導(dǎo)語：如何才能寫好一篇表觀遺傳學(xué)的定義，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

一、表觀遺傳學(xué)和表觀遺傳流行病學(xué)

近年研究表明，高等生命遺傳信息的復(fù)雜性不僅在于基因組有更多的結(jié)構(gòu)蛋白基因編碼，還在于基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制的復(fù)雜性。因此基因表達(dá)調(diào)控是現(xiàn)代分子生物學(xué)的核心。其主要探討在不改變DNA序列的條件下改變基因的表達(dá)，這種改變不僅可以影響個(gè)體的發(fā)育，還可以遺傳，因此表觀遺傳學(xué)(epigenetics)應(yīng)運(yùn)而生。表觀遺傳是指DNA序列未發(fā)生改變，而基因表達(dá)發(fā)生了可遺傳的改變[1]。表觀遺傳改變從3個(gè)層面上調(diào)控基因的表達(dá)[2]，

1.DNA修飾：DNA共價(jià)結(jié)合一個(gè)修飾基團(tuán)，例如甲基基團(tuán)(CH3)，使具有相同序列的等位基因處于不同的修飾狀態(tài);

2.蛋白修飾：通過對蛋白進(jìn)行修飾或者改變蛋白的空間構(gòu)象來調(diào)控基因的表達(dá)，例如組蛋白乙?；?

3. 非編碼RNA的調(diào)控：由非編碼的RNA通過某些機(jī)制對基因轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后進(jìn)行調(diào)控，例如RNA干擾(RNA interference，RNAi)。

表觀遺傳學(xué)研究的內(nèi)容非常廣泛，涉及染色質(zhì)重塑、DNA甲基化、X染色體失活和非編碼RNA調(diào)控等[2]，目前研究最充分的表觀遺傳改變是DNA甲基化。

表觀遺傳學(xué)被Feinberg[3]認(rèn)為是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的中心，這是因?yàn)槠溆兄诮忉寕€(gè)人的遺傳背景、環(huán)境因素、老齡化和疾病發(fā)生之間的關(guān)系。表觀遺傳學(xué)可以完成這樣的工作是因?yàn)殡m然DNA序列沒有發(fā)生改變，但是表觀遺傳狀態(tài)在人的一生中和不同的組織中是不同的，并且隨著細(xì)胞逐漸適應(yīng)人體內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境的改變，表觀遺傳機(jī)制將會通過對基因表達(dá)的編程和再次編程過程將這些改變記錄下來[3]。

對于人類疾病，表觀遺傳學(xué)認(rèn)為那是由于正常表型可塑性被破壞的結(jié)果。表型可塑性是指同一基因型受環(huán)境的不同影響而產(chǎn)生的不同表型，是生物對環(huán)境的一種適應(yīng)。表型的改變包括行為、生理、形態(tài)等[4]。第一個(gè)由表觀遺傳學(xué)機(jī)制引起的人類疾病的例子就是癌癥。1983年，研究發(fā)現(xiàn)與同一個(gè)患者正常的粘膜組織相比，結(jié)腸癌細(xì)胞DNA存在全面的去甲基化改變[5]。去甲基化被認(rèn)為可以導(dǎo)致癌癥基因的異常活躍，同時(shí)引起遺傳不穩(wěn)定性和染色體重組[6]。接著在癌癥抑癌基因的啟動(dòng)子上發(fā)現(xiàn)存在高度甲基化[7～9]。

流行病學(xué)是關(guān)于人群疾病的研究，而疾病表觀遺傳學(xué)的進(jìn)步只能來源于一門新興的交叉學(xué)科，即表觀遺傳流行病學(xué)[3]。目前對表觀遺傳流行病學(xué)還沒有公認(rèn)的定義，Waterland and Michels[10]認(rèn)為表觀遺傳流行病學(xué)是研究疾病發(fā)生危險(xiǎn)與表觀遺傳變異之間關(guān)聯(lián)的科學(xué)，而Jablonka[11]認(rèn)為暫時(shí)的，表觀遺傳流行病學(xué)可以被定義為“研究可遺傳的表觀改變對疾病發(fā)生和分布的流行病學(xué)分支”。表觀遺傳流行病學(xué)在傳統(tǒng)的流行病學(xué)病例對照研究、暴露測量和風(fēng)險(xiǎn)評估上做了一些改進(jìn)。其所增加的表觀遺傳測量和統(tǒng)計(jì)學(xué)上的革新，主要是為了解決某些表觀遺傳方式不符合孟德爾遺傳定律的問題。例如，某些印跡基因，其等位基因表達(dá)與否與其是來自于父親還是母親有關(guān)，這需要新的模型分析技術(shù)。

在表觀遺傳流行病學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行的第一項(xiàng)研究，是由De Baun等[12]建立的一個(gè)以人群為基礎(chǔ)的臍疝巨舌巨人癥綜合征，beckwithwiedemann syndrome，BWS)登記系統(tǒng)。BWS臨床表現(xiàn)為胚胎和胎盤過度增長、正中腹壁缺陷、耳垂皺紋或耳輪小凹、新生兒低血糖癥、Wilms瘤和其他胚胎腫瘤的發(fā)生危險(xiǎn)增加，例如腎上腺皮質(zhì)癌、胚胎性橫紋肌肉瘤和肝母細(xì)胞瘤等。BWS是了解腫瘤表觀遺傳學(xué)的經(jīng)典范例，因?yàn)樗怯缮贁?shù)幾個(gè)基因發(fā)生表觀遺傳改變而導(dǎo)致的罕見家族性疾病。DeBaun等[12]設(shè)計(jì)了一個(gè)BWS登記系統(tǒng)，由一組專家通過對臨床癥狀、家族史資料和醫(yī)院病歷進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)查，最終獲得了數(shù)百個(gè)BWS家庭。研究將BWS每個(gè)臨床體征發(fā)生的危險(xiǎn)與每個(gè)遺傳缺陷聯(lián)系起來，第一個(gè)遺傳缺陷就是胰島素樣生長因子II(insulinlike growth factorII， IGF2)基因發(fā)生印跡丟失(loss of imprinting，LOI)的改變。IGF2是一個(gè)印跡的生長因子基因，正常情況下只有遺傳自父親的等位基因才會表達(dá)，但是在BWS中，來自父親和母親的等位基因都表達(dá)了。這項(xiàng)研究最重要的結(jié)果是，雖然只有大約15 %的BWS患者出現(xiàn)IGF2基因的LOI改變，但是該研究將癌癥的發(fā)生與表觀遺傳改變特異的聯(lián)系在一起[12]。這是第一個(gè)以人群為基礎(chǔ)將表觀遺傳暴露與腫瘤的發(fā)生特異的結(jié)合起來的范例，從流行病學(xué)角度探討表觀遺傳學(xué)改變導(dǎo)致人類腫瘤發(fā)生機(jī)制的實(shí)例[12]。同時(shí)研究還將其他的表觀遺傳改變與BWS其他表型聯(lián)系起來，將長QT內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄子1基因(long QT intronic transcript1，LIT1)基因的印跡丟失和細(xì)胞周期素依賴性激酶(cyclindependent kinase inhibitor，P57KIP2)基因突變與過度增長和正中腹壁缺陷聯(lián)系起來，將單親二倍體本身與低血糖癥聯(lián)系起來[12]。

二、表觀遺傳流行病學(xué)假說

由于表觀遺傳流行病學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科，其學(xué)科定義、發(fā)展方向和基本理論受到其前身學(xué)科流行病學(xué)和表觀遺傳學(xué)的影響。流行病學(xué)的發(fā)展方向雖然不斷擴(kuò)展，但其根本的學(xué)科定義和基本理論已經(jīng)相當(dāng)成熟。而表觀遺傳學(xué)這個(gè)學(xué)科名稱雖然已經(jīng)沿用了大約60年，但是學(xué)科領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)展，其學(xué)科定義的內(nèi)涵比較大而外延還在不斷延伸中。因此作為下游學(xué)科的表觀遺傳流行病學(xué)的理論也在不斷更新。目前表觀遺傳流行病學(xué)有若干假說，但是這些假說之間關(guān)系究竟是何種關(guān)系，還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證，本文僅提出兩個(gè)相對成熟的假說。

1.年齡相關(guān)性疾病和常見疾病遺傳和表觀遺傳學(xué)假說:現(xiàn)代醫(yī)學(xué)更多關(guān)注的是減緩或減輕衰老造成的結(jié)果，而不是逆轉(zhuǎn)和消滅疾病，因?yàn)閷θ祟愃薪M織和器官的功能將隨著時(shí)間的推移而逐漸衰退。有人將衰老定義為在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)的表型可塑性的缺失[2]。這種可塑性的缺失會使得一些與潛在的與遺傳變異相關(guān)的疾病的作用被加強(qiáng)，表現(xiàn)為部分與年齡相關(guān)常見疾病的發(fā)生，例如心臟病、糖尿病等。但是什么導(dǎo)致了這種表型可塑性缺失?這種缺失與疾病易感性位點(diǎn)的DNA甲基化水平是否存在相互關(guān)聯(lián)?

Bjornsson等[13]提出了一個(gè)模型，可以從表觀遺傳學(xué)角度回答上述問題，這就是常見疾病遺傳和表觀遺傳學(xué)模型(common disease genetic and epigenetic model，CDGE)。這是一個(gè)疾病遺傳易感性模型，同時(shí)包括一個(gè)表觀遺傳因素與其相互作用。環(huán)境因素作用改變了DNA和染色質(zhì)上的表觀遺傳學(xué)標(biāo)志，例如DNA甲基化依賴于從膳食攝入的蛋氨酸和葉酸，后二者都受到個(gè)體營養(yǎng)水平的影響。對小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，降低膳食中蛋氨酸的水平，可以通過改變agouti基因的DNA甲基化水平而改變其毛發(fā)的顏色[14]。給大鼠簡單地?cái)z入低蛋氨酸水平的膳食，可以通過導(dǎo)致其DNA發(fā)生去甲基化的方式，誘導(dǎo)其更容易發(fā)生肝癌[15]。

在CDGE模型中，表觀遺傳學(xué)組還可以間接地與基因組相互作用。一些因素如DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶I和MeCP2蛋白是由基因表達(dá)產(chǎn)生，如果基因存在變異，可以通過影響DNA甲基化機(jī)器的保真度來影響疾病的易感性。這一機(jī)制來自新桿狀線蟲蠕蟲實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，遺傳變異可以影響很多信號途徑，這些途徑似乎與編碼染色質(zhì)重塑的基因有關(guān)[16]。反過來，一些常見的DNA變異所編碼的突變蛋白，如果由于表觀遺傳學(xué)原因沒有被表達(dá)，也不會產(chǎn)生生物學(xué)作用。一個(gè)非常明顯的例子是Rutherford和Lindquist[17]進(jìn)行的果蠅實(shí)驗(yàn)，通過熱休克。這一種外界刺激，可以提高果蠅表觀遺傳學(xué)的篩選能力，從而允許一些潛在突變基因表達(dá)的頻率更高，但是對生物體本身不會產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

對一組不同年齡的同卵雙生子同胞的研究發(fā)現(xiàn)，提示與年輕的同胞對相比，年齡較大的同胞對個(gè)體之間表觀遺傳學(xué)標(biāo)志物，例如DNA甲基化水平的不一致性更大[18]。但是，這項(xiàng)研究沒有探討同一個(gè)個(gè)體不同時(shí)期的表觀遺傳改變情況，所以我們不知道這是由于DNA甲基化水平的變化，還是他們本身就有差異。后來的一項(xiàng)研究沒有發(fā)現(xiàn)DNA甲基化水平的變異與年齡之間存在相關(guān)，但是這項(xiàng)研究同樣的也沒有分析單個(gè)個(gè)體的甲基化水平是否隨時(shí)間發(fā)生變化[19]。

CDGE提供了一個(gè)流行病學(xué)框架，通過這個(gè)框架將表觀遺傳學(xué)引入到疾病年齡相關(guān)易感性的遺傳研究。在CDGE模型中，表觀遺傳學(xué)編碼可以修正有害基因的效應(yīng)或者受到異常環(huán)境因素的影響。因此，將表觀遺傳學(xué)引入到人類疾病的流行病學(xué)研究中，有助于解釋基因組和環(huán)境因素之間的關(guān)系，還可以為疾病預(yù)防和治療提供新的線索。

2.疾病和健康的發(fā)育源性假說:在近40年內(nèi)，越來越多的流行病學(xué)研究提示胎兒宮內(nèi)生長環(huán)境對其一生健康和疾病狀況有著重要的作用。Forsdahl[20]首先通過隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，挪威40～69歲人群年齡調(diào)整心血管疾病(cardiovascular disease， CVD)死亡率與同一人群嬰兒死亡率呈正相關(guān)關(guān)系。這一結(jié)果提示宮內(nèi)環(huán)境因素決定了個(gè)體今后發(fā)生CVD的風(fēng)險(xiǎn)。隨后Barker和Osmond[21]發(fā)現(xiàn)，在英格蘭和威爾士，新生兒死亡率高的地區(qū)，成年人冠心病(coronary heart disease，CHD)死亡率也比較高，提示宮內(nèi)環(huán)境是一個(gè)重要的中間變量。

在英國赫特福郡進(jìn)行的一次回顧性研究發(fā)現(xiàn)，新生兒出生體重與CHD病死率之間存在負(fù)相關(guān)[22]。隨后大量的研究結(jié)果都提示，新生兒低出生體重與心臟病[23]、高血壓[24]、II型糖尿病[25]的發(fā)病危險(xiǎn)增加有關(guān)，此外新生兒低出生體重還與異常的血糖胰島素代謝[25]和血清膽固醇濃度[26]變化有關(guān)。

宮內(nèi)環(huán)境除了與上述成年期慢性疾病發(fā)病危險(xiǎn)增加有關(guān)，還有假說認(rèn)為與成年期癌癥的發(fā)生有關(guān)。1990年Trichopoulos[27]認(rèn)為，乳腺癌的發(fā)生可能與個(gè)體胎兒時(shí)期宮內(nèi)因素暴露有關(guān)。新生兒高出生體重與其今后發(fā)生乳腺癌的危險(xiǎn)性增高有關(guān)[28，29]。此外，兒童白血病和癌也與新生兒高出生體重有關(guān)[30]。因此，有學(xué)者提出，胎兒在宮內(nèi)暴露于較高的生長激素水平，可能會啟動(dòng)一些潛在的生物學(xué)機(jī)制，使得新生兒的出生體重和細(xì)胞增殖增加，為成人期發(fā)生心腦血管疾病、癌癥和其他慢性病設(shè)定了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)[29]。

不同的研究采用不同的觀察終點(diǎn)都提示了胎兒早期宮內(nèi)環(huán)境暴露與其今后的疾病狀況存在關(guān)聯(lián)。Lucas[31]用“編程”一詞來描述在胎嬰兒發(fā)育的關(guān)鍵或敏感時(shí)期，外界的刺激或傷害將對個(gè)體出生后造成永久的或長期的影響。Waterland和Garze[32]采用“代謝性印跡”來描述在生命的早期，胎嬰兒在特定的敏感時(shí)期，對特定的營養(yǎng)水平的適應(yīng)性反應(yīng)，這種反應(yīng)將會在該個(gè)體的成年期長期存在。此外代謝性印跡還提出宮內(nèi)暴露和結(jié)局之間的關(guān)系是特異的和可測量的，并且可以用劑量反應(yīng)關(guān)系或閾值關(guān)系來表示。

2004年，Lucas和Gluckman等[31～34]提出了人類健康和疾病的發(fā)育源性假說(developmental origins of health and disease，DOHaD)，即在哺乳動(dòng)物出生前和出生后發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，營養(yǎng)和其他環(huán)境刺激將對哺乳動(dòng)物的發(fā)育進(jìn)程產(chǎn)生影響并且在代謝和慢性疾病易感性上引起永久的改變。盡管很多人群流行病學(xué)和動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持這個(gè)假說，但是關(guān)于該假說的生物學(xué)機(jī)制目前還不清楚。Waterland等[10]認(rèn)為要理解DOHaD的生物學(xué)機(jī)制，就需要對表觀遺傳學(xué)的定義有個(gè)清晰的界定，應(yīng)當(dāng)接受Jaenisch和Bird[35]關(guān)于表觀遺傳學(xué)的新定義，即表觀遺傳除了遺傳基因表達(dá)的改變外，還應(yīng)當(dāng)包括遺傳基因表達(dá)改變的可能性。這個(gè)定義上的微小改變是非常關(guān)鍵的，這樣表觀遺傳不僅能遺傳基因的表達(dá)情況，還可以將應(yīng)對細(xì)胞外信號反應(yīng)而改變基因表達(dá)水平的能力進(jìn)行遺傳。Waterland等[10]認(rèn)為，不同的引起個(gè)體間表觀遺傳變異的因素都可以導(dǎo)致疾病的發(fā)生，除了遺傳和表觀遺傳外，隨機(jī)性也可以影響個(gè)體表觀遺傳調(diào)控的建立。在表觀遺傳機(jī)制建立和成熟過程中，環(huán)境刺激對出生前和出生后早期的表觀遺傳水平有著重要的影響，所產(chǎn)生的錯(cuò)誤信息在以后的表觀遺傳復(fù)制中被不斷積累，最終導(dǎo)致個(gè)體隨著年齡的增長而表觀差異變得越來越大，一些個(gè)體更容易發(fā)生疾病。

目前大多數(shù)關(guān)于DOHaD的人群流行病學(xué)研究，都是采用出生體重作為新生兒營養(yǎng)水平和宮內(nèi)發(fā)育的標(biāo)志，盡管出生體重的結(jié)果很容易獲得，但是對宮內(nèi)發(fā)育來說這個(gè)指標(biāo)還比較粗，會受到很多因素的影響。今后需要采用一些能夠反映代謝性印跡的分子生物學(xué)標(biāo)志物對DOHaD假說進(jìn)行研究。

三、表觀遺傳流行病學(xué)研究常用的指標(biāo)

前面已經(jīng)提及，表觀遺傳學(xué)涉及的研究內(nèi)容非常廣泛，目前研究最充分的是DNA甲基化水平的改變，這也是表觀遺傳流行病學(xué)最為常用的指標(biāo)。DNA甲基化是一種可遺傳的表觀遺傳改變，并且在基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)抑制、X染色體失活、基因印記和基因組穩(wěn)定中發(fā)揮作用。異常的甲基化水平改變與許多疾病的發(fā)生有關(guān)，包括出生缺陷、腫瘤、糖尿病、心臟病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病[36]。甲基化反應(yīng)通常發(fā)生在DNA序列中位于鳥嘌呤之前的胞嘧啶堿基上，后者通常被稱為CpG雙核苷酸。DNA甲基化是在DNA復(fù)制后形成，在胞嘧啶環(huán)的第5位碳原子上共價(jià)結(jié)合的一個(gè)甲基，從而形成甲基化胞嘧啶。發(fā)生這種表觀遺傳學(xué)改變的胞嘧啶占到了哺乳動(dòng)物基因組總胞嘧啶數(shù)的5 %，并且這種改變雖然不是DNA序列的改變，但是可以遺傳。DNA甲基化反應(yīng)是由一組DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶(DNA methyltransferases，DNMTs)催化，并且利用S腺苷蛋氨酸(SAM)和DNA作為反應(yīng)的底物。蛋氨酸、膽堿、葉酸和維生素B12可以直接的提供或者再生甲基單位，并且被證實(shí)可以影響DNA的甲基化水平[37]。

對于DNA甲基化的研究，目前有很多方法，黃瓊曉等[38]將這些方法大致分為兩類：一類是從DNMTs的角度，另一類是從DNA甲基化水平的角度進(jìn)行研究，后者又分為全基因組甲基化水平和位點(diǎn)特異性甲基化水平。目前表觀遺傳流行病學(xué)較多采用全基因組甲基化水平作為指標(biāo)。

由于葉酸可以作為一碳單位的載體參與蛋氨酸循環(huán)，為甲基化反應(yīng)提供甲基單位[37]，因此很多表觀遺傳流行病學(xué)研究開始探討葉酸增補(bǔ)對甲基化水平的影響及與腫瘤發(fā)病危險(xiǎn)之間的關(guān)系。例如Rampersaud等[39]的研究發(fā)現(xiàn)，葉酸缺乏會顯著降低全基因組甲基化的水平。Pufulete等[40]研究發(fā)現(xiàn)，與安慰劑組相比，結(jié)腸癌病例每日增補(bǔ)400 μg/d葉酸可以使得白血球全基因組甲基化水平升高31 %，結(jié)腸粘膜組織細(xì)胞全基因組甲基化水平升高25 %。

除了DNA甲基化外，研究比較充分的表觀遺傳學(xué)改變還有染色質(zhì)重塑，例如絲氨酸的磷酸化、賴氨酸的乙?；唾嚢彼岬姆核鼗萚3]。但是，目前這些指標(biāo)在哺乳動(dòng)物的研究還很少，因此還未被表觀流行病學(xué)所利用。

四、表觀遺傳流行病學(xué)的未來研究方向

現(xiàn)在越來越多的研究圍繞著疾病表觀遺傳學(xué)進(jìn)行了更加深入的分析，包括全基因組分析和更大人群的研究。這些研究依賴于分析技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)可以在上百萬個(gè)位點(diǎn)深入評價(jià)表觀基因組的變化。Feinberg[3]研究常見疾病，如精神分裂癥和孤獨(dú)癥所采用的方法是基于全基因組高通量芯片的相對甲基化水平分析(comprehensive high throughout arraybased relative methylation analysis， CHARM)。該方法用于分析全基因組兩百萬個(gè)以上CpG雙核苷酸位點(diǎn)。

表觀遺傳流行病學(xué)目前仍然存在很多待解決的問題，例如在人群研究和動(dòng)物模型中應(yīng)當(dāng)收集怎樣的科學(xué)信息?發(fā)生改變的表觀遺傳狀態(tài)是否穩(wěn)定?它們是通過生殖細(xì)胞傳遞的嗎?如果是，這種表觀遺傳改變將會持續(xù)多少代人?這些表觀遺傳改變是否可以被逆轉(zhuǎn)?等等[11]。盡管表觀遺傳流行病學(xué)非常復(fù)雜，但是作為一個(gè)新興的領(lǐng)域，豐富了經(jīng)典流行病學(xué)研究的內(nèi)容，使我們對人類疾病的病因和分布情況有了更加深入的了解，最終可以幫助解釋基因組和環(huán)境因素之間的關(guān)系，為疾病預(yù)防和治療提供新的線索。

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篇2

關(guān)鍵詞：生命科學(xué)概論;遺傳學(xué);專題討論;教學(xué)模式

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）43-0176-02

21世紀(jì)的生命科學(xué)與其他學(xué)科的相互滲透和相互促進(jìn)，對社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人類的前途和命運(yùn)產(chǎn)生深刻的影響[1]。目前，在高等學(xué)校非生物類專業(yè)中開設(shè)生命科學(xué)概論課程，已經(jīng)取得越來越多的共識。由于受課時(shí)的限制，各個(gè)學(xué)校在具體教學(xué)內(nèi)容、課程安排、教學(xué)方式上存在較大的差異[2，3]。遺傳學(xué)是生命科學(xué)的重要組成部分，涉及動(dòng)物、植物、微生物、細(xì)胞、生物化學(xué)、人類遺傳、數(shù)量遺傳、表觀遺傳、遺傳病等方面的內(nèi)容。如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，取得較好的教學(xué)效果，是生命科學(xué)概論教學(xué)需要探討的問題[4]。“專題討論”是以專題為內(nèi)容，以討論為形式的一種教學(xué)方式，有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題以及溝通與交流的能力，是傳統(tǒng)講授式教學(xué)的良好補(bǔ)充[5]。近年來，我們采用專題討論的方式，圍繞遺傳學(xué)的基礎(chǔ)知識、相關(guān)的最新研究進(jìn)展和社會熱點(diǎn)等問題開展教學(xué)，取得一定的成效，受到學(xué)生的歡迎。

一、專題討論的組織和實(shí)施

（一）專題選題的篩選與確定

在生命科學(xué)概論的遺傳學(xué)教學(xué)中，以前期的基本知識為基礎(chǔ)，了解學(xué)生在中學(xué)階段文理科的基本情況以及對生命科學(xué)的感興趣話題，收集社會和網(wǎng)絡(luò)上與遺傳學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)問題，確定專題討論的題目。專題題目需要符合以下幾個(gè)要求：首先，緊扣教材，不能脫離遺傳學(xué)的范疇。其次，結(jié)合實(shí)際，與時(shí)俱進(jìn)，具有一定的新穎性。另外，專題難度要適中，不超出學(xué)生的學(xué)習(xí)范圍，以免影響學(xué)習(xí)興趣。每個(gè)學(xué)生都可以根據(jù)自己的興趣和愛好，向教師提出專題選題。

例如，學(xué)生可以在這一課程教學(xué)中篩選出多個(gè)能進(jìn)行討論的專題題目：衰老與遺傳、醫(yī)學(xué)與遺傳、轉(zhuǎn)基因與食品安全、不孕不育與優(yōu)生優(yōu)育、性別決定與同性戀、罕見遺傳病探討、轉(zhuǎn)基因食品的理性思考、人類常見遺傳病知識、遺傳與優(yōu)生、遺傳與環(huán)境――誰決定性格、遺傳病的認(rèn)識與防治、紅綠色盲的遺傳、人類左右撇子性狀及其遺傳機(jī)制分析、人類性別決定和性別鑒定研究進(jìn)展、先天性唇裂的原因與預(yù)防等。從這些題目可以看出，學(xué)生比較關(guān)注自身、社會和網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)問題。因此，教師在實(shí)際教學(xué)中，可根據(jù)學(xué)生選題的實(shí)際情況，挑選感興趣的內(nèi)容，擬定5～6個(gè)題目，進(jìn)行準(zhǔn)備和討論。

（二）討論形式與過程

討論可分小組和班級討論兩種方式。一般8～10名學(xué)生組成一個(gè)小組，每組學(xué)生可自行選擇專題，推舉一名小組長，對組員進(jìn)行分工合作，如在收集資料、分類與整理資料、PPT制作等方面進(jìn)行詳細(xì)分工，并在組內(nèi)通過郵件、QQ等方式進(jìn)行內(nèi)部討論交流，推舉一名同學(xué)進(jìn)行全班討論與交流，時(shí)間控制在10分鐘之內(nèi)。為了體現(xiàn)探究式學(xué)習(xí)模式，提高學(xué)生的科學(xué)思維，專題應(yīng)按照文獻(xiàn)綜述“前言―正文―總結(jié)―參考文獻(xiàn)”的格式撰寫，強(qiáng)調(diào)參考文獻(xiàn)特別是英文文獻(xiàn)的閱讀和使用。

全班專題討論時(shí)間一般安排在課程結(jié)束前的2～3周，成績作為學(xué)生的平時(shí)成績，計(jì)入期末總成績中，用3個(gè)課時(shí)實(shí)施專題討論。討論開始前，擬定1名學(xué)生作為主持人，告知大家本次討論的題目、順序、匯報(bào)人。在學(xué)生進(jìn)行交流匯報(bào)時(shí)，應(yīng)首先介紹本組成員，以及每位成員在本次交流的貢獻(xiàn)。匯報(bào)結(jié)束后，展開討論答辯，依據(jù)討論的熱烈程度，可適當(dāng)延長時(shí)間。討論后，教師要對匯報(bào)人的匯報(bào)內(nèi)容、討論內(nèi)容等做點(diǎn)評。

總之，在交流討論的過程中，匯報(bào)演講人要控制好時(shí)間，而討論時(shí)間則可適當(dāng)延長。教師應(yīng)盡可能地不打斷學(xué)生的熱烈討論，當(dāng)時(shí)間較長時(shí)提醒課后再接著討論。

（三）專題討論總結(jié)

每位學(xué)生匯報(bào)與討論結(jié)束后，教師應(yīng)對匯報(bào)人的題目新穎性、PPT制作、文獻(xiàn)查閱、語言表達(dá)能力等多方面及學(xué)生討論問題進(jìn)行點(diǎn)評。由于每組學(xué)生在討論題目、PPT制作、語言表達(dá)等方面存在差異，導(dǎo)致匯報(bào)討論后的反應(yīng)大不一樣，教師要指出其優(yōu)缺點(diǎn)，增強(qiáng)較弱小組學(xué)生的自信心，不吝惜鼓勵(lì)，也要委婉地指出問題。例如，在“人類常見遺傳病的知識”的匯報(bào)中，演講人對常見遺傳病的分類、名稱進(jìn)行介紹，但沒有對一些常見遺傳病的定義進(jìn)行詳細(xì)解釋，PPT的制作更像課件而非專題匯報(bào)形式。匯報(bào)結(jié)束后，教師應(yīng)委婉地指出存在的問題，如應(yīng)就實(shí)際問題以及更能引起大家興趣的方面做更多的努力，這既指出缺點(diǎn)，也會照顧學(xué)生的情緒。在每位學(xué)生的專題匯報(bào)討論結(jié)束后，班上其他同學(xué)要依據(jù)合適的評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，最后由專人進(jìn)行統(tǒng)分、公示，將其作為平時(shí)成績。討論結(jié)束后，按照討論的意見和建議，對專題電子文稿和PPT文稿進(jìn)行修改，提供給每位學(xué)生，讓所有的學(xué)生能主動(dòng)地參與教學(xué)，獲得更多的知識，比單純教師講授的效果要好。

專題討論式教學(xué)能充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，值得注意的是，也不可忽視教師的引導(dǎo)作用。專題討論式教學(xué)雖然把課堂交給學(xué)生，但教師不能對學(xué)生放任，而是全程對學(xué)生負(fù)責(zé)，不可掉以輕心，否則很難達(dá)到初衷。不過，這對教師的學(xué)術(shù)水平、教學(xué)能力、組織能力、工作責(zé)任心等提出更高的要求。

二、專題討論的優(yōu)勢和特點(diǎn)

作為非生物類專業(yè)的大學(xué)生，學(xué)習(xí)生命科學(xué)的目的是拓展知識面，加強(qiáng)學(xué)科交叉，促進(jìn)不同學(xué)科之間的融合，培養(yǎng)正確的生命觀，珍惜生命和熱愛生命[1，2]。有學(xué)者認(rèn)為，自主討論式的學(xué)習(xí)模式，有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新思維能力[3，5]。張羽在遺傳學(xué)的教學(xué)中，認(rèn)為差異自主式、探究式、合作式的方法可取得較好的效果[6]。專題討論式的教學(xué)方法會使學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，體現(xiàn)自主式、探究式和合作式的特點(diǎn)。學(xué)生在準(zhǔn)備專題內(nèi)容時(shí)，能夠分工合作又相互合作，不僅大大拓展教材內(nèi)容，增加知識面，還可培養(yǎng)獨(dú)立思考、探究和創(chuàng)新能力。

有調(diào)查研究表明，現(xiàn)在大學(xué)生畢業(yè)后，所從事的職業(yè)與大學(xué)所學(xué)專業(yè)的關(guān)系有逐年下降的趨勢，而生命科學(xué)與人類和社會的關(guān)系越來越密切。因此，非生物類大學(xué)生在學(xué)習(xí)生命科學(xué)知識的他同時(shí)，應(yīng)學(xué)會獨(dú)立思考，掌握不斷學(xué)習(xí)的能力，緊跟科技發(fā)展步伐。而專題討論式的教學(xué)方法，對培養(yǎng)大學(xué)生的自學(xué)能力、獨(dú)立思考能力、信息獲取能力、信息分析判斷能力、外文應(yīng)用能力等，有很大的幫助。

在生命科學(xué)概論的遺傳學(xué)教學(xué)中，采用專題討論式教學(xué)方法，會給學(xué)生提供展示自己的機(jī)會，讓其語言表達(dá)能力、臨場發(fā)揮能力、應(yīng)變能力等得到鍛煉。而且，很多學(xué)生也很喜歡這種教學(xué)方式，期望能夠多開展一些這樣的教學(xué)活動(dòng)。

三、專題討論的不足和解決思路

（一）存在的不足

生命科學(xué)概論作為非生物類專業(yè)學(xué)生的課程，根據(jù)學(xué)生對象，在該教學(xué)方式實(shí)施過程中也存在一些問題，特別是不同專業(yè)和年級的教學(xué)班，在專題討論組織方面比較困難。例如，有學(xué)生說需要花費(fèi)較多的時(shí)間和精力去完成專題，而小組式分工協(xié)作容易使積極性不高的學(xué)生偷懶，個(gè)別學(xué)生參與度不高，最后專題形成與討論僅僅依靠小組內(nèi)幾位學(xué)習(xí)認(rèn)真、有興趣的學(xué)生來完成。一些學(xué)生在引用文獻(xiàn)時(shí)過多引用英文二次或三次文獻(xiàn)，沒有較好地閱讀原文獻(xiàn)，容易造成引用偏差。還有，其評價(jià)方式有待細(xì)化和科學(xué)化等。

（二）解決思路

了解學(xué)生的興趣與態(tài)度，擬定的專題討論應(yīng)貼近需要、實(shí)用，增加討論熱情等。在興趣的指引下，學(xué)生才不會覺得這是一種學(xué)習(xí)壓力，而會主動(dòng)積極去獲取相關(guān)專題知識。

針對學(xué)生英文文獻(xiàn)閱讀能力較弱現(xiàn)象，教師在平時(shí)上課過程中可根據(jù)授課內(nèi)容，用較短的時(shí)間增加英文文獻(xiàn)的閱讀與講解，并讓學(xué)生試著翻譯文獻(xiàn)，布置英文文獻(xiàn)閱讀任務(wù)，以讀書筆記的形式間接提高學(xué)生英文文獻(xiàn)的閱讀時(shí)間和能力。

針對評價(jià)方式與標(biāo)準(zhǔn)，征求其他學(xué)科教師和學(xué)生的意見，以提高學(xué)生的知識面和師范技能，設(shè)置更為合理的標(biāo)準(zhǔn)。

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篇3

[關(guān)鍵詞] 中藥質(zhì)量標(biāo)志物；網(wǎng)通虹勢；藥效物質(zhì)；質(zhì)量

[Abstract] The effect of Chinese medicine （CM） compound prescription is the combined action results of single herbs based on the basic theory of Chinese medicine， and its function embodies the characteristics of multi components， multi targets and comprehensive effects. It is difficult to study the therapeutic material， establish quality standards or determine Q-marker， so we can′t strictly monitor the quality of the whole process of CM. The identification of Q-marker has a profound influence on the whole process of the pharmaceutical engineering of CM. The scattered effect of CM multi-components is regarded as the integral action of the parent nucleus group by the metabolic rule of co-network compatibility and rainbow potential （CCRP）. The rule can be used to communicate the individual components and macro components， to reveal the metabolism of CM in organism body and basic law of information exchange， thus revealing the action law of CM on human body. Through the systematic analysis of the Q-marker′s guidance to the development of CM and its relationship with the metabolic rule of CCRP， we try to provide some ideas for the identification of Q-marker.

[Key words] Q-marker； co-network compatibility and rainbow potential； therapeutic material； quality

中藥復(fù)方不僅是中醫(yī)治病的物質(zhì)基礎(chǔ)，更是中醫(yī)藥基本理論的物質(zhì)載體，中藥復(fù)方的作用機(jī)制亦是實(shí)現(xiàn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化的關(guān)鍵問題之一，中藥復(fù)方療效是建立在單味中藥基礎(chǔ)上按中醫(yī)藥基礎(chǔ)理論依法遣藥組方治病的結(jié)果，亦是單味中藥有效成分群相互配伍，多靶點(diǎn)、多層次綜合作用的結(jié)果，因此要闡明中藥復(fù)方作用機(jī)制，首先就要回答中藥多成分進(jìn)入體內(nèi)的代謝規(guī)律問題，闡明復(fù)方成分在體內(nèi)吸收、分布、代謝、排泄諸環(huán)節(jié)的藥效動(dòng)力學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)規(guī)律；也就是要回答中藥多成分在體內(nèi)的代謝產(chǎn)物，這些代x產(chǎn)物與原成分綜合構(gòu)成了中藥復(fù)方的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此，只有全面考慮復(fù)方成分及其體內(nèi)代謝產(chǎn)物才能尋找到全面準(zhǔn)確代表中藥質(zhì)量的代表性物質(zhì)。中藥成分不是在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室雕鑿而是大自然鬼斧神工的產(chǎn)物，是由植物體的酶系統(tǒng)尤其是CYP450系主導(dǎo)而生[1]，其成分體現(xiàn)原植物遺傳信息，體現(xiàn)遺傳多樣性，而人體同植物一樣具有一套生物界遺傳信息與氨基酸編碼系統(tǒng)，故中藥復(fù)方成分群進(jìn)入人體，被人體的代謝酶系特別是CYP450酶系代謝，并與原植物代謝酶相似的人體內(nèi)受體靶點(diǎn)產(chǎn)生誘導(dǎo)、抑制和不可逆等反應(yīng)，按“質(zhì)量作用定律”人體必然向與中藥藥性相同的方向移動(dòng)，達(dá)到中醫(yī)“熱者寒治、寒者熱治、虛者補(bǔ)之、實(shí)者瀉之”的反治互補(bǔ)作用。前期本課題組已結(jié)合一系列中藥代謝現(xiàn)象所提示的中藥成分代謝規(guī)律與化學(xué)藥品有很大不同，再結(jié)合中藥原植物成分的代謝合成、成分種類、同母群生等特征，提出了中藥成分群體內(nèi)代謝過程可能存在“網(wǎng)通虹勢”規(guī)律。

1 中藥質(zhì)量標(biāo)志物的提出與應(yīng)用

中藥多復(fù)方用藥，且單味藥材中亦含有多種成分，因此，中藥材及中藥產(chǎn)品（飲片、提取物、湯劑及其他中成藥制劑）的物質(zhì)基礎(chǔ)難以簡單闡明，質(zhì)量控制過程中指標(biāo)成分難以確定，難以明確哪些成分可以較好的對中藥進(jìn)行表征，針對于此，劉昌孝院士等[2]提出了“中藥質(zhì)量標(biāo)志物（Q-marker）”的新概念。該概念的提出及研究著眼于中藥生產(chǎn)全過程的物質(zhì)基礎(chǔ)的特有、差異、動(dòng)態(tài)變化和質(zhì)量的傳遞性、溯源性，以建立中藥全程質(zhì)量控制及質(zhì)量溯源體系，進(jìn)而推動(dòng)中藥標(biāo)準(zhǔn)化研究工作。該概念的提出對促進(jìn)中藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立和監(jiān)控具有重要指導(dǎo)意義。

1.1 Q-marker與中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究 目前中藥復(fù)方物質(zhì)基礎(chǔ)雖尚未完整闡明，但已取得較大成果，出現(xiàn)了如霰彈理論、藥物能量理論、疾病濃縮效應(yīng)、功能組分、廣義成分論、體內(nèi)直接物質(zhì)基礎(chǔ)及超分子化學(xué)的作用 [3-6]等一系列理論和假說，從多角度、多層次闡述了中藥復(fù)方的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制，促進(jìn)了中藥復(fù)方藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究的發(fā)展。本課題組在前期研究中亦發(fā)現(xiàn)中藥成分代謝規(guī)律與化學(xué)藥品有很大不同，中藥成分群體內(nèi)代謝過程可能存在“網(wǎng)通虹勢”規(guī)律[7]，這與中藥Q-marker的概念有極大契合，原成分、代謝成分、成分之間的結(jié)合體均有可能是關(guān)系到中藥質(zhì)量標(biāo)志的重要組成，單純的成分-藥效研究難免走入“唯成分論”的誤區(qū)，而唯成分論必將脫離中醫(yī)辨證論治、治則、治法、配伍規(guī)律等中醫(yī)藥核心內(nèi)容，首先，單味中藥即可視為一個(gè)小復(fù)方，若干味中藥組成的復(fù)方可視為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)、成分眾多，不同種類的成分可能對應(yīng)不同的藥理效應(yīng)，且成分之間存在復(fù)雜的交互作用。因此，選擇何種成分或藥理效應(yīng)為指標(biāo)才能代表整方就顯得尤為關(guān)鍵[8]。其次，復(fù)方中藥間的相互作用如七情、方藥中的君臣佐使關(guān)系、組方配伍的多因素性可影響中藥所包含成分在體內(nèi)的藥代動(dòng)力學(xué)過程，進(jìn)而影響到中藥藥效物質(zhì)的確定，而Q-marker的定義也明確指出：必須在中醫(yī)理論指導(dǎo)下，體現(xiàn)組方配伍原則（如以君藥為主，臣、佐、使藥兼顧的原則）。再次，存在多峰現(xiàn)象（即血藥濃度-時(shí)間曲線圖上出現(xiàn)2個(gè)或多個(gè)血藥濃度峰），單體藥物多峰現(xiàn)象的出現(xiàn)可能是因?yàn)槟c肝循環(huán)，多部位吸收，或其他再循環(huán)過程如胃腸循環(huán)、腸腸循環(huán)等[9]。

中藥復(fù)方化學(xué)成分的復(fù)雜性和多樣性、中藥配伍的變異性和機(jī)體狀態(tài)的不可預(yù)測性，給中藥復(fù)方藥代動(dòng)力學(xué)研究帶來許多問題，而中醫(yī)藥現(xiàn)代化的關(guān)鍵問題之一就是中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的研究，也是中藥作用本質(zhì)的核心基礎(chǔ)，單成分藥物的“成分-藥效”的研究模式實(shí)難適合于中藥多成分藥物的物質(zhì)基礎(chǔ)研究，難以準(zhǔn)確闡明中藥復(fù)方的整體效應(yīng)。張鐵軍等[10]通過對延胡索化學(xué)物質(zhì)組辨識明確了其化學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)，進(jìn)一步通過藥效、藥性及藥動(dòng)學(xué)研究及其物質(zhì)基礎(chǔ)的相關(guān)性分析，明確了其主要藥效物質(zhì)并綜合研究結(jié)果，確定延胡索乙素、延胡索甲素、黃連堿、巴馬汀、去氫延胡索甲素、D-四氫藥根堿及原阿片堿7個(gè)生物堿為其質(zhì)量標(biāo)志物。因此，對于中藥的物質(zhì)基礎(chǔ)研究必須在中醫(yī)基礎(chǔ)理論的指導(dǎo)下，從中藥的基本屬性、理論的基本概念、術(shù)語出發(fā)，著眼于中藥復(fù)方的整體效應(yīng)，并與中醫(yī)辨證論治、治則、治法、“七情和合”等配伍規(guī)律、藥性理論等中醫(yī)藥理論的核心內(nèi)容相關(guān)聯(lián)，結(jié)合傳統(tǒng)的中藥配伍規(guī)律，全方位綜合考量，建立中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)、作用機(jī)制及質(zhì)量標(biāo)志物（Q-marker）的研究策略和研究模式[11]，應(yīng)明確中藥質(zhì)量絕非簡單的可由某單一成分來表征，而應(yīng)該是包含有中藥原成分、代謝產(chǎn)物，甚至包含有成方制劑中成分-成分、成分-輔料之間的結(jié)合和交互影響，而這一交互影響可能來自于分子化學(xué)的作用，也可能來自于超分子化學(xué)的作用。

1.2 Q-marker與中藥材鑒別 Q-marker的定義中指出：Q-marker具有生物學(xué)效應(yīng)的特異性和來源的溯源性，中藥質(zhì)量的源頭是中藥材，道地藥材是中醫(yī)藥偉大寶庫的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，然而自古以來中藥的多源性即一直存在，多源中藥的基源多是同科同屬近緣植物，但也有同科不同屬或不同科的，其近緣性基源的關(guān)系決定了它們的主要化學(xué)成分的近似性，進(jìn)而為它們作為同一中藥應(yīng)用奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。但多源中藥各品種所含有的化學(xué)成分構(gòu)成基本不可能完全相同，但在臨床實(shí)踐中長期作為同一藥物應(yīng)用，并無差異，因此，對于Q-marker的確定，決不能簡單的歸結(jié)為某一或某些化學(xué)成分，而應(yīng)將之置于一個(gè)整體進(jìn)行全面的考慮。

目前，中藥鑒別極大程度的借鑒了現(xiàn)代技術(shù)和儀器的發(fā)展，如陳士林[12]構(gòu)建的以ITS2（internaltranscribed spacer，ITS2）為主體序列，pabA-trnH為輔助序列的植物類中藥鑒定體系和以COⅠ（cytochrome C oxidase subunit Ⅰ）為主，ITS2 為輔的動(dòng)物類中藥鑒定體系已被2015年版《中國藥典》收載，但古人留下的中藥材鑒別時(shí)的感官經(jīng)驗(yàn)仍然是進(jìn)行中藥材質(zhì)量確定時(shí)的重要方法和手段，傳統(tǒng)的中藥經(jīng)驗(yàn)鑒別主要根據(jù)藥材的外觀性狀（形、色、氣、味） 直接利用感官，即看、摸、聞、嘗等方法，必要時(shí)加用水試與火試法來達(dá)到鑒別的目的。20世紀(jì)90年代生藥學(xué)家謝宗萬先生[13]提出“辨狀論質(zhì)”理論，即根據(jù)中藥外觀性狀所表現(xiàn)出來的特征，判斷中藥的真?zhèn)蝺?yōu)劣，是中藥經(jīng)驗(yàn)鑒別的精髓，其實(shí)質(zhì)是中藥的外觀性狀與內(nèi)在質(zhì)量具有相關(guān)性。中藥外觀性狀不僅是藥材的外形特點(diǎn)，也是藥材內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)及其所含化學(xué)成分的外在表現(xiàn)[14]。種質(zhì)資源的遺傳多樣性即種內(nèi)所有生物個(gè)體全部基因和染色體變異的總和，而其遺傳多樣性是影響中藥材質(zhì)量的根本內(nèi)在機(jī)制，生物個(gè)體的基因突變產(chǎn)生各種代謝酶基因，而多數(shù)由代謝酶產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物是該中藥材的有效成分。種質(zhì)資源決定了中藥材的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生長發(fā)育、生理代謝和多層次的變異將直接影響中藥材質(zhì)量。因此，在確定Q-marker時(shí)，也應(yīng)該將中藥材的外觀特征納入考量范圍。中藥鑒定方法盡管歷經(jīng)千年，并解決了不少第一線質(zhì)量把關(guān)的問題，但反映社會發(fā)展和環(huán)境改變的鑒定指標(biāo)尚未建立起來。中藥鑒定面臨眾多新出現(xiàn)的課題，如栽培和野生藥材的鑒定、近緣品種與栽培雜交種的鑒定、中藥飲片的鑒定等[15]，而這些問題也將隨著Q-marker理論的完善和發(fā)展得以解決。

1.3 Q-marker與中藥制藥工程 劉昌孝院士指出：中藥Q-marker 概念的提出是針對中藥有效成分的次生代謝物來源的生物學(xué)屬性、制造過程有效物質(zhì)傳遞和從藥材-中間產(chǎn)品-成藥的全程質(zhì)量控制及質(zhì)量溯源及中醫(yī)藥理論（如藥性的物質(zhì)基礎(chǔ)）、中藥配伍理論（如君-臣-佐-使）等中醫(yī)藥理論體系特點(diǎn)，整合多學(xué)科知識，提出核心質(zhì)量概念，以此統(tǒng)領(lǐng)中藥質(zhì)量研究，進(jìn)一步密切中藥有效性-物質(zhì)基礎(chǔ)-質(zhì)量控制標(biāo)志性成分的關(guān)聯(lián)度，以有利于建立中藥全程質(zhì)量控制及質(zhì)量溯源體系。因此，中藥Q-marker除與中藥資源、中藥飲片的炮制加工有關(guān)以外，與中藥復(fù)方配伍、制劑處方設(shè)計(jì)及制劑加工等中藥制藥全過程也密切相關(guān)，在進(jìn)行中藥Q-marker研究時(shí)，決不能忽視在采收、儲存、運(yùn)輸、炮制加工、提取、制┑熱過程中化學(xué)成分的遷移與變化。GMP制度的建立即為扭轉(zhuǎn)藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理從事后把向事前控制轉(zhuǎn)變，從管結(jié)果向管過程轉(zhuǎn)變，對于中藥制藥領(lǐng)域，更加不能忽視在中藥制藥生產(chǎn)過程中，成分隨著加工過程進(jìn)行而可能發(fā)生的一系列變化。并且來源于大自然的中藥材，其化學(xué)物質(zhì)的一致性較低，同一批購進(jìn)的中藥材，不同批次進(jìn)行提取，所獲得的提取物物質(zhì)組成不一定完全一樣，同樣在投料、組方一致的情形下按確定的工藝流程進(jìn)行藥品生產(chǎn)，也不能保證獲得的成品藥化學(xué)組成完全一致，也就是說中藥制藥過程存在批間質(zhì)量不穩(wěn)定的情況，但藥效卻不見得有異，因此單純的以化學(xué)成分作中藥制藥過程中的Q-marker是不夠的，而必須建立全面的合理的質(zhì)量一致性評價(jià)方法，實(shí)際上，單純依賴檢驗(yàn)，質(zhì)量合格并不能代表質(zhì)量可靠，如在2015年爆發(fā)的因企業(yè)擅自改變銀杏葉提取物生產(chǎn)工藝所引發(fā)行業(yè)軒然大波的“銀杏葉事件”，涉及購買問題銀杏葉提取物的制劑生產(chǎn)企業(yè)達(dá)40余家，其中也不乏大型制藥企業(yè)，國家食品藥品監(jiān)督管理總局為此開展了銀杏葉藥品和保健食品專項(xiàng)治理行動(dòng)，旨在徹底凈化銀杏葉藥品市場，嚴(yán)厲打擊各種違法、違規(guī)行為，維護(hù)公眾用藥安全[16]。該事件的源頭就是某企業(yè)采用稀鹽酸作為溶劑替代乙醇，更容易將銀杏葉中的雜質(zhì)成份銀杏酸清除出來，更容易達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)中對銀杏酸的含量要求。但該事件從另一個(gè)側(cè)面進(jìn)一步反映了中藥Q-marker決不能簡單的依賴某些成分或某個(gè)成分，如不從根本上解決中藥Q-marker的確定，類似于這種擅自改變工藝以獲得更大利益的不良事件就難以杜絕。也啟示人們對于藥品質(zhì)量的監(jiān)管要建立從成份含量管理到方法控制的全過程監(jiān)管。換句話說僅依靠提高標(biāo)準(zhǔn)、改進(jìn)檢驗(yàn)方法并不能確保藥品質(zhì)量。劉昌孝院士指出：中藥Q-marker是存在于中藥材、飲片、提取物、單方或復(fù)方制劑中與功效有關(guān)的物質(zhì)，但該物質(zhì)不能被簡單的理解為化學(xué)成分，而應(yīng)該是全面的反應(yīng)重要功效的特征綜合。針對于此，程翼宇教授[17]提出：中藥制藥過程管理應(yīng)將原料質(zhì)控、過程控制、過程管理、藥品檢驗(yàn)、臨床安全性監(jiān)測等系統(tǒng)“五體合一”，并將過程檢測、GMP 等數(shù)據(jù)庫信息融合，組網(wǎng)建立制造全流程信息鏈，消除“信息孤島”，解決信息碎片化所帶來的過程管控失措問題，為全面掌控生產(chǎn)制造過程提供強(qiáng)大的信息保障，方可攻克中藥制藥過程無法有效管控的難關(guān)。

事實(shí)上，就筆者的理解，中藥Q-marker是一個(gè)涵蓋很廣的概念，對應(yīng)于中藥的不同階段，采用不同的表達(dá)方式來表達(dá)似乎更為恰當(dāng)，如在中藥資源領(lǐng)域，Q-marker應(yīng)納入中藥材外觀性狀；炮制加工的過程中，除成分檢測以外，原藥材質(zhì)量、炮制方法、炮制火候等應(yīng)屬于Q-marker的范疇；而在中藥制藥領(lǐng)域，則應(yīng)納入原料、過程的管理和控制，同時(shí)亦需要兼顧臨床安全性檢測等方面的考量。

2 “網(wǎng)通虹勢”網(wǎng)絡(luò)代謝規(guī)律與中藥質(zhì)量標(biāo)志物

中藥代謝的“網(wǎng)通虹勢”規(guī)律系賀福元[7，18]提出，該學(xué)說認(rèn)為：人體內(nèi)存在于自然界可溝通的代謝酶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，中藥各成分在同一網(wǎng)絡(luò)體系相互連通、交流、傳遞，單一成分可代謝轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N代謝產(chǎn)物，原成分及代謝成分呈相似的動(dòng)力學(xué)模型，中藥同一母核多衍生物成分在體內(nèi)產(chǎn)生相似的代謝產(chǎn)物與藥效，同一母核的有效成分衍生物群在人體內(nèi)可以相互抑制、加速及轉(zhuǎn)化，其代謝網(wǎng)絡(luò)相容相通，即“網(wǎng)通”；體內(nèi)各成分代謝量變受各成分體內(nèi)代謝酶的勢（數(shù)量、濃度和代謝平衡常數(shù)）決定，如同虹吸原理，盡管水從不同入水口進(jìn)入水網(wǎng)，但整個(gè)水位一致，中藥多成分進(jìn)入體內(nèi)后，就相當(dāng)于向整個(gè)水網(wǎng)的多個(gè)入水口加入不同物質(zhì)，有比水輕的，也有比水重的，整個(gè)入口處的水位可以不一樣，但各入口處所潛在的勢能（或入口處至網(wǎng)中心的壓力） 是相等的，因此中藥多成分的量變按“虹勢”規(guī)律，由總室模型有規(guī)律進(jìn)行變化，即“虹勢”。

2.1 “網(wǎng)通虹勢”與中藥藥效物質(zhì)研究 中藥為多成分體系，藥物成分進(jìn)入體內(nèi)產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，藥效的產(chǎn)生由原成分和/或代謝產(chǎn)物決定。因此中藥藥效物質(zhì)研究決不能忽視體內(nèi)代謝產(chǎn)物的作用，而單成分藥物在體內(nèi)的代謝過程較為清楚，而中藥多成分集合體在體內(nèi)代謝的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)過程研究是中藥藥效物質(zhì)研究的中藥組成部分。中藥成分系原植物次生代謝的產(chǎn)物，而人類也是自然界的生物體，也遵循自然界生物體代謝的基本規(guī)律，因此，對中藥藥效物質(zhì)的研究，也應(yīng)將中藥在體內(nèi)的代謝過程納入研究的過程，亦即中藥成分在體內(nèi)的代謝產(chǎn)物也是中藥藥效物質(zhì)的中藥組成部分。自然界的生物體之間存在相通的巨大代謝酶與效應(yīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[19]，這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由系列酶系主導(dǎo)，原成分進(jìn)入人體后，易被與原植物成分相似代謝途徑酶系代謝和產(chǎn)生反治互補(bǔ)的生物效應(yīng)，最終促進(jìn)人體生物代謝向與中藥藥性相似的方向平衡移動(dòng)。單一成分可以代謝轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N代謝產(chǎn)物，多成分在體內(nèi)代謝也相互調(diào)控。黃連的藥根堿、黃連堿、巴馬汀等成分都是以小檗堿型為母核的衍生物；口服藥根堿，從尿液進(jìn)行了HPLC-MS測定，共檢測到7種Ⅰ相代謝產(chǎn)物，為原藥的脫氫、脫甲基、羥基化代謝物；還有11種Ⅱ相代謝產(chǎn)物，如甲基化合物和葡糖醛酸化合物[20]，人口服小檗堿，從其尿液分離并鑒定了Ⅰ相7個(gè)代謝產(chǎn)物[21]，這些代謝產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)母核與原藥材的成分群母核也為小檗堿型。這些研究表明中藥同一母核多衍生物成分在體內(nèi)產(chǎn)生相似的代謝產(chǎn)物與藥效。不同母核的代謝網(wǎng)絡(luò)相差較大，傳遞較遠(yuǎn)，藥效也相差較大，故轉(zhuǎn)化和調(diào)控周期較長，中藥復(fù)方各藥材藥性、藥效可通過配伍調(diào)控。

所謂質(zhì)量是指能夠反映實(shí)體滿足明確或隱含需要的能力的特性總和，而中藥組方配伍規(guī)律的多樣性使一味中藥可以用于多種病證，因此，對于中藥質(zhì)量的特征亦即其藥效物質(zhì)難以通過某成分或某效應(yīng)簡單代替，在確定中藥Q-marker時(shí)，必不能忽視其體內(nèi)代謝過程，而應(yīng)注重中藥Q-marker的溯源性。將中藥資源、中藥炮制、中藥制劑過程等作為一個(gè)整體進(jìn)行研究，同時(shí)不能忽視中藥成分體內(nèi)代謝“網(wǎng)通性”規(guī)律與中藥Q-marker的關(guān)系，從而保證中藥藥效物質(zhì)研究和Q-marker確定的準(zhǔn)確性和代表性。

2.2 “網(wǎng)通虹勢”與中藥材質(zhì)量穩(wěn)定性 前已述及，中藥Q-marker與中藥材鑒別的關(guān)系密切，而網(wǎng)通虹勢規(guī)律亦與中藥材質(zhì)量穩(wěn)定息相關(guān)。在前期研究中發(fā)現(xiàn)指紋圖譜的鄰近的特征指紋峰（代謝衍生物）的藥物動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型較相似，而遠(yuǎn)離的特征指紋峰成分的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型相差較大；中藥有效成分群的平均藥效強(qiáng)度、藥效時(shí)間與藥效時(shí)間方差在一定時(shí)間是一固定常數(shù)。唐宇等[22]根據(jù)據(jù)遺傳多態(tài)性、生物物理學(xué)燃燒焓原理，結(jié)合指紋圖譜的信息熵，對不同產(chǎn)地的大黃進(jìn)行了研究，其研究發(fā)現(xiàn)：不同產(chǎn)地大黃的的指紋圖譜有較大差異，浸出物指紋圖譜也波動(dòng)較大，成分種類與構(gòu)成差別明顯，存在明顯的植物遺傳多態(tài)、成分多樣性，不同產(chǎn)地藥材代謝產(chǎn)生的成分種類不同，反映出了中藥材的“道地性”；但不同產(chǎn)地大黃的醇浸出物有穩(wěn)定的燃燒焓、信息熵及生物熵，提示中藥同母核群生成分在代謝時(shí)盡管單個(gè)成分的含量可以變化，但成分整體有相似的代謝網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)規(guī)律，當(dāng)代謝途徑、方式、方法、始終端確定后，單位整體的生物能（化學(xué)勢）變化是穩(wěn)定的，故在網(wǎng)絡(luò)代謝中的焓變是穩(wěn)定的，所產(chǎn)生的藥效也有規(guī)律可循，多成分之間代謝體現(xiàn)“虹勢性”。最終得出了“虹勢性”控制宏觀的中藥材代謝作用方向，“道地性”調(diào)節(jié)在宏觀作用下的精確作用，中藥質(zhì)量是微觀各單成分質(zhì)量與宏觀各成分組合模式質(zhì)量統(tǒng)一的結(jié)論。杜玉然等[23]對全國13個(gè)不同產(chǎn)地紅花的研究亦證明了這一結(jié)果，因此中藥材質(zhì)量穩(wěn)定性與中藥成分間的“虹勢性”關(guān)系密切。

因此，在進(jìn)行中藥Q-marker確定時(shí)，應(yīng)綜合考慮中藥材“道地性”與“虹勢性”的有機(jī)統(tǒng)一，保證中藥Q-marker兼顧中藥材質(zhì)量穩(wěn)定性，以確保中藥Q-marker能全面反映中藥質(zhì)量。

3 討論

中藥復(fù)方多成分體系的作用體現(xiàn)多成分、多靶點(diǎn)、綜合效應(yīng)的特點(diǎn)，其物質(zhì)基礎(chǔ)研究不易，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)難以建立，質(zhì)量標(biāo)志物難確定，造成無法嚴(yán)格監(jiān)控中藥加工全過程中的質(zhì)量，難以確定中藥有效性-物質(zhì)基礎(chǔ)-質(zhì)量控制標(biāo)志性成分之間的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而使中藥形成及生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定，給中藥現(xiàn)代化造成了巨大的困_，因此，Q-marker的確定系異常重要的工作，而研究中藥與生物體的“網(wǎng)通虹勢”代謝規(guī)律，能化繁為簡，可將中藥多成分的零散作用規(guī)律視為同母核群體的整體作用，闡明單成分代謝與多成分代謝差異與作用異同問題，溝通微觀單成分個(gè)體與宏觀成分群整體，揭示中藥在生物體內(nèi)代謝物質(zhì)、信息交流基本規(guī)律，可為揭示中藥復(fù)方對人體的作用規(guī)律，確定中藥Q-marker奠定基礎(chǔ)。

在中藥復(fù)方體內(nèi)外代謝網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)研究基礎(chǔ)上，利用適應(yīng)中藥復(fù)方多成分體系的藥物動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型探討中藥復(fù)方與人體作用的“網(wǎng)通虹勢”規(guī)律，分析中藥復(fù)方成分及代謝產(chǎn)物在體內(nèi)作用規(guī)律，可吻合其多成分、多靶點(diǎn)、綜合作用的特點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的求算，闡明中藥復(fù)方作用過程中的關(guān)鍵指標(biāo)性成分，可將中藥網(wǎng)絡(luò)代謝與系統(tǒng)生物學(xué)的代謝組學(xué)結(jié)合，研究有效成分群”網(wǎng)通虹勢”代謝規(guī)律，揭示中藥代謝網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力組學(xué)規(guī)律，揭示生物體之間的網(wǎng)絡(luò)代謝普遍規(guī)律，揭示中藥作用的物質(zhì)基礎(chǔ)：有效成分及代謝物種類、構(gòu)成比及動(dòng)力學(xué)規(guī)律，將對闡明中藥復(fù)方物質(zhì)基礎(chǔ)，確定中藥Q-marker，進(jìn)而分析藥材種植、采收、炮制、貯藏、運(yùn)輸、制藥過程等對中藥質(zhì)量的影響奠定基礎(chǔ)，也將大大推動(dòng)中藥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程。

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