中药信息学研究进展
与日本的“汉方药”相似,韩国、泰国、越南和印度等国的传统医药与中药有着不同程度的亲缘关系。这正是由于长期以来民间的相互学习和交流形成的,可谓“他山之石,可以攻玉”。爵床科植物穿心莲 Andrographis paniculata (Burm.f.)Nees是常用中药,有个别名为“印度草”[27]。它原产于印度、斯里兰卡、巴基斯坦、缅甸、印度尼西亚、泰国、越南等国。在印度用作苦补健胃药,载于1954年《印度药典》。我国于20世纪50年代在广东、福建南部民间有引种栽培,用于治疗多种感染性疾病及毒蛇咬伤,成为华南地区民间草药。多年来,我国各地对穿心莲的栽培、化学成分、药理及临床方面进行了深入的研究,并且正式将它收载于1985年版的《中华人民共和国药典》(一部)中。经过多年的不断发展,我国已开发了穿心莲的多种制剂,目前临床上普遍应用的就有穿琥宁注射液、莲必治注射液、穿心莲片、清火栀麦胶囊等。实际上,印度的传统医药历史悠久,早在公元前6 000年印度人就开始使用传统药物。在印度次大陆广泛传播的阿育吠陀医学(Ayurveda)也可译为草药治疗法,它是印度传统医学的研究重点。印度最早的医学专著阿育吠陀经《Charka Samhita》出版于大约公元前500年,以植物为主记载了600种药物。发展至今印度用于保健和医疗的传统植物达到7 500余种[28]。由此可见,与中药同源的传统印度药物的信息也应当属于中药信息学的研究对象。
从以上事实不难看出,中药信息学的国际化拓展是不可避免的发展趋势。随着中国综合国力的提高,药学、化学和计算机等多项科学技术领域的发展已经步入世界前列。近几年,我国研究人员的中药研究成果也越来越多地发表于欧洲国家和美国主办的民族药学、植物化学、生物医学、农业与食品化学、光谱与色谱技术等专业领域的英文期刊。中医中药作为传统医学的典范,它的学术价值和地位正逐渐被国际社会普遍接受。为保障中国人研究制定的传统医药标准规范在国际上占有权威地位,我们有必要适当拓展中药信息学的资源,实现“海纳百川,有容乃大”。
5 中药信息维护时需要注意的问题
我们在中药学信息资源的建设过程中除了将中医药相关的资料数字化,研究人员还应当注意相关学科领域的研究与发展,尽量使中药学数据库的内容与相关学科的知识做到同步更新。通过对它的内容进行及时的维护来保证它的完整性、权威性、实效性。
首先,药材原植物名称的误用或不一致仍然广泛存在。最近30年出版的如《中华人民共和国药典》和《中药大辞典》等已经统一了大部分较常用药材的中文命名并且列出多个曾用名(中文异名)。然而,我国科技期刊中涉及物种拉丁学名的表述往往差错率很高[29]。从另一方面讲,国际上对某些植物的系统分类和命名也经历着改革。通常植物的拉丁学名采用林奈创立的双名制,但少数具有亚种、变种(或杂种)的植物会有三字名(栽培植物有专门的命名法规)。对于不符合命名法规的名称,由于历史上惯用已久,经国际植物学会议讨论通过可以作为保留名使用。例如：某些科名的拉丁词尾不是-aceae却仍然被广泛使用,如豆科Leguminosae(现用名Fabaceae)；十字花科Cruciferae (Brassicaceae)；菊科Compositae (Asteraceae)等。自1866年巴黎(第一次)国际植物学会议开始,每4～5年要对“国际植物命名法规”(International Code of Botanical Nomenclature)进行一次修改与补充[30]。它规定了一个植物只能有一个(双名制的)拉丁名。若对同一种植物有两个或两个以上学名发表时,只有最早的符合命名法规的属、种名才是合法名称,其他名称为异名(synonym)。于是,一些科属植物的拉丁学名在不同时代发表的文献中往往不一致。这对于不了解植物分类学的读者很容易感到迷惑。因此,对于一些存在多个异名的药材原植物,应当引用最新版国际植物命名法规认可的拉丁名作为正名。温中降逆中药丁香的原植物拉丁名的沿革就是这类问题的突出代表。在植物分类和命名系统研究的发展过程中,桃金娘科(Myrtaceae)植物丁香的正确拉丁名自18世纪中叶至21世纪的200多年里长期存在着争议。经调查,植物学家们曾经基于不同的植物分类系统对丁香发表了7个拉丁名：Caryophyllus aromaticus Linn.、Eugenia caryophyllata Thunb.、Myrtus caryophullus Sprengel、Eugenia aromatica (Linn.) Baillon、Jambosa caryophyllus (Sprengel) Niedenzu、Syzygium aromaticum (Linn.) Merrill et Perry、Eugenia caryophyllus (Sprengel) Bullock et Harrison[31],根据2006版国际植物命名法规,我们应当使用 Syzygium aromaticum 作为正名。值得注意的是,2005年版《中华人民共和国药典》(一部)和《中药大辞典》[32]中的相关词条仍然把异名Eugenia caryophyllata Thunb.作为丁香的拉丁正名。
其次,详尽而丰富的原植物信息有助于调查不同国家地区、不同时代的民间用药,实现优质、道地中药材资源的开发与可持续发展。因此,中药学信息数据库中也应当收载药源植物的拉丁曾用名或异名,以便用户追溯早期的(甚至是用不同语言撰写的)文献资料。例如,消肿解毒中药三白草(Saururus chinensis Baill.)可查到的异名有4个：Saururopsis chinensis Turcz.、Saururus cernuus Thunb.、Saururus loureiroi Decne.、Spathium chinense Lour.。然而,在常用中草药专著《现代中药学大辞典》[33]、《新编中药志》[34]、《中药现代研究荟萃》[35]、2005年版《中华人民共和国药典》(一部)的词条中均未收载三白草的拉丁异名。稍后出版的由南京中医药大学编著的《中药大辞典》[32]也仅仅收载了一个异名Spathium chinense Lour.。
类似的问题还体现在药材成分描述的确凿性上。一些中文文献和数据库仅仅列出中药化学成分的中文名或译名,有的写出相应的英文名却没有CAS代码和分子结构图。毕竟化合物中也有异物同名和同物异名的现象,特别是有些异构体和早期发现的含多个手性碳的化合物,它们的类似物较多而且往往命名含糊,分子结构图是最直观的表示方法。例如：从Alpinia calcarata Roscoe(山姜属,距花山姜)中先后分离出的两个二萜类化合物1和2都被命名为calcaratarin D[36-37]。而化合物3在历史上却有多个命名,包括：7-Ο-methylaromadendrin[38]、7-Methyl-aromadenin[39]、(2R,3R)-7-methoxy-3,5,4’-trihydroxyflavanone[40]和3,5- dihydroxy-2-(4-hydroxy-phenyl)-7-methoxy-chroman-4-one[41]其实指的是同一个7-Ο-甲基香橙素(CAS代码为35815-06-6和37971-69-0),只不过被先后从Eupatorium capillifolium[41] (泽兰属植物)、Artemisia dracunculus[42](龙蒿)、Inula viscosa[41](黏迪里菊,现用名Dittrichia viscosa)等近10种不同的植物中分离出来。由于Beilstein和Combined Chemical Dictionary等大型化学数据库所记录的化合物全有结构图和对应的CAS代码,这就为文献调查工作提供了便利。科研人员不必担心由于文献中的同物异名或同名异物问题造成的遗漏或误导。采用国际上统一的CAS代码作为化学成分的标准ID也使用户可以针对同一成分进行多库检索。这是我们开发和升级中药信息数据库时值得借鉴的。
【参考文献】
[1] 中药现代化发展纲要(2002年至2010年)[J].中药研究与信息,2002, 4(11)：7－9.
[2] 中华人民共和国卫生部.关于印发《中医药创新发展规划纲要(2006－2020年)》的通知[EB/OL].http://www.moh.gov.cn/newshtml/18247.htm, 2007-03-22.
[3] 吕 磊,田 龙,沈 俊,等.中药数据库的智能查询和筛选系统介绍[J].中国临床药理学与治疗学,2004,(4)：477－480.
[4] 周忠眉.数据挖掘在方剂配伍规律研究应用的探讨[J].漳州师范学院学报(自然科学版),2003,16(4)：31－35.
[5] Fayyad UM, Piatetsky-Shapiro G, Smyth P. From data mining to knowledge discovery in databases[J]. AI magazine,1996,17(3)：37－54.
[6] 朱维良,蒋华良,陈凯先,等.生物大分子体系量子化学计算方法新进展[J].化学进展,1999,11(4)：367－375.
[7] 李洪林,沈建华,罗小民,等.虚拟筛选与新药发现[J].生命科学,2005, 17(2)：125－131.
[8] David Hand, Heikki Mannila, Padhraic Smyth.数据挖掘原理[M].北京：机械工业出版社,2003.3.
[9] 林淑玲.浅析数据挖掘技术[J].科技信息,2008,(1)：329－331.
[10] 张华伟,王明文,甘丽新.基于随机森林的文本分类模型研究[J].山东大学学报(理学版),2006,41(3)：139－143.
[11] Kohonen T, Somervuo P. How to make large self-organizing maps for nonvectorial data[J]. Neural Networks,2002,15(8/9)：945－952.
[12] Ehrman TM, Barlow DJ, Hylands PJ. Phytochemical informatics of traditional Chinese medicine and therapeutic relevance[J]. Journal of Chemical Information and Modeling,2007,47(6)：2316－2334.
[13] Ehrman TM, Barlow DJ, Hylands PJ. Phytochemical databases of Chinese herbal constituents and bioactive plant compounds with known target specificities[J]. Journal of Chemical Information and Modeling, 2007,47(2)：254－263.
[14] 叶德举,罗小民,沈建华,等.先导化合物的发现——整合计算机虚拟筛选、化学合成和生物测试方法[J].化学进展,2007,19(12)：1939－1946.
[15] 贾 琦,李 剑,陈莉莉,等.感冒229E病毒3CL蛋白酶抑制剂金丝桃苷衍生物的合成及其构效关系研究[J].中国药物化学杂志,2007,17(5)：288－294.
[16] 秦 秋.国家自然科技资源平台项目“药用植物种质资源标准化整理、整合及共享试点”取得新进展[EB/OL].http://www.catcm.ac.cn/html/ kexueyanjiu/gongzuodongtai/075606543.html,2008-04-15.
[17] 曹 晖,刘玉萍.分子标记技术在中药品种鉴别中的应用[J].中国药学杂志,1998,33(5)：269－273.
[18] Budak H, Shearman RC, Parmaksiz I, et al. Comparative analysis of seeded and vegetative biotype buffalograsses based on phylogenetic relationship using ISSRs, SSRs, RAPDs, and SRAPs[J]. Theoretical and Applied Genetics,2004,109(2)：280－288.
[19] Williams JG, Kubelik AR, Livak KJ, et al. DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers[J]. Nucleic Acids Research,1990,18(22)：6531－6535.
[20] 王瑷琦,黄璐琦,邵爱娟,等.孑遗植物杜仲的遗传多样性RAPD分析和保护策略研究[J].中国中药杂志,2006,31(19)：1583－1586.
[21] 刘 岩.中药数据库——藏药库介绍[A].中国中医药信息研究会第二届理事大会暨学术交流会议论文汇编[C].北京：中国中医药信息研究会,2003.141－143.
[22] Fang R, Houghton PJ, Luo C, et al. Isolation and structure determination of triterpenes from Iris tectorum[J]. Phytochemistry, 2007,68(9)：1242－1247.
[23] Fang R, Houghton PJ, Hylands PJ. Cytotoxic effects of compounds from Iris tectorum on human cancer cell lines[J]. Journal of Ethnopharmacology,2008,118(2)：257－263.
[24] 袁劲松,王奇成.半夏炮制方法及其功效特点[J].湖南中医杂志, 1994,10(5)：82－84.
[25] 叶春峰.日本的中医药信息系统和数据库[J].中国中医药信息杂志,1998,5(2)：59－60.
[26] 仝选甫.从日本中医药发展现状探讨未来国际间发展与合作领域[J].中医药管理杂志,2006,14(1)：51－53.
[27] 黎光南.云南中药志(第一卷)[M].昆明：云南科技出版社,1990.417－419.
[28] 唐小山.传统药物与国际市场[M].北京：人民卫生出版社,2003.329－332.
[29] 周莉花,吴伟根,章晓光.科技期刊中物种拉丁学名及植物品种名规范新述[J].编辑学报,2005,11(5)：336－337.
[30] 钟云芳,宋希强.异物同名异名同物我国花卉命名有点乱[J].中国花卉园艺,2003,(14)：28－29.
[31] Bullock AA, Harrison SG. Nomenclatural Notes：IV the correct name for the clove[J]. Kew Bulletin,1958,13(1)：52.
[32] 赵国平,戴 慎,陈仁寿.中药大辞典[M].第2版.上海：上海科学技术出版社,2006.14－16.
[33] 宋立人,洪 恂,丁绪亮,等.现代中药学大辞典[M].北京：人民卫生出版社,2001.76.
[34] 肖培根.新编中药志(第三卷)[M].北京：化学工业出版社,2002.1－4.
[35] 熊辅信,寸树芬.中药现代研究荟萃[M].昆明：云南科技出版社, 2002.28.
[36] Kong Ling-yi, Qin Min-jian, Masatake Niwa. Diterpenoids from the rhizomes of Alpinia calcarata[J]. Journal of Natural Products, 2000,63：939－942.
[37] Kong Ling-yi, Qin Min-jian, Masatake Niwa. New Cytotoxic Bis-labdanic Diterpenoids from Alpinia calcarata[J]. Planta Medica,2002,68：813－817.
[38] Zhang Xin-feng, Tran Manh Hung, Phuong Thien Thuong, et al. Anti-inflammatory activity of flavonoids from Populus davidiana[J]. Archives of Pharmacal Research,2006,29(12)：1102－1108.
[39] Gaffield W. Circular dichroism, optical rotatory dispersion and absolute configuration of flavanones, 3-hydroxyflavanones and their glycosides–determination of aglycone chirality in flavanone glycosides[J]. Tetrahedron,1970,26(17)：4093,4094－4103.
[40] Herz W, Gibaja S, Bhat SV, et al. Dihydroflavonols and other flavonoids of Eupatorium species[J]. Phytochemistry,1972,11：2859－2863.
[41] Victoriano H, Cannen RM, Salvador M, et al. Effects of naturally occurring dihydroflavonols from Inula viscosa on inflammation and enzymes involved in the arachidonic acid metabolism[J]. Life Sciences,2007,81(6)：480－488.
[42] Balza F, Towers GH N. Dihydroflavonols of Artemisia dracunculus[J]. Phytochemistry,1984,23(10)：2333－2337.