王倩 傅延齡 陳文強(qiáng) 黃小波

·論著·

基于葛根芩連湯藥效組分含量測定文獻(xiàn)的中藥處方用量控制研究

王倩 傅延齡 陳文強(qiáng) 黃小波

目的建立葛根芩連湯四味組成中藥處方用量與各自煎煮液中主要藥效含量的預(yù)測模型，為中藥處方用量研究提供新思路。方法以葛根芩連湯藥效組分實(shí)驗(yàn)研究的相關(guān)文獻(xiàn)為研究對象，納入符合標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)共10篇，對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并錄入Excel表，分別采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸、支持向量機(jī)回歸、廣義線性回歸進(jìn)行建模及評估，對葛根芩連湯兩種配伍比例(5∶3∶3∶2和8∶3∶3∶2)下葛根素、黃芩苷、鹽酸小檗堿、甘草酸含量進(jìn)行預(yù)測及對比，并對煎煮過程中各藥味間相互作用模擬曲線進(jìn)行分析。結(jié)果葛根素、甘草酸的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸模型與黃芩苷、鹽酸小檗堿的廣義線性回歸模型組合最優(yōu)，建立藥效組分含量預(yù)測模型，模型預(yù)測及模擬曲線分析結(jié)果均顯示葛根芩連湯8∶3∶3∶2用量配伍比例更為合理，更能體現(xiàn)組方原則，符合經(jīng)方原義。結(jié)論本模型從處方量與藥效組分含量的角度為葛根芩連湯組方用量合理性驗(yàn)證提供了一定的客觀參考依據(jù)。

葛根芩連湯； 文獻(xiàn)； 中藥處方用量控制； 機(jī)器學(xué)習(xí)

方劑中各藥味用量，自醫(yī)師開具處方至其產(chǎn)生效應(yīng)，并非一成不變，而是在其制備與作用于人體的全過程中，通過相互作用、相互影響，依次在處方量、煎煮量、入血量、作用量、效應(yīng)量這5個主要環(huán)節(jié)上進(jìn)行轉(zhuǎn)化。其中，處方量即按照醫(yī)師處方所調(diào)配的飲片重量；煎煮量也稱提取量，是經(jīng)過藥材煎煮炮制后的析出量；入血量即藥物經(jīng)口服或外用等方式進(jìn)入人體后，經(jīng)過代謝而吸收進(jìn)入體循環(huán)的量；作用量即經(jīng)上述過程到達(dá)靶器官的量；效應(yīng)量即最終與目標(biāo)靶受體結(jié)合的量。

《傷寒論》所載葛根芩連湯原方用量為：葛根半斤、黃芩三兩、黃連三兩、炙甘草二兩。對于其中葛根用量半斤，目前有兩種觀點(diǎn)，其一認(rèn)為半斤當(dāng)為5兩，即四藥用量配伍比例為5∶3∶3∶2；其二認(rèn)為半斤乃為8兩，即四藥用量配伍比例為8∶3∶3∶2。但據(jù)《中國度量衡史》記載，自漢唐至民國時期，1斤均等于16兩[1]?！吨腥A人民共和國藥典》中所載葛根芩連丸處方用量[2]：葛根1000 g、黃芩375 g、黃連375 g、甘草250 g，其配伍比例亦為8∶3∶3∶2。為觀察這兩種用量配比對四藥各主要藥效組分含量的影響與各藥味在煎煮環(huán)節(jié)間的相互作用情況，從而進(jìn)一步驗(yàn)證上述兩種用量配伍比例的合理性，并同時對本部分研究所得模型功能進(jìn)行測試，建立葛根芩連湯四味組成中藥葛根、黃芩、黃連、甘草的處方用量，與其各自煎煮液中主要藥效組分葛根素、黃芩苷、鹽酸小檗堿和甘草酸含量的預(yù)測模型，分別以方一(葛根15 g、黃芩9 g、黃連9 g、甘草6 g)、方二(葛根32 g、黃芩12 g、黃連12 g、甘草8 g)進(jìn)行各主要藥效組分含量預(yù)測。通過對葛根芩連湯兩種用量配伍比例各藥效組分含量變化情況的預(yù)測和對比，以及對煎煮過程中各藥味間相互作用模擬曲線的分析，探討葛根芩連湯各組成藥味的處方量與各主要藥效組分含量之間的關(guān)系，從而為中藥處方用量研究與處方用量合理性驗(yàn)證方法研究提供新的思路。

1 資料與方法

1.1 文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn)

有關(guān)葛根芩連湯水煎液藥效組分定量研究文獻(xiàn)。文獻(xiàn)的檢索時限為1949年～2014年6月。

1.2 文獻(xiàn)排除標(biāo)準(zhǔn)

文獻(xiàn)報(bào)告中無具體藥效組分含量測定結(jié)果記載。

1.3 數(shù)據(jù)采集與錄入

基于中國知網(wǎng)(cnki)、萬方數(shù)據(jù)知識服務(wù)平臺、維普中文期刊數(shù)據(jù)庫(VIP)、中國生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(CBM)、PubMed、Embase文獻(xiàn)檢索平臺，依照文獻(xiàn)納入與排除標(biāo)準(zhǔn)，初步檢索到葛根芩連湯藥效組分相關(guān)研究文獻(xiàn)共116篇，經(jīng)過進(jìn)一步地篩選與分類，最終得到用于研究的文獻(xiàn)共10篇。將所納入的數(shù)據(jù)信息依次錄入預(yù)先設(shè)計(jì)的Excel表。

1.4 機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)分析

將以上數(shù)據(jù)表導(dǎo)入K-Miner軟件系統(tǒng)，分別以葛根素、黃芩苷、鹽酸小檗堿、甘草酸為目標(biāo)字段，葛根、黃芩、黃連、甘草四味藥為分析字段，結(jié)合數(shù)據(jù)與計(jì)算方法特點(diǎn)，選用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸、支持向量機(jī)回歸、廣義線性回歸三種計(jì)算方法建立回歸預(yù)測模型。其中，以80%的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，20%的數(shù)據(jù)作為測試數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行評估，以平均絕對誤差、標(biāo)準(zhǔn)均方誤差、平均相對誤差率、最大誤差值、相對平方根誤差、相對誤差對模型評估結(jié)果進(jìn)行對比。根據(jù)評估結(jié)果選擇各藥味最優(yōu)模型組合，用于相應(yīng)藥效組分含量的預(yù)測。

2 結(jié)果

2.1 模型建立

結(jié)果顯示以葛根素、甘草酸的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸模型與黃芩苷、鹽酸小檗堿的廣義線性回歸模型結(jié)果最優(yōu)，故分別選用上述模型組合建立藥效組分含量預(yù)測模型。

2.2 葛根芩連湯方一(配伍比例為5∶3∶3∶2)

2.2.1 各主要藥效組分含量預(yù)測結(jié)果 基于組合模型對方一煎煮液所含葛根素、黃芩苷、鹽酸小檗堿、甘草酸含量進(jìn)行預(yù)測，如表1所示。

2.2.2 中藥相互作用對藥效組分含量的影響 為了能夠更加直觀地了解各藥味間相互作用對其各自藥效組分含量的具體影響，按方一用量配比，比較加入四味中藥不同順序葛根芩連湯方一各藥效組分含量變化。

表1 葛根芩連湯方一各主要藥效組分含量預(yù)測結(jié)果

(1)依次加入葛根、黃芩、黃連、甘草時，各藥效組分含量的變化曲線及各藥味間的相互作用情況如圖1所示。

葛根素：葛根與黃芩同煎可輕度增加葛根素的含量，再加用黃連則可輕度減少葛根素的含量，在此基礎(chǔ)上再加用甘草對葛根素含量的影響不顯著，全方共煎液的葛根素含量與葛根單煎液基本持平。

黃芩苷：葛根+黃芩時，加用黃連可明顯減低黃芩苷的含量，在此基礎(chǔ)上再加用甘草對黃芩苷含量的影響不顯著。

鹽酸小檗堿：在葛根+黃芩+黃連中加用甘草可降低鹽酸小檗堿的含量。

圖1 依次加入葛根、黃芩、黃連、甘草時葛根芩連湯方一各藥效組分含量的變化曲線

(2)依次加入黃芩、黃連、甘草、葛根時，各藥效組分含量的變化曲線及各藥味間的相互作用情況如圖2所示。

黃芩苷：黃芩與黃連同煎可明顯降低黃芩苷的含量，再加用甘草可進(jìn)一步降低黃芩苷含量，但降低幅度較之于黃連為小，在此基礎(chǔ)上再加用葛根可輕微降低黃芩苷含量，全方共煎液的黃芩苷含量明顯低于黃芩單煎液。

鹽酸小檗堿：黃芩+黃連的情況下，加用葛根或甘草均可降低鹽酸小檗堿含量。

甘草酸：在黃芩+黃連+甘草的基礎(chǔ)上，加用葛根對甘草酸無明顯影響。

(3)依次加入黃連、甘草、葛根、黃芩時，各藥效組分含量的變化曲線及各藥味間的相互作用情況如圖3所示。

圖2 依次加入黃芩、黃連、甘草、葛根時葛根芩連湯方一各藥效組分含量的變化曲線

圖3 依次加入黃連、甘草、葛根、黃芩時葛根芩連湯方一各藥效組分含量的變化曲線

鹽酸小檗堿：黃連與甘草同煎可降低鹽酸小檗堿的含量，再加用葛根可使小檗堿含量進(jìn)一步降低，在此基礎(chǔ)上加用黃芩對小檗堿含量影響不大，全方共煎液的鹽酸小檗堿含量明顯低于黃連單煎液。

甘草酸：黃連+甘草的情況下加用葛根，可降低甘草酸含量，若再加用黃芩則可升高甘草酸含量。

葛根素：黃連+甘草+葛根的情況下加用黃芩，可輕度降低葛根素含量。

(4)依次加入甘草、葛根、黃芩和黃連時，各藥效組分含量的變化曲線及各藥味間的相互作用情況如圖4所示。

圖4 依次加入甘草、DW葛根、黃芩和黃連時葛根芩連湯方一各藥效組分含量的變化曲線

甘草酸：甘草與葛根同煎可降低甘草酸的含量，再加用黃芩可升高甘草酸含量，在此基礎(chǔ)上再加用黃連又可降低甘草酸含量，全方共煎液的甘草酸含量略低于甘草單煎液。

葛根素：甘草+葛根的情況下加用黃芩可輕微降低葛根素含量，在此基礎(chǔ)上再加用黃連亦可輕度降低葛根素含量。

黃芩苷：在甘草+葛根+黃芩的情況下加用黃連可明顯降低黃芩苷的含量。

綜上，葛根芩連湯以5∶3∶3∶2配比時，四味藥相互作用如下。葛根素：黃連可降低葛根素含量，黃芩與甘草對葛根素的影響隨拆方組分不同而變化。黃芩苷：黃連可降低黃芩苷含量，葛根、甘草對黃芩苷的影響隨拆方組分不同而變化。鹽酸小檗堿：葛根、黃芩、甘草均可降低鹽酸小檗堿含量。甘草酸：黃芩可升高甘草酸含量，黃連可降低其含量，葛根對甘草酸含量影響隨拆方組分不同而變化。

2.3 葛根芩連湯方二(配伍比例為8∶3∶3∶2)

2.3.1 各主要藥效組分含量預(yù)測結(jié)果 基于組合模型對方二煎煮液所含葛根素、黃芩苷、鹽酸小檗堿、甘草酸含量進(jìn)行預(yù)測，如表2所示。

表2 葛根芩連湯方二各主要藥效組分含量預(yù)測結(jié)果

2.3.2 中藥相互作用對藥效組分含量的影響 為了能夠更加直觀地了解各藥味間相互作用對其各自藥效組分含量的具體影響，按方二用量配比，比較加入四味中藥不同順序葛根芩連湯方二各藥效組分含量變化。

(1)依次加入葛根、黃芩、黃連、甘草時，各藥效組分含量的變化曲線及各藥味間的相互作用情況如圖5所示。

圖5 依次加入葛根、黃芩、黃連、甘草時葛根芩連湯方二各藥效組分含量的變化曲線

葛根素：葛根與黃芩同煎對葛根素的含量無顯著影響，再加用黃連則可輕微減少葛根素的含量，在此基礎(chǔ)上再加用甘草又可進(jìn)一步減少葛根素含量，全方共煎液的葛根素含量小于葛根單煎液。

黃芩苷：葛根+黃芩時，加用黃連可大幅度減低黃芩苷的含量，在此基礎(chǔ)上再加用甘草也可明顯減少黃芩苷的含量。

鹽酸小檗堿：在葛根+黃芩+黃連中加用甘草可增加鹽酸小檗堿的含量。

(2)依次加入黃芩、黃連、甘草、葛根時，各藥效組分含量的變化曲線及各藥味間的相互作用情況如圖6所示。

圖6 依次加入黃芩、黃連、甘草、葛根時葛根芩連湯方二各藥效組分含量的變化曲線

黃芩苷：黃芩與黃連同煎可明顯降低黃芩苷的含量，再加用甘草可進(jìn)一步降低黃芩苷含量，在此基礎(chǔ)上再加用葛根又較為明顯地降低黃芩苷含量，全方共煎液的黃芩苷含量顯著低于黃芩單煎液。

鹽酸小檗堿：黃芩與黃連同煎可顯著抑制鹽酸小檗堿在水煎液中的析出，再加用甘草可增強(qiáng)鹽酸小檗堿的含量，在此基礎(chǔ)上再加用葛根則可降低鹽酸小檗堿含量。

甘草酸：在黃芩+黃連+甘草的基礎(chǔ)上，加用葛根可降低甘草酸含量。

(3)依次加入黃連、甘草、葛根、黃芩時，各藥效組分含量的變化曲線及各藥味間的相互作用情況如圖7所示。

圖7 依次加入黃連、甘草、葛根、黃芩時葛根芩連湯方二各藥效組分含量的變化曲線

鹽酸小檗堿：黃連與甘草同煎大幅度升高鹽酸小檗堿的含量，再加用葛根可使小檗堿含量小幅增加，在此基礎(chǔ)上再加用黃芩則可顯著降低小檗堿含量，全方共煎液的鹽酸小檗堿含量略高于黃連單煎液。

甘草酸：黃連+甘草的情況下加用葛根，可明顯抑制甘草酸在水煎液中的析出，若再加用黃芩則可輕度升高甘草酸含量。

葛根素：黃連+甘草+葛根的情況下加用黃芩，對葛根素含量影響不顯著。

(4)依次加入甘草、葛根、黃芩和黃連時，各藥效組分含量的變化曲線及各藥味間的相互作用情況如圖8所示。

圖8 依次加入甘草、葛根、黃芩和黃連時葛根芩連湯方二各藥效組分含量的變化曲線

甘草酸：甘草與葛根同煎可降低甘草酸的含量，再加用黃芩可輕微升高甘草酸含量，在此基礎(chǔ)上再加用黃連又可降低甘草酸含量，全方共煎液的甘草酸含量低于甘草單煎液。

葛根素：甘草+葛根的情況下加用黃芩對葛根素含量影響不顯著，在此基礎(chǔ)上再加用黃連則可輕微降低葛根素含量。

黃芩苷：在甘草+葛根+黃芩的情況下加用黃連可大幅度降低黃芩苷的含量。

綜上，葛根芩連湯以8∶3∶3∶2配比時，四味中藥的相互作用如下。葛根素：黃芩對葛根素含量無明顯影響，黃連可輕微降低葛根素含量，甘草可降低葛根素含量。黃芩苷：黃連可顯著降低黃芩苷含量，葛根、甘草也可降低黃芩苷含量。鹽酸小檗堿：甘草可增加鹽酸小檗堿的含量，黃芩可顯著降低鹽酸小檗堿的含量，葛根對鹽酸小檗堿含量的影響隨拆方組分不同而變化。甘草酸：葛根、黃連可降低甘草酸含量，黃芩可輕度升高甘草酸含量。

3 討論

本研究結(jié)果顯示，隨著葛根用量配比的增加，其對于黃芩苷、甘草酸在煎煮液中的析出顯示出了明顯的抑制作用，但對鹽酸小檗堿含量的影響則轉(zhuǎn)而表現(xiàn)為雙相作用，還使得黃芩與黃連的競爭抑制作用較前更加突出，甘草則轉(zhuǎn)為降低葛根素與黃芩苷含量，并增加鹽酸小檗堿含量。從兩種用量配比下各藥效組分含量的差異來看，葛根芩連湯方二的用量配比更為顯著地突出了葛根的君藥地位，同為臣藥的黃芩與黃連在藥效組分含量上也更為均等，甘草作為佐使劑，其藥效組分含量的降低也與其在方劑中所處角色相一致。因此，這一結(jié)果也為葛根芩連湯8∶3∶3∶2用量配伍比例的合理性提供了客觀數(shù)據(jù)上的支持。方劑效用的產(chǎn)生絕非組成藥味用量的直接累積，或藥味功效的簡單疊加，而是在其作用于人體的全過程中，通過各環(huán)節(jié)間的相互作用來共同發(fā)揮的。方劑組成藥味相同，一味或幾味藥量增減，即可使全方功效發(fā)生改變。通過本研究顯示，方劑中一味藥的用量配比發(fā)生變化，即牽動其中各藥效組分含量與相互作用隨之產(chǎn)生調(diào)整。因此，對于中藥處方用量的研究，也不能脫離方劑與配伍而僅僅關(guān)注于藥量。

現(xiàn)代藥理研究顯示[3]，以葛根芩連湯全方治療痢疾桿菌引起的感染比方中兩藥或三藥的配伍組合更加有效。不僅如此，黃連單用可增加G6PD-BD大鼠的紅細(xì)胞滲透脆性，但全方應(yīng)用則可使紅細(xì)胞滲透脆性明顯降低，這均體現(xiàn)出全方在增強(qiáng)療效與避免不良反應(yīng)兩方面所存在的優(yōu)勢。中醫(yī)藥研究的數(shù)據(jù)信息具有典型的大數(shù)據(jù)特性[4]，即數(shù)據(jù)體量巨大，數(shù)據(jù)類型復(fù)雜，數(shù)據(jù)采集及處理速度快，時效性強(qiáng)，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。但由于各領(lǐng)域在理論基礎(chǔ)與研究方法上不盡相同，使得其各自的研究成果常常相對獨(dú)立而難以彼此融匯。若能采用大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理方式，以全體取代抽樣，以相關(guān)取代因果，將中醫(yī)藥各個領(lǐng)域的研究成果匯集，不在研究開始以前預(yù)先設(shè)定目標(biāo)，轉(zhuǎn)而讓數(shù)據(jù)發(fā)聲，即將有關(guān)中藥5個用量環(huán)節(jié)的研究數(shù)據(jù)信息匯總，依據(jù)不同數(shù)據(jù)的特性優(yōu)選適配的分析方法進(jìn)行處理，并將所得結(jié)果進(jìn)行有機(jī)整合，探索貫穿上述5個環(huán)節(jié)的中藥處方用量控制規(guī)律與方法，則將為中藥處方用量研究打開一個全新的局面。

[1] 吳承洛.中國度量衡史[M].上海：上海書店，1984：72.

[2] 國家藥典委員會.《中華人民共和國藥典》一部[S].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010：282，285，1146-1147.

[3] 王磊，譚曉梅，王莉，等.葛根芩連湯中黃連不同配伍對G6PD缺陷的痢疾桿菌感染大鼠紅細(xì)胞滲透脆性的影響[J].中藥藥理與臨床，2009，25(2)：1-2.

[4] Viktor Mayer-Sch?nberger.大數(shù)據(jù)時代——生活、工作與思維的大變革[M].杭州：浙江人民出版社，2012：17.

(本文編輯： 董歷華)

ResearchondosagecontroloftraditionalChinesemedicinebasedonthecontentdeterminationofactivecomponentsalignmentofGegenQinliandecoction

WANGQian，F(xiàn)UYanling，CHENWenqiang，etal.

XuanwuHospitalCapitalMedicalUniversity，Beijing100053，China

Correspondingauthor：HUANGXiaobo，E-mail：huangxiaobo@xwh.ccmu.edu.cn

ObjectiveTo establish simulation model for prescribed dosage and effective composition content of four herbs inGegenQinliandecoction, to provide a new way for the research of prescription dosage control of tranditional Chinese medicine(TCM).MethodsLiteratures associated with active components were selected as research object, there were 10 literatures were brought into this research, data were disposaled and recorded into Excel database. The model was builded and evaluated with artificial neural network regression, support vector machine regression and generalized linear regression. To forecast and compare the content of puerarin, baicalin, berberine hydrochloride and glycyrrhizic acid under two different dosage compatibility proportion(5∶3∶3∶2 and 8∶3∶3∶2), and to analyze the simulation curve of medicine interaction during the decoction.ResultsThe optimum combination is the model of artificial neural network regression of puerarin and glycyrrhizic acid and the model of generalized linear regression of baicalin and berberine hydrochloride. Model prediction and simulation curve showed the reasonability of the 8∶3∶3∶2 proportion.ConclusionThe model provide objective reference for the reasonability test of dosage ofGegenQinliandecoction from the perspective of prescription dose and active components alignment.

GegenQinliandecoction； Iiterature； Dosage control of traditional Chinese medicine； Machine learning

國家自然科學(xué)基金(81574037)；北京市自然科學(xué)基金(7162079)；北京市衛(wèi)生系統(tǒng)高層次人才專項(xiàng)(2013-2-31)

100053 首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院中醫(yī)科(王倩、陳文強(qiáng)、黃小波)；北京中醫(yī)藥大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院(傅延齡)

王倩(1983-)，女，博士，住院醫(yī)師。研究方向：中西醫(yī)結(jié)合神經(jīng)病學(xué)，方藥量效關(guān)系。E-mail：18614027699@163.com

黃小波(1964-)，碩士，主任醫(yī)師，教授。研究方向：中西醫(yī)結(jié)合老年神經(jīng)病學(xué)。E-mail：huangxiaobo@xwh.ccmu.edu.cn

R28

A

10.3969/j.issn.1674-1749.2017.08.007

2016-11-22)