐水组相似。
给药后30分钟至60分钟,新麻黄高剂量组与生理盐水对照组比较,血压出现明显上升(P<0.01);与陈麻黄组相比,血压上升幅度明显(P<0.05);新麻杏石甘汤在给药30分钟后SAP升高幅度明显低于新麻黄(P=0.016),其它时间点各指标无明显差异(P>0.05)。给药后30分钟,陈麻黄SAP上升幅度明显高于生理盐水对照组(P=0.036),新麻杏石甘汤的SAP、MAP与生理盐水组比较也有明显上升(P<0.05);给药60分钟后,陈麻黄,新麻杏石甘汤与生理盐水组比较各项指标无显著性差异(P>0.05)。新麻黄低剂量组在给药后各时间点SAP、DAP、MAP、HR均低于新麻黄高剂量组,呈剂量依赖性关系。
除了新麻黄高剂量组在给药后60分钟心率加快与生理盐水对照组有显著性差异外(P=0.044),其余各组在各时间点均无明显差异(P>0.05)。
(6)新麻黄、陈麻黄及麻杏石甘汤对大鼠离体胸主动脉血管环的影响:当浓度为0.2 g/L~0.4 g/L范围时,新麻黄、陈麻黄、新麻杏石甘汤与陈麻杏石甘汤均对离体大鼠胸主动脉呈收缩作用。在0.2g/L时,新麻黄与陈麻黄相比,对血管的收缩作用更明显(P=0.005)。当浓度为0.4 g/L时,新麻黄与陈麻黄、新麻杏石甘汤相比,对血管的收缩作用更明显(P值均为0.000);当浓度为0.4g/L~9.6g/L范围时,新麻黄、陈麻黄、新麻杏石甘汤与陈麻杏石甘汤均对离体大鼠胸主动脉的呈舒张作用。在0.8g/L~2.4 g/L时,陈麻黄比新麻黄对血管的舒张作用更明显(P<0.05)。当浓度为2.4 g/L~4.8 g/L时,陈麻黄舒张作用比陈麻杏石甘汤更明显(P=0.032),其余各组无显著性差异。
(7)大鼠给药7天,新麻黄高剂量组、新麻杏高剂量组出现毛发蓬松,精神状态与活动状态较差。各组给药6天后,除空白给水组外,其余各给药剂量组均不同程度出现眼睛晶状体浑浊,眼眶渗红色分泌物现象。
给药7天后,动物体重均有显著性增加(P=0.000),给药15天后,除新麻杏低剂量组、陈麻杏低剂量组与杏石甘对照组与空白组的体重变化无差异外(P>0.05),其余给药组的体重增加速度明显低于空白对照组((P<0.01,P<0.05)。新麻黄高剂量组与新麻杏石甘汤高剂量组体重增长速度均低于其他各给药组。
末次给药后处死并解剖动物时发现新麻黄高剂量组大鼠肝脏色泽偏黑,没有光泽,与空白组比较差异明显。
连续灌胃给药7天和15天后,麻黄各剂量组与麻杏石甘各剂量组大鼠血清中心肌酶与空白对照组比较无显著性差异(P>0.05)。
心肌组织病理形态学检查结果:检测各剂量组的心脏,以NS组和组方阴性组为对照组和溶剂对照组,各个剂量组均未见明显的心肌自发性病理改变;各个剂量组未见心肌坏死、炎细胞浸润、心肌脂肪变性、心内膜增生等改变;未见有粥样硬化、血栓形成等改变;各个剂量组心肌纤维的宽度未见有明显的差异。
(8)新麻黄高剂量组对大鼠离体心脏左室收缩压升高幅度大于同等剂量陈麻黄、新麻杏石甘等给药组;新麻杏石甘高剂量组对左室收缩压的影响随时间增加而升高;陈麻黄高剂量组、陈麻杏石甘高剂量组、陈麻杏石甘低剂量组、新麻黄低剂量组、新麻杏石甘汤低剂量组、空白对照组各时间点趋势近似。新麻黄高剂量组对大鼠离体心脏左室舒张末压升高幅度低于同等剂量陈麻黄、新麻杏石甘。新、陈麻黄单方均对心率有升高趋势,组方成麻杏石甘汤后可降低同等剂量麻黄单方的影响,可能与杏石甘可略减缓心率有关。空白对照组冠脉流量随时间的延长缓慢降低,各给药组变化率在20%左右,但相对于空白对照组有所提高。
结论:
(1)采用CE法同时测定麻杏石甘汤中盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱、和盐酸甲基麻黄碱三种成分的含量,方法快速、简便,仪器要求不高,为更好的控制该制剂的质量提供新的依据。
(2)热重分析(TG-DTG)和差示扫描量热(DSC)分析法应用于植物性中药药材的鉴别是快速,简便、直接的方法,其所显示的药材谱线虽因产地、存贮时间不同略有差别,但其主要特征是一样的,同一样品的谱图重现性好,数据稳定,所以,可认为是一种可靠的特征谱图。所确立的内蒙草麻黄药材的特征热谱图似可作为该地草麻黄药材真品鉴别的参考依据。
研究结果表明,所研究的六种草麻黄草药材均是产自内蒙东部科尔沁沙地的同源草麻黄。
以Py-GC-MS方法研究麻黄草药材,认为可得到该药材在特定实验条件下定向裂解的讯息,也就是它的特征指纹。研究首次以数据阐述了“陈”“新”麻黄药材的内涵和差别。以Py-GC-MS研究植物性中药药材仍属于起步性工作。热解吸法可以把植物中的挥发组分解吸出来,而热裂解手段是把植物中不易挥发的大分子化合物如蛋白质,纤维素、多糖、生物碱、苷类等裂解成小分子化合物,然后通过气相色谱分离,质谱检测获得丰富的指纹信息。虽然植物成份受到破坏,但由于不同植物所含的化合物不同,这些化合物在特定条件下有其特征的裂解行为、特征的裂解产物,因而可以提供特征的指纹信息,从而通过其图谱去分辨不同的植物药材。
(3)无论新麻杏石甘汤或陈麻杏石甘汤的提取物,从热谱中都可看出保持有麻黄和杏石甘提取物原有DTG和DSC谱图特征,谱图特征是两种谱图特征的复合,但又有一定变化,预示化学组成有一定的变化,尤其DSC曲线变化反映,可能有些溶出组分产生了离子对化合物、络合物、复合物或沉淀。以Py-GC-MS方法组方提取物的冷冻干燥粉末,结果显示各药味配伍后,其水提液中的热解产物化学成分有一定的变化,而相同化学成分的相对百分含量也发生改变,预示药液的原始化学成分的改变,提示麻杏石甘汤中的药味在煎煮过程中有一定的化学反应。以Py-GC-MS及TG、DTG、DSC数据证明麻黄药材陈置使其水提取液的化学成分产生一定的变化,从而使其药性也发生一定变化。以数据证明陈麻杏石甘汤与新麻杏石甘汤的水提取液内涵的差异,从而从内涵上去解释了它的药理、药效作用的不同。
(4)首次研究了麻黄“上沫”的内涵,麻黄“上沫”为有机化合物,为麻黄入药需先煎去“上沫”的制法提供了实验数据支持。
(5)大鼠灌胃给药后,血压升高幅度:新麻黄高剂量>新麻杏石甘汤高剂量>陈麻黄高剂量。给药120分钟后,各组无显著性差异。结果提示麻黄在放陈后或组方成麻杏石甘汤会降低麻黄升高血压的作用。
(6)小剂量范围内(<0.4g/L),新麻黄对离体大鼠主动脉的收缩作用明显强于陈麻黄、新麻杏石甘汤。大剂量范围内(0.4g/L~9.6g/L),陈麻黄对血管的舒张作用比新麻黄更明显。新麻杏石甘汤与陈麻杏石甘汤相比,两者对血管的收缩与舒张无显著性差异。结果表明在一定的浓度范围,麻黄放陈后或通过组方可降低新麻黄单方对血管的收缩作用。
(7)麻黄各组在短时间给药(相当于一般临床用药2~3倍时间),心肌未见明显变化,说明麻黄短时间给药对心脏没有影响。但给药期间体重的变化、眼睛的外观变化及肝脏外观的变化提示高剂量的麻黄对大鼠可能在其他脏器有一定的毒性作用,尚待进一步研究。
(8)麻黄放陈或组成麻杏石甘汤对大鼠离体心脏左心室内压的作用有一定降低,但中药材是很复杂的化合物,对心脏直接给药产生的影响因素很多,直接影响了结果的判定,实验评价如何更合理,还需要进一步摸索。