曹东义 发表于 2024-2-6 10:56
1 ` v9 @) Q) I/ B+ h1 g6 R; J袁炳胜:英国中医的发展历程和现状
' ^) O. O% w$ Y; x3 I+ K" z1 j袁炳胜主任中医师 (英国)
2 [% Z, U6 M# L+ T一,英国概况 / ?3 ~+ S$ y, _3 v! q6 x, Q3 v- O
黄叶:现代发酵中药-微生态中药制剂, c; D9 j; \ I1 G7 g6 K
黄 叶) R4 g4 ~( n5 a" R( M8 w
(河北惠群微生态中药科技有限公司 河北省 石家庄市 050013)
{0 X* N. _ t, K摘要:中药制备应用生物技术转化是中药现代化的一个前沿研究领域。微生态中药制剂是一类生物转化中药,以医学微生态学理论为基础,在传统的中药制剂生产中,引入益生细菌等有益微生物发酵工艺,及酶法(酶制剂酶解)等现代生物技术制备的口服类中药制剂。微生态中药制剂较相应的传统中药制剂可望具有提高药物的生物利用度、减少患者个体对药物代谢的差异性、丰富产品营养结构、改善产品口感和延长产品有效期(或保质期)等5个方面的优势。微生态中药制剂对肠道微生态失衡的老弱多病患者,存在营养风险的重症患者,大手术后康复期患者,或放化疗癌症患者,尤其具有重要的临床意义。微生态中药的发酵工艺是一项共性技术,具有普遍的适用性和广泛的实用性。将该创新工艺引入到传统中药制剂生产中,可望实现对传统名优中药进行“批量式”二次开发和提升中药材的综合利用率。积极推广微生态中药产品,可望创建一个拥有我囯自主知识产权、具有国际话语权的战略性新兴医药产业群。
5 { R2 e) G5 A2 @; s% s关健词:微生态中药;益生菌;生物转化;混合发酵;传统名优中药二次开发: l( y: i( Q' ]6 t" }* F
Modern Fermented Chinese Medicine
- p [! q$ F8 E4 ]& f# b—Microe-cological Chinese Medicine reparation1 P5 g* e: F: \' k
Huang ye
" S7 H3 I1 L1 }2 ^2 R* G, C! i, Y(Hebei  Huiqun Micro-ecological Chinese Medicine Tech. Co., Ltd,Shijiazhuang,Hebei,China 050013 ): i7 k( {0 [! L. [& {* M
Abstract:Application of biotechnological transformation into the production of traditional Chinese medicine(TCM)is a forefront research field of Chinese medicine modernization.The micro-ecological Chinese medicine(MCM)preparation based on the medical micro-ecology as the theoretical basis is an oral Chinese medicine preparation that is prepared by the combination of TCM preparation process with probiotic bacteria etc. beneficial microbial fermentation as well as enzymatic hydrolysis etc. modern biotechnology. MCM preparation compared with the corresponding TCM preparation is expected to have 5 advantages,such as increasing drug bioavailability,reducing the individual patient differences in drug metabolism, enriching product nutritional structure,improving product taste and extend expiration period(or shelf life). MCM preparation has important clinical significance to old, weak and sick patients with the intestinal micro-ecological imbalance, patients with severe nutritional risk, patients during the rehabilitation after major surgery, or cancer patients under radiotherapy and chemotherapy. The fermentation process of MCM is a kind of generic technology with universal applicability and broad practicability. It is expected to achieve the "batch type" secondary development of  famous TCM and is expected to greatly improve the comprehensive utilization of Chinese medicinal materials,while the innovative fermentation technology is introduced into the production of TCM preparation. The development,promotion of MCM could contribute to build up a strategic emerging pharmaceutical industry group with our own intellectual property and international discourse right." ?% N! c, _( i! q: R/ @
Key Words: micro-ecological Chinese medicine;probiotic bacteria;biotransformation;mixed culture;secondary development of famous traditional Chinese medicine* s; k- H6 R6 z! D6 X1 C7 R
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微生态中药制剂是一类生物转化中药,以医学微生态学理论为基础,在传统的中药制剂生产中,引入益生细菌等有益微生物发酵工艺,及酶法(酶制剂酶解)等现代生物技术制备的口服类中药制剂。8 w1 {8 k: a* ?" i. X
与目前业界主要关注的真菌类发酵中药,如虫草菌发酵产品——百令胶囊, 霉菌发酵产品——血脂康胶囊等不同,微生态中药制剂强调采用益生细菌等有益微生物来发酵(生物转化)中药。为区别于传统中药制剂,也区别于微生态制剂,笔者将它们定位并提名为“微生态中药”制剂,并提出“微生态中药理论假说”[1-3]。
* ~% e! z3 A, X/ d1 对微生态中药制剂的实践及其代表性产品
8 t1 A/ q4 m, x9 W8 J, k1.1中华圣宝口服液# Y! u5 G: I9 e% X& W
1993年,笔者师从清代御医传人、20世纪30年代留日学者、食用微生物专家于昭先生。在于昭老先生的悉心指导下,研究团队以于老家传秘方刺五加保健药酒方为基础,在中药生产中引入益生细菌等有益微生物的发酵技术,创造性地开发出国内外首个经由益生细菌-短乳杆菌(Lactobacillus brevis)和益生真菌-啤酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae),同罐批纯种混合发酵技术制备的中药复方制剂——中华圣宝口服液(中药保健药品,批准文号吉卫药健字[94]Z-80,以下简称圣宝口服液)。
, o0 Q+ \' y: K! ~( K" V1 L9 N8 C( q药理、药效学研究:海南大学、美国匹兹堡大学医学院、河北省医学科学院实验医学研究所、华北制药集团质检中心、海南省药物研究所等多家单位联合进行的药理、药效学研究表明,圣宝口服液具有显著的增强免疫、延缓衰老、抗氧化、抗疲劳、抗寒冷、抗菌、消炎、镇痛、促进消化吸收和增强性功能等多方面的药效作用。毒理学试验结果表明,小鼠口服最大耐受剂量为120 ml/kg(为成人临床日剂量的180倍),产品安全性良好。其中,延缓衰老功效方面的实验研究比较深入。果蝇身上有一种类似于人类的衰老基因(WRN基因),WRN基因被损害后,DNA会变得不稳定,不同染色体之间的基因在重组时会发生交换[4]。果蝇实验结果显示,圣宝口服液可使黑腹果蝇的平均寿命延长29.53%(P <0.0001)[5]。另一项对比性实验研究结果显示,圣宝口服液对果蝇寿命的影响力超过拟黑刺多蚁粉,果蝇低密度培养(25只/支,n =100)、半数死亡期时,拟黑刺多蚁干粉增寿21.3%(P<0.005),而圣宝口服液增寿31.58%;果蝇高密度培养(40只/支,n =100)时生存条件更严峻,圣宝口服液的增寿达50%以上[6]。圣宝口服液对果蝇寿命的影响力甚至超过了转基因对果蝇寿命的影响力,Orr WC 等[7]对果蝇转入超氧化物歧化酶和过氧化氢酶基因两种长寿酶基因,结果转基因果蝇增寿6%~33%。通过基因改造的手段使果蝇增寿仅有理论指导意义,而通过口服或管饲补给药物达到增寿却有十分重要的临床意义。) Q0 [( o2 ~5 t& |) {
临床验证:长春白求恩医科大学第二附属医院、长春空军医院、吉林省中医院、海南医学院附属医院和海南省中医院等医院对234例患者(其中阳性对照组62例)的临床验证表明,圣宝口服液对风湿(痹病)的显效率为51.16%,有效率为35.47%,总有效率为86.63%,而阳性对照(麝香风湿片)组的总有效率为74.19%,两者有显著性差异(P<0.05)。
+ [# S) V% L/ K: r# n4 z3 `用药考察和产品推广:圣宝口服液曾在河北省石家庄市有万余职工的华北制药集团公司内进行了为期两年多的用药考察,期间有2000多人次服用。据近百例刊登在华药周报(企业内部发行)上的华药职工实名病例报告显示,老年患者服用圣宝口服液10-20d后(每天2次,每次20 ml),首先在通便、食欲和睡眠三方面同时获得显著改善;连续服用3-4个疗程 (两周为1个疗程)后,原患的多种老年性疾病或慢性病的症状全面改善或好转,体质越弱、疾病越多的老年患者或病因不明的疑难症患者效果更好。尤其令人惊奇的是,圣宝口服液对机体的中枢神经系统、内分泌系统、免疫系统和消化系统等四大生理系统,均有显著的双向调节作用。产品对属于免疫变态性病理反应的重度干燥综合征等有显效,对免疫功能低下凡感冒必诱发哮喘的病例也有明显的缓解作用;对重度失眠症有显效,对精神萎靡不振、嗜睡、顽固性偏头痛、头晕等也有效;对重度结肠炎有显效,对重度便秘、胃腹胀满、烧心、厌食等症也有显效……。圣宝口服液在华药集团创造了一药对多种疑难杂病同时有显效的先河。
0 Z* p7 W8 x9 z0 r上世纪七十年代,西方学者提出了神经-免疫-内分泌网络学说,尔后有大量研究论文证实了该网络学说,但至今没有一款西药产品能够同时有效地干预该网络系统,而圣宝口服液则显示了这种潜力。圣宝口服液是一款极有望挑战西医极限,与西药一决高低的好产品。它有望在对人体的神经-免疫-内分泌-消化网络系统同步进行整体性双向调节方面,取得世纪性突破。从“圣宝现象”,也使我们看到了这类由益生菌发酵制备的中药复方产品有着无限广阔的前景。+ u) P3 n: r% p% Z& `
1.2 扶正散结合剂
6 o( G# f6 Y S8 N6 \" r0 n2000年,笔者应聘到山东三株药业集团公司,任集团公司技术总监5年。有幸认识了第二个工业规模化生产的微生态中药制剂——扶正散结合剂。该产品原名为三株赋新康口服液,是个国家专利产品,在上世纪九十年代曾创造出14亿元的销售业绩。产品由抗肿瘤作用的中药复方经三株益生细菌:两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifiodum)、嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilis)和屎肠球菌(Enterococcus faecium)混合发酵制备,于1995年9月获得中药保健药品批文,2004年10月被批准为国家级新药(国药准字B20040009)。此为我国至今唯一一款属于国药准字号的,由益生细菌发酵制备的复方中药产品。3 B3 w$ k4 d" [) b8 g$ X7 i/ k
药效学研究:北京医科大学临床肿瘤学院、山东中医药研究所进行的药效学研究结果表明,扶正散结合剂在抑制肿瘤、降低放化疗毒副作用和提高机体免疫功能等方面有显著的疗效[8-12]。益生细菌发酵前后的扶正散结合剂样品肿瘤抑制率对比试验结果显示,对荷肝癌H22、肉瘤S180小鼠灌胃给药,益生细菌发酵前的样品(即用传统中药工艺制备)均未见有抑瘤作用[13]。而荷瘤后第4天(瘤体已能触及),对荷肝癌H22、肉瘤S180小鼠灌胃给药,经益生细菌发酵的样品均表现出明显的抑瘤作用,大、中剂量组对荷肝癌H22小鼠的平均抑瘤率为52.03%(P<0.001)和33.53%(P<0.05),对荷肉瘤S180小鼠的平均抑瘤率为42.17%(P<0.01)和33.66%(P<0.05)[14]。 " l! q: U% t5 S: m! E' p
临床验证:上海中医药大学附属曙光医院、天津市中医院、济南军区总医院、山东中医药大学附属医院、河南医科大学附属医院、上海第六人民医院、济南第四人民医院、南京市金陵医院、天津市滨江医院和胜利油田胜利医院等10家医院共728例病例(其中阳性对照组230例)的临床验证结果表明,扶正散结合剂抑制肿瘤的总有效率为79.35%(246/310),对放化疗患者升高白细胞的总有效率为90.00%(27/30),对158例配合放化疗治疗的患者几乎均有不同程度地减轻放化疗症状的作用[15-23]。
8 n! u- Q x2 X, b9 P5 ?, d: B( v 目前,我国抗肿瘤的传统中成药共有107个(中国中医药报,2013-12-23,第2版),但经由益生细菌发酵制备的扶正散结合剂与传统的抗肿瘤中成药相比,有着明显的治疗优势。
) [' {! U. P. A0 Y7 S2 国内外同类产品的发展概况
0 W( ]0 i: u9 X4 ?4 F近年来,国外掀起“酵素”热,推崇采用益生细菌(例如乳酸菌),或乳酸菌和酵母菌发酵果蔬等天然食物或药用植物,并将该类产品称之为“酵素(即酶)补充剂”或“酵素营养剂”。例如,日本的“寿酵素”,系由蔬菜、果实、海草、菌类的提取物,经乳酸菌和酵母菌分罐批,分别发酵制备。韩国的“发酵高丽红参”,系由高丽红参提取物经双歧杆菌厌氧发酵制备(参见2007年8月第二届中国北京国际健康产品交易会外商参会资料)。
6 M9 V7 v5 [9 h/ ?2 {' U, s9 ^国外研究发现,用“酵素(即酶)补充剂”养生,可使老年人找回“年轻时光”的感觉,如同“逆生长”;对重症大手术患者辅以“酵素补充剂”,可使手术感染率降低,并发症减少,住院时间缩短。面对“酵素补充剂”的“神奇”表现,有学者预言,“酵素将在今后几十年中彻底变革医学”。酵素类产品在欧美作为食品管理,在日本作为保健辅助食品管理。2014年全球酵素市场规模已超50亿美元,其中食品酵素与人们生活饮食密切相关,发展空间及成长潜力最大,年增长率达7%以上(中国制药网,2015-12-08)。
2 G2 e- h+ V# y2 |, N1 g* B$ M国外这股酵素热自然波及到国内。2011年7月,中国保健协会举办了国内首届酵素类保健食品专题研讨会。2015年12月,中国生物发酵产业协会在京召开了“中国生物发酵产业协会酵素分会”成立大会,由来自全国酵素行业的骨干200余人参会。据科技部门户网站(www.most.gov.cn)报道,南昌大学食品科学与技术国家重点实验室研发的“果蔬益生菌发酵关键技术与产业化应用”项目,荣获2016年度国家科技进步奖二等奖。产品的活菌数达2.8×1012 CFU/g,是国内外同类产品活菌数的5倍以上,产品中短链脂肪酸等活性物质的含量是未发酵果蔬产品的2倍以上。短链脂肪酸普遍被认为对维持人体健康具有重要作用。近三年来该项目直接经济效益达21.38亿元,有力提升了我国果蔬食品在国际上的竞争力。
0 |6 V3 [! l; m7 U, v6 |人们所称“酵素”类产品,其实与我们所称的“微生态中药制剂”是属同源产品。它们都是用益生细菌,或益生细菌和酵母菌将中药(包括果蔬)作为底物的发酵产品。对于用益生菌发酵中药的神奇效果,笔者早在20多年前,从圣宝口服液种种不凡表现,就已经充分领教了。圣宝口服液在华药集团创造了一药对几十种病症(老年病、慢性病、疑难症)同时有显效的神话。“圣宝现象”确实留给我们太多的遐想,太多的迷。如果仅是几例,那可能是偶然,但这样大量的典型病例应该孕育着必然。对于一种超乎常规的现象,学人们自然希望给予一个合理的解释。对用益生菌发酵中药、果蔬所产生的神奇效果,国外学者依据酵素(即酶)对有机体生命活动的重要性,提出了“酵素补充说”、“酵素长寿说”等,试图用“酵素说”来诠释其“神奇”效果,而笔者则更主张用医学微生态理论来诠释。% ]* W: g7 ^' w) N) x1 k
微生态中药制剂和酵素补充剂虽属于同源产品,但二者却有着“等级”区别:' B+ S B6 O1 e2 j
(1)微生态中药制剂的发酵底物主要针对中药,而酵素的发酵底物主要为果疏类。微生态中药制剂的药效基础物质是中药有效成分、经益生菌生物转化后的活性成分,及益生菌代谢的活性产物,产品具有药的属性,有治疗功效,而酵素则仅具有食品或营养食品的属性。
% K) g# `) w. h(2)微生态中药制剂的制备严格遵循生物制药的操作规程:所采用的生产菌种(一种或几种)经严格的选育;菌种在严格的无菌条件下纯种培养和液体(混合)发酵;发酵液经严格的除菌等处理工序;成品制剂须在洁净空气条件下分装。
8 H4 L H0 o! S3 i3 H(3)在微生态中药制剂的制备中,对益生菌发酵(生物转化)的底物,我们也将视野从药用植物延伸到由中医理论指导下组方的中药复方。这样,发展微生态中药制剂对实施我国中药现代化战略就产生了十分重要的意义。. r2 ~% n3 C. v: M$ ^- r7 w0 [" \, G# x
微生态中药制剂与微生物药物也有大不同 微生物药物一般经过严格的提练和纯化,而微生态中药制剂大多不经过纯化处理。微生物药物为提高生产菌种的产率,可以采用多种方法、途径和来源来筛选高单位菌种,但对中药发酵,所选用的生产菌种应有所制约。食品级益生菌既无外毒素,又无内毒素,具有足够保险的安全性。因此,在对中药进行生物转化时,宜选用食品级益生菌来发酵。又根据医学微生态学理论,还应注重选育与人类共生的生理性肠道原籍益生细菌来发酵中药。针对中药有效成分的多样性和复杂性,为了強化对中药的生物转化功能,更宜采用益生细菌组,并宜辅以益生真菌(例如啤酒酵母菌)发酵的多菌种纯种混合发酵技术。
* z3 b1 H) q3 \' ]4 c7 M i微生态中药制剂与微生态制剂也有大的区别 微生态制剂分为益生菌(probiotics)、益生元(prebiotics)和合生元(synbiotics)三类。其中,益生菌类制剂主要关注产品中益生菌的活菌数、在肠道中定殖情况和丰度,而微生态中药制剂则主要关注中药经益生菌生物转化后,产品中活性功效组分和益生菌代谢的生理活性成分。
: [) v, b: d# ?* p9 U$ c3 从医学微生态学的视角,探讨中药制备引入益生菌发酵工艺的必要性
7 Y- V2 N: ~: H4 O, n9 u" j3.1 近年来人体肠道微生物组的研究呈现井喷式发展& k$ m$ A* w( I% ~* f4 i: Y% S
医学微生态学作为新兴的生命科学分支,专门研究宿主与其共生的正常微生物之间互相依赖、互相制约关系的边缘科学,是一门由细胞水平、分子水平正向基因水平发展的生态学。
) J# _" b2 [; R C. f& c近十年来,西方发达国家将人体肠道微生物组的研究作为新一轮科技革命的战略必争“高地”。2008年1月,欧盟启动人类肠道宏基因组计划(Metagenomics of the Human Intestinal Tract,MetaHIT),耗资2200万欧元,确定了人体肠道微生物的330 万个基因,提出了3 种肠型的概念。几乎同时,美国NIH启动了人类微生物组计划(Human Microbiome Project,HMP),耗资1.2亿美元,对300个志愿者全身各部位的微生物进行测序,破解了与人体共生的3000种微生物全基因组。此外,还有日本的“人体元基因组研究计划”(2005年启动),加拿大的“微生物组研究计划”(2007年启动)等。这些计划行动,为深入研究人体肠道菌群奠定了基础,也彻底引爆了该研究领域。据美国国家生物技术信息中心文献服务检索系统(NCBI PubMed)统计的数字表明,自2001年以来在国际主要期刊上发表的微生物组领域的研究论文数量呈现指数式增长,仅2017年发表的有关文献超过7000多篇,其相关研究成果经常占据《自然》《科学》和《细胞》杂志封面,这些顶级杂志甚至专门为其编发增刊。肠道菌群和肿瘤免疫疗法、基因编辑技术等,已然比肩成为生命科学的最热点。' ?" `8 ]0 h5 ^1 B U1 T' V
最新研究发现,人体自身约有3×10 13个细胞,而与人体共生微生物的数量达到4×1013个,总质量约0.2kg[24]。其中,超过90%的共生微生物生活在人的消化道里,主要由细菌组成。此外,还包括古菌、病毒、真菌和原生动物等。人体自身约有两万五千个基因,而与人体共生微生物的基因总数超过人体自身的数百倍之多。其中,肠道微生物基因组(总和)被称为“人类第二基因组”。
, G1 D" `# O' c, K. S7 K& o已经证明,人类肠道微生物群参与多种生物过程,如营养物质的利用和能量储存、抗感染、免疫系统的成熟和功能调节、支持神经内分泌功能等,因此,它们对机体健康状况至关重要[25]。越来越多的研究显示,人类肠道菌群紊乱与糖尿病、心脏病、癌症、肝病、甲状腺病变、肥胖症、过敏、抑郁症和自闭症等病理状态呈现相关性。
* g! t1 e- }: C# X, k3 [2 ]/ T有研究表明,传统中药有效组分的激活需要肠道微生物的参与才能实现。解析健康微生物组与人体互生共利的机制、病原微生物与人体细胞和健康微生物组细胞互相作用的机理、中药药效与肠道微生物组的因果关系、发展基于微生物组的健康维护和疾病治疗与预防技术等,是我国人体微生物组的重要研究内容[26]。) _6 X$ P5 O, n' Y* f# t
为探寻“人类第二基因组”调控机理,研究中药与肠道微生物之间作用机制,中国科学院于2017年12月20日启动了“人体与环境健康的微生物组共性技术研究”计划。项目执行期为两年,投入3000万元人民币。希望通过该中国微生物组的种子计划,弯道超车,强化我国在该领域的话语权,催生一批基于颠覆性技术的战略性新兴产业。
* V1 |' D* ~0 X" T3.2 从肠道正常菌群的作用,探讨中药制备引入益生菌组发酵工艺的必要性9 w" L0 V5 c4 A$ ]2 @
对中药复方制剂的体内代谢研究是阐明中药作用机制的重要途径,也是中药现代化研究的一大难点。据国家现行的《药品注册管理办法》规定,在申报中药复方制剂时,不必提供药代动力学试验资料及有关文献资料。因此,传统中药制剂不论在研发、申报阶段,还是在产品上市后,人们都很少考虑人体内源性环境对中药化学成分的影响。0 @/ _8 G; o/ W% y2 |( l
中药是与化学药物迥然有别的复杂药物体系。它作用于人体时,响应的是多维非线性的复杂效应。与化学药物不同,传统中药制剂是个多组分的复合药物,其中,既有高分子、小分子化学物质,也有大分子的结合物。传统制备的中药制剂可能是生理活性成分,也可能是前体药物,或二者兼而有之。中药的功效物质不等于生理活性物质。中药口服制剂摄入机体消化道后,其中,有的组分是以其原形通过胃肠道黏膜屏障进入体内循环,被宿主直接吸收利用;有的则在肠道内,经肠道生理性正常菌群和/或内源性酶代谢活化后,以其代谢活化物的形式通过肠道黏膜屏障,被宿主吸收利用;有的则直接为肠道正常菌群利用,以调节肠道内微生态结构;也有的则被筛分舍去,作为废物随粪便排出体外。! f6 w) s: |3 w# X0 }
因此,传统的中药口服制剂要表现出临床效果,往往取决于两个方面:一是中药本身,二是患者本身。第一方面是指该中药制剂是否具有能体现临床效果的功效成分组,第二方面是指患者的肠道菌群能否有效地代谢、吸收和利用这些功效成分组。而后者,在相当程度上取决于患者自身的肠道微生态平衡状况。
! g, j( C: M5 h5 H4 i+ }问题是,健康人不吃药,而生病的人、久病的人往往存在肠道微生态失衡。尤其是老弱多病患者,存在营养风险的重症患者,大剂量抗生素使用者,大手术后康复期患者,或放化疗肿瘤患者,他们机体肠道的微生态往往是严重失衡的,这又严重制约了患者机体对所摄入中药功效物质的生物利用度,从而影响中药疗效的充分发挥。这是一个不应该被忽视的矛盾,但却被我们长久地忽视了。对传统口服类中药制剂这个短板,在我们研发现代中药时应加以格外关注。" @( C% ^: T M- a" n# l# R" ?* C
为克服患者因肠道微生态失衡而制约中药疗效发挥这弊端,我们根据仿生学原理,在中药生产中引入益生细菌等有益微生物发酵工艺,把原本发生在人体肠道内由生理性益生细菌或其酶对中药功效物质的化学结构的修饰和活化作用前移到体外,在生产制备中完成。依据医学微生态学理论,将现代生物技术与传统中药制备工艺无缝对接,取长补短,或可在现阶段走出-条切实可行的中药现代化之路。* k9 m0 d7 d C
4 关于中药制备引入益生菌组发酵工艺作用机理的讨论
# [1 x& v6 m4 ?, J: I, I) r中药制备结合益生细菌等有益微生物发酵,不是简单地将各种物料机械地混合,而是将中药提取物作为底物,用益生细菌等有益微生物进行发酵。因此,所产生的效果决不仅仅局限在简单数学概念上的1加1的叠加作用。其作用机理主要表现在两个方面,一是生产菌株或其酶对中药的作用;二是中药对生产菌株的作用,也包括二者进一步的相互作用。0 r2 \2 d; b6 \. C7 Y" f
4.1 从肠道正常菌群对中药功效成分的代谢作用来讨论
: P5 _4 l* h. n/ S( H" F——中药结合益生菌发酵工艺,试图提高患者对中药功效物质的生物利用度9 y# |( k5 _* U5 z/ C) O
人体肠道菌群作为“内化”了的环境因素,提供人体本身不具备的酶和生化代谢途径,催化包括中药在内的异源生物质体内代谢反应。因此,肠道菌群被视为药物肝脏代谢的重要补充或拮抗,而机体的代谢,包括对药物的代谢,实际上是机体自身和其共生的肠道微生物组活动的整合。肝脏往往使药物氧化或形成结合物,而肠道正常菌群往往使药物还原或使结合物水解。在肠道正常菌群的作用下,药物分解,分子量减小,极性减弱,脂溶性增强。事实上,肠道正常菌群通过产生不同的酶对药物的代谢能力,在许多方面已超过肝脏[27]。' \% @" t% G6 R$ @; G) ]7 w
糖苷类化合物是中药制剂中一类重要的功效物质,在自然界广泛分布,如200多个科目的植物中含有黄酮苷。苷又称配糖物,是由糖或糖的衍生物的半缩醛羟基与非糖物质(如醇类、酚类、甾醇类等)中的羟基缩合而成的缩醛型化合物。其中,非糖部分称为苷元或配糖体。苷类的药效由苷元决定。当苷元与糖结合后,理化性质发生改变。糖是极性化合物,非糖物质与糖结合后生成的糖苷极性增大、脂溶性减小,从而影响了它们的药代动力学过程。9 P6 o9 k5 \) F8 \5 c, w) n z$ P
20世纪90年代初,日本学者小桥恭一[28-29]报道,大黄、番泻叶中发挥泻下作用的番泻叶苷注射失效,对没有肠道细菌的无菌动物也完全无效;芦荟中芦荟苷同样也起泻下作用,若使无菌大鼠感染人的肠道代谢菌后,结果大鼠表现出剧烈的腹泻;研究证明,番泻苷和芦荟苷不能被胃酸、胆汁和消化酶所分解,而是在消化道下部经肠道菌分解酶的作用,转化成相应的苷元,才产生出泻下作用。甘草酸又称甘草酸苷,其钾盐或钠盐有甜味又称甘草甜素,是甘草中最重要的功效成分之一。甘草酸由甘草次酸与2个分子葡萄糖醛酸结合而成,口服后并不是以原形被吸收,而是其含糖部分在肠道菌作用下被切去,形成苷元甘草次酸,才被吸收入血并发挥作用。若将甘草酸注射入血,在体内无法形成苷元,只有随胆汁排到肠道,由肠道菌分解成甘草次酸后再次入血而发挥药效。其他如黄芩苷、芍药苷、栀子的京尼平苷等也有类似的结果。小桥恭一研究了肠道菌群对系列苷类物质的代谢作用后指出,糖苷类化合物是天然的前体药物(prodrugs),其药效的发挥依赖于肠道正常菌群酶的代谢作用[30]。 6 N( `" K* x/ K$ q
人参皂苷是人参的主要功效成分,目前已分离并鉴定的有100余种。人参皂苷属于三萜类皂苷,有两类结构:一类为齐墩果烷型五环三萜皂苷,其皂苷元为齐墩果酸,如人参皂苷RO。另一类为达玛烷型四环三萜皂苷,绝大多数人参皂苷属于此类,按其皂苷元不同又分为两类,一是20(S)-原人参二醇类(PD),如人参皂苷Ra1,Ra2,Rb1,Rb2,Rc,Rd,Rg3和Rh2等;二是20(S)-原人参三醇类(PT),如人参皂苷Re,Rf,Rg1,Rg2和Rh1等[31]。一般认为,人参皂苷Rb1,Rc,Rd,Re,Rg1等是前体药物,口服后经肠道菌群代谢转化为低极性的人参皂苷,如Rg3,Rh1-Rh4,Compound K,Rg5,Rk1-Rk4等后,才被吸收入血发挥其生理活性[32]。陈昕等[33]通过离体厌氧培养人肠道菌和大鼠肠道菌对人参皂苷Rb1的代谢产物的动力学变化研究后认为,肠道菌代谢人参皂苷Rb1的可能途径为Rb1→Rd→G-F2→Compound K(C-K)→20(S)-Ppd(PD),其中G-F2和C-K分别为Rg3和Rh2的同分异构体。
5 t6 y* o' M+ e+ H+ }" e5 g天然大豆中大豆异黄酮主要以糖苷形式存在,其中占含量优势的是大豆苷和染料木苷,而糖苷形式的大豆异黄酮没有生理活性。大量的医学研究表明,肠道细菌对大豆异黄酮在宿主体内的降解和利用起着关键的作用。Marotti等[34]研究发现,5种人源双歧杆菌均能将大豆苷、染料木苷代谢为相应的大豆苷元、染料木素,这两种苷元为弱雌激素样活性物质;其中约70%的大豆苷元再被肠道菌还原为双氢大豆苷元,最后形成稳定的雌马酚被肠黏膜吸收。雌马酚只能由肠道细菌特异性产生,与大豆苷元相比,其与雌激素受体结合的亲和力、抗氧化活性、抗前列腺癌作用更强,而在血浆中的清除速率更慢。因此,大豆异黄酮仅是其苷元及代谢终产物雌马酚的前体药物,其生理活性更多的是通过雌马酚来实现的[35]。5 ?3 p% T- n7 v, a3 i
芍药苷具有抗炎、镇痛、免疫调节及抗原发性肝癌等作用,口服吸收率极低,需由肠道细菌分泌的β-葡萄糖苷酶水解,转变成其相应苷元后才能发挥其生理作用。在Caco-2细胞上的转运研究发现,芍药苷的生物利用度比其苷元低40倍[36]。) A( i1 v& |7 ?8 Z
国内外学者对肠道菌生物转化天然植物中苷类化合物进行了大量的基础性研究,进一步证实了小桥恭一关于植物中糖苷类化合物是天然前体药物的论点,并比较清楚地阐述了该类化合物在体内的药代机理。一般认为,大多数中药是通过口服在消化道吸收后而发挥局部或全身作用的。因此,脂溶性扩散是药物在消化道内跨膜转运的主要方式。但大多数苷类化合物亲脂性低,不易转运到靶部位,而由特异肠道菌群分泌的酶水解为苷元后,脱去糖基,极性减小,脂溶性增加,使其在消化道内的吸收得以实现。苷元经小肠吸收入血液循环,发挥其药效作用。而肠道菌将苷类降解为苷元的同时,获得了苷类的糖,作为自我繁殖的碳源,这正是肠道菌和宿主共生带来的双赢。研究证实,黄酮类、黄酮醇、黄烷酮类、香豆素类等化合物均是经过肠道正常菌化学修饰后,才发挥其生理活性作用的[37]。越来越多的证据表明,中药中的前体药物被人体肠道正常菌群修饰、活化后发挥其保健或治疗功效,这可能是中药的一个重要药理机制。
- d" w0 X* Q+ j 试图提高患者肠道微生物组对中药功效物质的生物利用度,是我们在设计口服类中药制剂的生产工艺中引入益生菌发酵技术的笫一个期望值。 X( ~; P0 z+ x7 h2 I
4.2从个体肠道微生物组的多样性来讨论* A! p+ W! F; B1 X" _0 Y
——中药结合益生菌发酵工艺,试图减小患者对中药功效物质代谢的个体差异性. G$ z* `$ K. ]5 c9 \- e
诺贝尔奖获得者里德伯格把人体称为“超级生物体”。因为,与人体共生的微生物群体数量十分巨大(4×1013),并陪伴终生。其数量与人体自身细胞数大致相当,但它们编码的基因数量超过人体自身基因数的几百倍之多。其中,超过90%的共生微生物生活在人的消化道里。科学家们已经意识到,人类基因组并不能完全解释人类疾病与健康的关键问题。有研究表明人类遗传基因对我们的寿命贡献率只占到16%,而大部分的差异归结于其他因素,如人们的居住地、生活方式等[38]。- Y) k5 x: w& |( Q+ k! v
人类肠道是个复杂的、动态的生态系统。研究发现,每个个体肠道内的菌群比例,种类多少是一组类似指纹般的档案。在不同年龄段的健康人群间;不同饮食结构,生活习惯、地理环境人群间;健康、亚健康和患病人群间,以及在患病人群间,他们肠道菌群构成存在着个体差异,有的情况下这种差异性很大。中药口服制剂是高度依赖肠道菌群而发挥作用的一类药物,而这种个体间肠道菌群构成的差异性,将直接导致其对中药制剂中功效物质代谢的差异性。
5 g& j4 W; P5 c f( a新生儿肠道是无菌的(胎粪无菌)。自然分娩,母乳喂养婴儿,出生后第2天双歧杆菌的量迅速增长,第6~8天已建立起双歧杆菌占绝对优势的菌群,粪便中双歧杆菌占细菌总数的90%以上,为1011~1012个/g湿便[39]。随着年龄的增加特别是到了老年,人体的肠道微生物组成与其成年和婴儿期有很大差异。首先,老年性肠炎会经常发生,肠道微生物的多样性下降,特别是类杆菌、普氏菌、双歧杆菌等下降明显,而肠杆菌、葡萄球菌、链球菌和白色念珠菌等则会上升。
0 V# M d3 l! k6 U人类肠道微生物组的菌群构成,不仅随年龄变化,更受到饮食结构,生活习惯、地理环境的制约。以色列Weizmann科学研究所的研究团队,将以色列1,046位成年人(包括什肯纳齐、北非、也门人、塞法尔迪、中东后裔等)作为受试对象,分析他们血液、粪便样本,釆集他们饮食习惯、生活方式、服用药物等信息。在比较受试对象的遗传信息,以及各自肠道微生物的多样性之后,研究人员发现,饮食、生活方式是影响肠道微生物组成的最主要因素,而人类遗传基因对肠道微生物组成的影响只有约2%[40]。
+ @" e5 _; ~8 Y' w, R+ n如同血型,人类的肠道微生物组也分“肠型”。欧洲分子生物学实验室(EMBL),以及国际MetaHIT联合会的研究团队,通过研究4个国家不同人群的肠道微生物(利用Sanger测序,受试人群粪便DNA样品进行测序),在比较他们的饮食习惯、遗传背景、种族、性别、年龄、体重系数等后,提出了人类肠道微生物组的“肠型”划分概念。分为3类:拟杆菌类、普氏菌类和瘤胃球菌类。拟杆菌属类擅长于分解碳水化合物,所以这种肠型的人相对不易发胖;普氏菌属类擅长于分解肠道黏液,这种肠型的人会有肠道疼痛;而某些瘤胃球菌属类有助于细胞吸收糖分,使体重增加。研究发现,肠型和遗传背景、种族、性别、年龄、体重系数无关,而与长期的饮食习惯相关[41]。# U: t: P! E1 b B
2015年11月4日,由全国智能化养老科技信息研究中心主办的“中国人群肠道菌群结构与健康研讨会(北京)”上,发布了“全年龄段中国人群肠道菌群结构及其分型图谱”。该项研究历时两年,据对全国18省市自治区5000余份0岁-100岁健康人群粪便样本,以及1000余份慢性病人群粪便样本分析,将国人肠道菌群结构分型为10种趋向,即:“健康婴儿趋向、健康幼儿趋向、健康少年趋向、健康青年趋向、健康中年趋向、百岁老年趋向、亚健康趋向、疾病I趋向、疾病II趋向和疾病III趋向”。这项研究成果由国内科研院所及社会机构协同完成,为基础医学研究及临床应用奠定基础,并对国人精准健康管理及疾病预测、预防具有重大意义(见:2015年11月09日,新浪健康)。! O7 a2 i* D3 Z0 ~8 L+ W8 d
虽然人类的肠道微生物组极具个性(呈现复杂的、动态的多样性),但对健康人群而言,也有共性可循。内蒙古农业大学张和平研究团队,历时3年,横跨我国9个省份和自治区,对来自汉族、白族、蒙古族、壮族、维吾尔族、哈萨克族和藏族7个民族的20个健康年轻人群(共计314例,年龄范围为18-35岁)的粪便样品,运用二代高通量测序技术和多元统计方法,分析他们的肠道菌群结构特征。发现在所有314例受试的健康年轻个体中,都拥有在肠道内可发酵产生短链脂肪酸(SCFAs)的9个细菌属,它们分别是厚壁菌门的Phascolarctobacterium、Roseburia、Blautia、Faecalibacterium、Clostridium 、Subdoligranulum、Ruminococcus和Coprococcus属,以及拟杆菌门的Bacteroides属,而短链脂肪酸普遍被认为对维持人体健康具有多种重要的生理作用。据此,研究人员提出了“功能性核心类肠道菌群(Phylo-functional core of gut microbiota)”的概念,将可在肠道中发酵产生短链脂肪酸(SCFAs)的细菌属定义为健康人群肠道微生物组的基石菌群[42]。; d5 o) C0 F! [' u; b
我们知道,老弱多病者,存在营养风险的重症患者,大剂量抗生素、激素、免疫抑制剂的使用者,大手术或放化疗肿瘤患者,或手术后康复期患者,他们机体肠道的微生态往往是失衡的,或严重失衡的。据张和平研究团队提出的“功能性核心类肠道菌群”的概念,所谓肠道微生态失衡,应该是肠道内功能性核心类肠道菌群的丰度剧降,甚至缺失。根据仿生学原理,把原本发生在机体内的由肠道正常菌群对中药功效成分的代谢活化作用移到体外,在生产制备中完成。中药口服制剂经益生菌发酵“预制”后,有可能使患者摆脱由于其肠道微生态失衡而导致的功能性核心类肠道菌群失势或缺位。
! R0 c! ~$ R$ ]/ a+ O: a! {试图减小患者个体肠道微生物组对中药吸收、代谢、利用的差异性,是我们在设计口服类中药制剂的生产工艺中引入益生菌发酵技术的笫二个期望值。
8 H5 y3 @& W8 Y9 [5 d$ _* l/ a& ?应该说明的是,中药口服制剂服用后影响个体血药浓度因素,还有个体脏器中代谢酶基因多样性和中药制剂本身成分含量波动两个方面。不同个体脏器的药物代谢酶的含量和活性有差异,日本学者研究发现,对药物代谢的个体差异约为30%左右。又因传统制备的中药制剂实际上是生药材的粗提物,其成分含量随药材和工艺控制等因素波动,制剂生产批次间的成分含量上下相差可达数倍。日本汉方药规定,可在控制指标的中心值的上下50%浮动[43]。
. H3 ?8 x* j0 K% X V4.3从中药多糖、多酚类等物质对肠道正常菌群的益生元作用来讨论
. r/ v3 i1 x0 m( s. \0 y——中药结合益生菌发酵,试图促进生产菌株的生长、繁殖,丰富产品中活性代谢产物的含量
! Z! }7 O ?: k+ k b益生元的作用正引起越来越多的关注。在20世纪90年代,Glenn Gibson和Marcel Roberfroid首先引入了这一开创性的概念,强调饮食在调节肠道微生物群中的重要性及其与人类健康的关系。随着宏基因组测序技术、转基因组和代谢组等技术的应用,人们对肠道微生物群的了解日益增长,发现肠道生态系统是一个非常多样化,高度个体化,但功能保守的生态系统。为适应我们对肠道菌群的认识,以及其对人类健康的重要性,益生元概念也随之不断发展。
2 d6 l9 A$ f4 h8 w& ]) o2016年12月,国际益生菌与益生元科学协会(ISAPP)发布共识声明,再次更新了益生元的定义和范围。对益生元的新定义是:“能够被宿主体内的菌群选择性利用并转化为有益于宿主健康的物质”。新的定义扩展了原先益生元的概念,包括可能的非碳水化合物物质,可应用于胃肠道外的身体其它部位,并且益生元的类型不再仅限于食物[44]。根椐ISAPP对益生元的新定义,益生元-可以被宿主体内微生物选择性利用的物质,分别可以是:碳水化合物类,如低聚半乳糖(GOS)、低聚果糖(FOS)、大豆低聚糖、低聚木糖(XOS)、母乳低聚糖等,和一些易被发酵的水溶性的膳食纤维;非碳水化合物类,如共轭亚油酸类(CLAs)和多不饱和脂肪酸类(PUFAs),及酚类和植物化学物质。+ |, F1 s4 Q4 N+ {. J' U
碳水化合物,尤其是多糖、低聚糖,在中药及其水提物中广泛存在,而这些碳水化合物的功效,如免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、降血糖、抗炎症等已得到实验验证。由于人类基因组编码的水解酶非常有限(至多17:8或9种)。中草药中大多数的碳水化合物,在口服后并不能被机体直接水解,但人体肠道微生物组编码的碳水化合物酶类(CAZymes)却有成千上万种,如拟杆菌编码CAZymes的有3976 种(平均每个基因组编码137.1种),厚壁菌编码的CAZymes有4119种(平均每个基因组编码39.6种)。肠道微生物组凭借拥有的巨量碳水化合物酶类,能发酵、利用碳水化合物的范围十分广泛,从中药多糖、低聚糖,及糖苷和多种单糖,例如:菊粉、纤维素、抗性淀粉、果胶、低聚果糖、纤维低聚糖及单糖。按功能划分,肠道微生物组编码的CAZymes可分为4种类型:糖苷水解酶、多糖裂解酶、碳水化合物合酶及糖基转移酶。它们对中药中碳水化合物降解涉及不同的路径和分子机制[45]。
) L9 T( \9 s% h6 ~糖类发酵是肠道微生物的核心活动,提供结肠能量和碳源的再利用。中药多糖经肠道正常菌群酵解,最终生成短链脂肪酸(SCFAs),被肠道上皮细胞吸收。SCFAs大多数是呈电离状态的,须经特异的转运子转运入机体。短链脂肪酸普遍被认为对维持人体健康具有多重重要作用。例如,充当肠道上皮特殊营养和能量组分、保护肠道黏膜屏障、降低人体炎症水平和增强胃肠道运动机能等[42]。2 {+ [, g. D9 ^* U
中药多糖是天然的益生元,它们对肠道菌群的抑制与促进作用往往是同时发生的,这是中药与菌群以及宿主相互作用的结果。中药多糖被正常肠道微生物发酵、利用,并与致病菌对环境与营养存在竞争。正常情况下,肠道致病菌被抑制[45]。, g. U* {" P6 Z4 f( p! q5 F
植物多酚又称植物单宁,是分子中具有多个羟基酚类植物成分的总称。植物多酚在自然界中的储量非常丰富,其含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素。由于植物多酚具有独特的功能结构,使其具有了一系列的生物学活性,例如:抗辐射、抗氧化、抗菌、抗病毒、防过敏等,并有研究证明,有防治心脑血管疾病、骨质疏松、肥胖、糖尿病等方面的功效。近年来,人们对多酚物质抑制人类病原微生物给予高度的关注。植物多酚对霍乱菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌等常见致病细菌有很强的抑制能力,而且在一定的抑制浓度下不影响动植物体细胞的正常生长[46]。
4 C6 `; v; }+ s8 T/ I9 I进-步研究表明,植物多酚、多糖及膳食纤维具有益生元活性的作用,可以增加Akkermansia,Bifidobacteria,Lactobacillus,Bacteroides,Prevotella的丰度,抑制Firmicutes,降低肠道中Firmicutes/Bacteroidetes比例[47]。越来越多的证据表明,中药通过对人体肠道正常群菌作用(益生元样作用)来发挥其保健或治疗功效,这可能是中药又一个重要药理机制。$ d6 I3 q/ `' C) x2 t% o
试图利用中药多糖、多酚类等物质的益生元作用,促进生产菌株的生长、繁殖,丰富产品中活性代谢产物含量,是我们在设计口服类中药制剂的生产工艺中引入益生菌发酵技术的笫三个期望值。2 m! D: M$ ]0 S8 i
4.4 有关中药制备结合益生菌混合发酵工艺作用机理和意义的讨论
: }' ]6 X& A7 N2 ^" R/ r! i微生物学自19世纪晚期创建以来,科学家们几乎全部致力于单一菌种微生物的纯种培养,这导致了我们对微生物世界的局限和偏见。近年来,学界呈现出对纯种混合培养模式高度关注的新趋势,这为我们了解微生物生态、共生、病理等领域开辟了一条新途径[48]。工业微生物组的纯种混合培养模式是现代微生物发酵工业中的前沿研究领域。
3 n1 F/ N/ ~; y中药制剂是一种多组分药物。微生物生命活动的新陈代谢是在其特定酶的催化下,在常温、常压和适宜的pH条件下,极其迅速地进行的。不同的微生物具有不同的酶系,采用多菌种混合发酵使系统里酶系多样化,并互补,以应对成分复杂的中药,使对其的生物转化更有效。乳酸菌与酵母菌混合发酵工艺,可产生丰富的酶类,再辅以相应的酶制剂可使植物组织内的功效成分及营养成分如多糖、蛋白质、微量元素等充分降解、释放和利用,可望提高中药生产对中药材的综合利用率。% `$ |( T: b+ i
事实上,中药制备结合乳酸菌与酵母菌混合发酵工艺,还具有多重的作用和意义:乳酸菌(兼性厌氧菌或耐氧性厌氧菌类)与酵母菌之间有良好的共生基础。采用两者混合发酵可充分发挥它们之间发酵的协同性和互补性,互相促进生长繁殖,缩短发酵时间,加速有益代谢产物积累和产生丰富的风味物质[49-53]。从发酵条件分析,两者混合发酵可以利用乳酸菌酵解糖产生乳酸,创造发酵液酸性条件,以适合酵母菌发酵(酵母菌最适生长pH为4~5)。而酵母菌在有氧和无氧条件下代谢糖所产生的大量CO2气体起到鼓泡和搅拌的作用,以带动乳酸菌的深层液体发酵。从代谢角度分析,酵母菌对乳糖的分解作用极弱,而乳酸菌可将乳糖分解成葡萄糖及半乳糖供酵母利用,加速酵母菌的生长繁殖,缩短发酵时间。另外,两者混合发酵还为中药产品提供了丰富的营养性代谢产物、口味成分和风味成分,并实现互补和强化。
' G( j( E9 X d1 I* h& \) i微生物支撑着现代工业生物技术的主体,工业生物技术的升级和颠覆性生物技术的发展,需要微生物群体(组)发酵理论指导。工业微生物组通过发展混合菌群发酵、转化和生产技术,将提升传统发酵过程诸如酿造和食品发酵行业的效能和产品品质。研究传统发酵过程中的微生物组的动态结构与功能,揭示微生物种间、群落间及其与环境因子间的相互作用方式和协同进化机制,研制替代并据此构建传统发酵的合成功能菌群,为传统发酵产业向现代发酵工艺升级改造提供理论技术支撑和优质微生物组资源,是实施“中国微生物组计划”的一项重点工作[26]。
/ z: T: F' g- [8 C8 @3 H试图充分利用中药材,提高对其功效物质及营养组分的利用率,并制备成易为患者机体吸收、利用的药物形式,是我们在设计口服类中药制剂的生产工艺中引入益生细菌(如乳酸菌等)和益生真菌(如酿酒酵母菌)混合发酵工艺的总体目标值。6 J Q+ X" n% y4 G* f( u. x
5.发展微生态中药制剂,走不一样的中药现代化之路
# y+ P7 Z* E7 ^$ A* \5.1.发展微生态中药制剂的临床意义
0 {' J" X4 J* ?' X9 Y& W5.1.1微生态中药制剂与传统的中药口服制剂相比,具有起效加快、疗效凸显、口感改善,且用药安全等优势。其功效既优于微生态制剂,也优于传统的中药口服制剂,是集传统中药制剂和微生态制剂的双重功能于一身的21世纪人们崇尚的营养性、功能性治疗药物。* R: g) o+ \9 d1 x2 K
5.1.2微生态中药制剂,由于在其制备中引入了益生菌发酵工艺,中药的功效物质在生产制备中被预先活化。从而,使药物起效时间较传统中药大为提速,且疗程也可望缩短。8 l( x( c- M& [+ h. H) Q$ d* u
5.1.3微生态中药制剂具有药物治疗和营养的双重功效。中药经益生菌发酵,极大地丰富了中药产品的营养结构。益生细菌等有益微生物的发酵液富含短链脂肪酸、乳酸、B族维生素、氨基酸、核酸、生物素、微量元素、菌体细胞物质等营养性代谢产物。
% V; D- Y d- {% L9 I& o9 Z临床营养支持是现代临床治疗学中不可缺少的重要组成部分。它在免疫调控、减轻氧化应激、维护胃肠功能和结构、降低炎症反应、改善患者的生存率等方面起着重要作用。当机体遭受打击,如感染、大出血、创伤、大手术等后,将发生以高代谢为特征的应激反应,静息能量消耗增加,氧耗增加,分解代谢大于合成代谢,体重呈进行性下降。这种高代谢状态是神经内分泌反应和体液因子共同作用的结果。对危重症患者来说,其肠内营养的药理作用远远大于营养的生理作用。对于有营养风险的患者,结合合理的营养治疗对于提高临床治疗效果、减少并发症,缩短住院时间、促进疾病康复和降低住院费用等方面具有重要的作用。根据临床营养干预对促进患者治疗和康复的重要作用,2010年8月卫生部颁发了《营养改善工作管理办法》。
5 t. t2 N5 [/ g5 D' g5.1.4改善中药的口感和风味。乳酸菌和酿酒酵母菌在代谢过程中,产生多种口味成分(如乳酸、乙酸、柠檬酸等有机酸),多种风味成分(如异戊醇、β-苯乙醇等高级醇)以及有香味的酯类(如乙酸乙酯、乙酸异戊酯和乙酸苯乙酯等)[54]。它们有效地改善了传统中药产品的口感,一改中国的一句千年老话:“良药(中药)苦口”成“良药适口”。, k& M ~7 m# {# i
5.1.5延长产品的有效期(或保质期)。产品富含乳酸、细菌素等抑菌物质,且呈弱酸性。故微生态中药制剂制备中无需添加防腐剂,也能大为延长产品的有效期(或保质期)。如圣宝口服液中乳酸含量不低于0.5%,pH为 3.5~5.0。
) V8 ^4 D" G, M0 D微生态中药制剂对于肠道微生态失衡的老弱多病患者,存在营养风险的重症患者,大手术康复期患者和放化疗肿瘤患者,尤其具有重要的临床意义。0 v. p* V. W6 S
5.2发展微生态中药制剂的现实意义和战略意义
% k7 R: X+ @0 J0 X发展微生态中药制剂具有重要的现实和战略意义。如《中国药业》杂志编辑部对笔者撰写的“试论微生态中药制剂”系列论文所配加的“编后”中所评述:“微生态中药制剂是微生态学、微生物学和营养学等学科理论在中医药学领域的延伸和应用,是在我国中药现代化进程中的一种有益尝试。积极开发和推广微生态中药制剂,或许在现阶段可望探索出-条切实可行的中药现代化路线图。”积极发展微生态中药制剂“对于创新传统名优中药的二次开发思路、合理利用中药材资源、促进中药现代化进程等具有重要的意义。[3]”
& U/ m. Z8 m3 U/ I: e0 ?5.2.1微生态中药的益生细菌发酵工艺是项共性技术
- H# L7 ?& T9 l) v2 g) r; q微生态中药的益生细菌发酵工艺是一项共性技术。共性技术是指在多个领域内已被普遍应用或未来可能被普遍应用,其成果可被共享并对整个产业或多个产业产生深度影响的一类技术,其特征是超前性、共享性、集成性和社会效益性。科学家在《Science》、《BMC Biology》等杂志上发表论文,称肠道微生物群落是与它们的宿主共同进化的,并且受到宿主食物和环境的强烈影响[55-56]。可以认为,正是由于人类肠道微生物组与人类共同进化,从而使人类肠道的生理性正常菌群获得了对中药的酵解能力或潜质。现将这些益生菌经过选育后,放置到更加严格的生产环境中对中药提取底物进行发酵,它们对中药的生物转化作用只会更加强化。这一论点,也为笔者20多年来对微生态中药制剂的实践所验证。
, Q* r7 z; ?1 n/ X2 C微生态中药的益生菌发酵工艺具有普遍的适用性和广泛的实用性,可以模块复制式地引入到中药复方制剂、药用植物提取物或其有效部位产品的生产中。根据中药的属性和类别,可分别以食品级(包括饮品)、医院制剂、国家级中药新药以及中药兽药或饲料添加剂等各种类别,在多层面、多方位上开发和推广微生态中药产品。1 K" H/ b" u7 x
5.2.2 可望对传统名优中药实现“批量式”二次开发
7 Q3 W" W, W% l% i7 B7 S对传统名优中药二次开发是实施中药现代化战略的一个重要组成部分,是站在“千年”历史巨人的肩膀上起步,投资风险低,产出高。因其经济效益和社会意义重大,被多次列入国家多部委的中长期产业发展规划。但迟至今日,对传统名优中药的二次开发尚未取得具有全方位意义的突破性进展。6 [& N/ v- w! @% b$ ~/ h
对于传统中药制剂,需要研究或改进的地方可能很多,如需要明确药效基础物质和作用机理,需要提高质量控制标准、改进剂型,甚至希望改善口感等。但药品的疗效是硬道理,对传统中药所有的改进或开发都应以提高药物的疗效为“终极”目标,这也应是对传统名优中药进行二次开发的主攻方向,是主要矛盾。
$ c: p0 }8 a0 k. M在传统中药生产中引入益生细菌等有益微生物发酵技术,有望对传统名优中药实现“批量式”二次开发。经益生细菌等有益微生物发酵制备的微生态中药制剂,较原传统中药制剂至少可望具有五方面的优势:(1)药物生物利用度提高;(2)药物代谢的个体差异性减小;(3)产品的营养结构更富有层次和趋于合理;(4)产品的口感改善;(5)产品的有效期(或保质期)延长。
; E j9 K% j" i; _我们开发传统名优中药的微生态中药制剂,其中,遵循名优中药的处方,确保“原汁原味”是基础,结合益生菌发酵的创新工艺是手段,通过现代生物技术手段促使传统名优中药发生质的飞跃是目的。其实,这也是我们应该如何尊重历史,尊重实践,如何应用历史唯物论的观点来正确看待有千余年应用历史的中医经方、验方,以及对中医经方、验方如何在继承的基础上创新和发展的方向性问题。大力发展微生态中药制剂,可望全面提升中药产业水平,给我国传统中药产业带来革命;可望创建一个拥有我国自主知识产权、具有国际话语权的战略性新兴医药产业群。+ M) e( c: P4 }2 g+ m# B
5.2.3可望提高中药生产对中药材的综合利用率, s3 D4 f4 g2 w U$ {$ c: y
中药材资源如同石油资源一样,属于我国战略性资源,保护和科学有效的利用我国中药材资源是一项长久国策。为此, 2015年4月国务院12个部委联合颁布了国家首个《中药材保护和发展规划(2015-2020年)》。如何提高中药生产对中药材的综合利用率是一项具有战略意义的研究课题。+ }+ O5 j5 R1 n/ C; T7 j
药用植物的功效成分一般是植物的次生代谢产物。在传统的中药制剂生产中,对药用植物的功效成分主要采用水提和醇提的方法。传统的药材提取工艺存在两大缺陷:一是热敏性功效物质在热提时,容易损失或被破坏;二是对植物细胞壁破壁不充分,影响对其功效物质的提取率。另外,在传统的中药制剂生产中,药用植物的初生代谢产物,如多糖、蛋白质等营养物质被视为杂质,要被剔除,这对原药材是很大的浪费。此外,中药企业产生的中药提取废渣又是一个十分棘手的固废问题。据中国中医科学院副院长黄璐琦介绍,仅2007年全国中药渣的年排放量就达3000万吨(中国中医药报,2013-12-09,第1版)。目前,对中药提取湿废渣传统做法是:掩埋、焚烧或露天堆放。也有采用高温发酵法将中药提取废弃物制成有机肥,但此法投资费用极高。年处理中药提取废弃物15万吨,生产有机肥基质15万吨,需投资14500万元(见“我国中药提取废弃物环保处理获重要进展”一文,新华网,2012-05-17),即若要将年排放量3000万吨的中药提取废渣制成有机肥,约需投入近290亿元。而在中药生产中引入益生细菌等有益微生物发酵工艺和酶法等现代生物技术,可望提高中药生产对中药材的综合利用率和延长中药制备产业链。 r! }0 c& u( E" V
中药制备结合益生细菌等有益微生物发酵技术的一个重要意义,是将中药制备延伸到采用物理、生物转化两种方法:一则,对中药功效物质的活化作用前移到生产制备中完成;二则,在发酵工程中,药用植物的营养成分,如多糖、蛋白质等,经过酶法水解后便成为生产菌种生长、繁殖所必需的碳源和氮源,而被有效利用。
2 y* i6 n8 T" p/ n) m! Z4 D; \另外,对于药用植物提取,若革除传统的“醇提”工艺,而釆用植物细胞“酶法破壁”或“低温物理破壁”技术,可望一举三得:(1)采用低温植物细胞破壁技术,可望提高对中药功效成分的提取率,提升产品功效;(2)若革除中药提取中的“醇提”工序,为饲用中药提取废渣创造了先决条件,可望实现“无固废化”中药生产,和増加中药产业附加值;(3)提高中药生产对中药材的综合利用率,促进中药制备科学有效地利用我国宝贵的中药材资源。 ]" @- ?4 n, j$ l8 Y* ~! X+ A% Y
6 结语; I1 k4 A. ^4 V" W4 R
微生态中药制剂是在继承发扬中医药优势特色基础上,利用现代生物技术,通过理论创新,中药制备工艺创新后开发的一类生物转化中药,具有新型的现代生物药物特征。
. ?/ s+ G% K7 k4 [' U C笔者深信:在未来的二三十年中,中药的微生物转化必将成为中药现代化的一个重要发展方向。微生态中药制剂由于其临床疗效凸显,必将成为现代中药中不可或缺的组成部分。
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作者简介: 黄叶(1946-),男,高级工程师,曾在石家庄华北制药集团、海南省医药总公司、山东三株药业集团等单位长期从事技术工作。( d+ E- W: ]. ]/ ?' q, @8 }
通讯地址:河北省石家庄市煤机街55号6-3-402室 邮编:050013
& L; @2 O1 W' M) P0 q1 X% z 电话:0311-86042768 Email:huangye2003 @163.com 0 ~$ p2 }2 R ?9 b! V
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