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中药有几千年应用历史，中药炮制是中医用药的特色之一。中药炮制是根据中医药理论，依照辨证施治用药的需要和药物自身性质，以及调剂、制剂的不同要求所采取的古老而又年轻的制药技术。传统中药炮制技术暗含着极为玄妙和精准的科学道理，炮制会对药物物质基础本身产生较大变化，同时变化的物质基础群也会对人体产生相应的生物学效应，从而产生临床上不同的治疗效果。因此，应用现代的化学、分子生物学等现代技术发现其化学及生物学效应特征，可进一步揭示中药炮制原理及治病机理。 白术为菊科植物白术Atracyylodes macrocephala Koidz.的干燥根茎，是著名中药“浙八味”之一，具有补气健脾，燥湿利水，止汗安胎之功。临床“生”、“炮”白术应用差异较大，生用长于健脾燥湿，经麸炒后药性缓和，长于健脾益气。本文以中药“白术”为研究对象，利用现代NMR技术及现代分离手段对白术炮制前后的物质基础进行分析研究，采用代谢及转录组学技术与方法考察白术炮制前后对尿液中小分子代谢物及相关差异基因表达影响，发现生炮白术化学及生物学效应的差异，阐明白术炮制的原理，为中药炮制理论和实践研究增添新的研究方法。 1.文献综述 在系统查阅历代本草有关中药炮制及白术记载基础上，对中药炮制理论和应用的发展演变及现代研究现状进行了较为全面总结;通过对白术古今文献的整理与研究，明确了传统中医药对中药白术炮制方法、应用的认识，确定了白术的炮制工艺、用药特点、临床应用差异。系统梳理了白术及炮制白术的传统与现代的化学、药理、分析、制剂及临床应用特点，为深入开展白术炮制原理研究提供了重要的依据。 2.白术炮制品化学成分研究 本研究根据白术临床常用的炮制方法并以加热时间、温度及炮制方式为参数，制备清炒白术、炒焦白术、土炒白术及麸炒白术4种炮制白术样品，共计51个白术炮制样品，以1H-NMR测试及PCA分析技术作为研究手段，对选择性提取分离过程进行适时监测，并以谱学信息为依据对样品进行追踪筛选，收到了较好的效果。研究发现在1H-NMR谱中生品白术与各白术炮制品的氢核信息出现明显的差异，且随着炮制时间及温度的增加呈现一定规律性变化，研究结果表明1H-NMR谱中氢的核磁信息分析能够体现出炮制加工对白术化学成分产生的化学成分在质和量上的变化特征，也证实了白术不同炮制品（方法及加热时间、温度）其功能主治与物质基础存在相关性。同时，本研究针对NMR技术所提示的化学变化信息，对麸炒白术炮制样品进行了系统的化学成分分离，共分离鉴定得到46个化学成分，其中5个新化合物（天然产物），其余15个化学成分均为首次在白术炮制品中分离得到的化合物，10个化学成分首次在白术药材中发现。经与NMR测试追踪发现白术经加热炮制后不仅原有化学成分含量发生较为明显的改变，同时也出现了大量新转化产生的物质，研究结果不仅证实了以往对白术的化学炮制原理研究结论，还首次尝试以NMR方法与系统化学分离研究相结合对白术炮制的化学原理进行了研究。本研究一方面丰富了对白术炮制品的化学成分变化的认识，同时也为NMR技术在中药炮制化学变化原理研究中提供了一定的研究基础。 研究结果显示NMR技术具有简单直接快速的特点，可以通过NMR数据对中药炮制前后的化学成分进行监控和追踪，对于发现新化合物及成分含量变化具有一定的指导意义，为白术及中药炮制化学的研究提供了一种新的研究方法和策略，同时NMR技术也可作为中药及炮制品质量控制的一种全新方法。 3.基于代谢组学的白术炮制原理研究 生品白术长于健脾益气、燥湿利水，而炮制白术则去其燥性而善于健脾，以往研究及本文上一章研究结果也同样表明白术炮制前后其化学物质基础变化显著。据此推测，白术炮制前后对生物体必然会产生差异性的作用趋势。本研究采用代谢组学方法，考察白术生品及麸炒品对正常大鼠的机体干预作用的差异与共性特征，试图机体小分子代谢产物层面，发现白术炮制的生物学效应变化特征。 研究结果显示，白术生品及麸炒品均能对机体小分子代谢物产生显著影响，且白术生品与麸炒品之间也显示出较为明显差异，表明麸炒后白术对机体小分子代谢物干预作用与生白术存在差异性生物学特征。其中，利用保留时间和精确质量等信息，通过Progenesis QI，HMDB等相关数据库检索来推测并验证化合物的结构。依据此方法，①鉴定了生白术干预后的生物标记物41个，MetPA分析得到与生品白术作用相关的代谢通路。②鉴定了麸炒白术干预后的生物标记物18个，MetPA分析得到与白术麸炒品作用相关的代谢通路。③鉴定了生白术与麸炒白术干预后的差异生物标记物4个，MetPA分析得到生品与麸炒品作用相关的代谢通路。同时，HeatMap分析发现质体醌8和3，4，5-三羟基-6-（5-羟基-1-氧代-1H-异苯骈吡喃-3-羰基氧）铝氧烷-2-羧酸两种代谢产物在白术生品组、麸炒组及空白组之间含量变化较为显著，可作为区别白术炮制前后生物学效应差异的潜在生物标记物。以上分析结果进一步注释了白术炮制前后功效及生物学效应差异特征，也表明白术炮制前后物质基础变化与生物学效应产生了差异的内在关系。 4.基于转录组学的白术炮制原理研究 本研究采用新一代高通量测序技术(RNA-Seq)的全基因转录组研究方法，考察麸炒白术及生白术对实验大鼠肝脏转录组学的差异影响，从机体转录组角度筛选差异基因，探求白术炮制后对大鼠生物学效应的表达差异;利用功能聚类分析(GO)和基于KEGG的信号通路富集分析(Pathway)方法对白术炮制后对大鼠差异关键基因进行鉴别，解释其生物学过程和关键信号通路的内在联系。研究结果表明麸炒白术对大鼠全基因转录组的影响与生白术相比存在较大差异，主要体现在Cldn1等6条差异基因，与氮代谢通路等7个代谢通路相关，与蛋白质代谢合成及免疫抗炎等生理效应相关;且与空白实验组比较麸炒白术(16条)的差异基因明显多于生白术组（6条），其共有差异基因有3条等特征。 本研究首次从转录组学及生物效应角度探索中药白术的炮制原理，研究结果基本明确了白术（包括其炮制品)与空白大鼠组的差异基因表达及其生物学效应特征，同时也对白术炮制前后对大鼠差异基因表达进行详细的比较分析，基本明确了白术炮制后在基因层面的生物学差异特征。研究结果不仅为阐明白术炮制原理提供了一定的实验依据，同时也是对阐明“炒制”原理，甚至中药炮制原理提供了一些实验方法学上的尝试，为将来彻底揭示中药炮制原理的“面纱”做出一定的贡献。 5.基于药代动力学的白术炮制原理研究 本研究选择白术生品、炮制品（炒黄、炒焦及麸炒）及其白术茯苓药对共计5组白术样品，利用LC-MS-MS分析技术定量检测白术中的指标性成分体内药物代谢动力学特征，考察不同白术炮制品及白术茯苓药对的药动学特征，阐明白术炮制品与生品之间的生物学效应差异及其配伍茯苓的相互作用特征。 本研究首次尝试应用药代动力学研究方法研究白术炮制原理，发现炮制（炒制）方法随着炮制条件改变，白术主要活性成分白术内酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的药物代谢动力学呈现一定规律性变化，且与其药材炮制后药效作用及成分变化基本吻合。研究结果表明药物代谢动力学方法不仅可以阐明中药炮制及配伍原理，同时也是炮制方法研究的一种新的思路和尝试，对阐明中药炮制原理和规范化炮制方法起到一定促进作用。 综上所述，本研究在中医药理论指导下，将传统与现代方法相结合，在系统整理中药炮制及白术炮制文献基础上，从药效物质基础、小分子代谢产物、差异基因及指标性成分药物代谢动力学等几个方面考察了白术炮制前后化学及生物学效应特征及其差异，是对白术的炮制原理研究方法的一系列的探索性尝试:首次将NMR分析技术、代谢组学、转录组学及药动学研究方法应用于白术炮制原理的研究。研究结果不仅进一步揭示了白术炮制的科学内涵，也是对中药炮制现代研究方法的一种新的尝试，同时也为中药“炒法”的科学原理提供了新的研究内容和实例。