论文摘要
方剂和复方是中医治疗疾病的主要手段,是中医临床用药的主要形式。方剂的实质是两味及两味药以上的多药物按一定配伍法则联合用药。方剂是通过药物间相互作用产生整体功效的,离开这些相互作用,整体功效既不能形成,也不能解释。方剂的一个特征是多药物用药,其药物少则四五味,多则一二十味。这为复方的研究首先在实验设计上就带来了一定的困难。其次,方剂的多效性的特点使得方剂的作用往往涉及多个目标的综合评价。因此如何建立一种适合方剂特点的研究方法对于方剂配伍规律研究具有十分重要的意义。本文构建了一种适合方剂多药物配伍组合、多指标评价特点的基于均匀设计法结合多目标评价算法的方剂整体功效评价模式,从药理学角度分析确证提出的方剂“耦合效应”。在此基础上建立基于WINDOWS桌面操作系统开发的,窗口化操作界面的方剂耦合效应-整体功效评价软件。本研究构建的方药耦合效用及组方规律研究方法,为方剂研究提供具有参考价值的新思路和新方法,有利于深入认识方剂的作用机理。方剂耦合效应指在方剂这一系统中,配伍的药物融为一体,相互作用、互相影响而对方剂的整体效应产生的不同于单味药功效的结果或现象。药物配伍对方剂的耦合效应可产生三种不同的结果或现象,即协同效应、叠加效应和拮抗效应。一、方剂配伍中的“耦合”效应类型1七情和合1.1单行两药合用作用没有协同性和拮抗性,称为“叠加性”,即1+1=2,单行有点类似此类性质。另外叠加性药有一个特例,称无关药,即1+0=1,指主药使用后,没有必要再合用的药物,这又类似于一个方剂中有君药而又未需配伍相须相使等药,如独参汤。1.2相须相须的作用表现为药物的协同性增效作用,其综合疗效是1+1＞2,一般来说,相须药物有相似的作用机理和作用方向,药效间有叠加作用,类似于一个药的不同剂量合用。1.3相使相使的作用也表现为药物的协同性增效作用,其综合疗效是1+1＞2。1.4相杀、相畏相杀、相畏的作用表现为一个药物抑制另一个药物的作用,使药物联合作用小于叠加性的拮抗性作用,其综合疗效表现为1+1＜2。1.5相恶相恶的作用与相杀、相畏的作用表现是一致的,即表现为一个药物抑制另一个药物的作用,使药物联合作用小于叠加性的拮抗性作用,其综合疗效表现为1+1＜2。1.6相反相反所表现的是药物联合后协同性或叠加性作用,其综合疗效表现为1+1≥2。只不过这种耦合作用不是所需的治疗作用。2君臣佐使它是从方中各药的主次地位与具体分工的角度去阐述药物之间的配伍关系,按药物在方中所起的作用分为君药、臣药、佐药、使药。方剂中的耦合效用根据各药在组方中的重要性,确定主药,根据其他药与主药的关系,相应地分为协同性药（1+1＞2）、拮抗性药（1+1＜2）、叠加性药（1+1=2）,具体而言可以概括为五种配伍关系:（1）扩效:即A药与B药配用,AB两药功效互补,扩大了治疗范围,但功效与毒副作用无增强或减弱的变化（1+1=2）。（2）增效:即A药与B药配用,A药原有的功效增强（1+1＞2）（3）减效:即A药与B药配用,A药原有的功效减弱（1+1＜2）。（4）增毒:即A药与B药配用,A药的毒副作用增强（1+1＞2）。（5）减毒:即A药与B药配用,A药的毒副作用减弱,（1+1＜2）。方药之间的配伍所产生的“耦合”效用并不是固定不变的,它受剂量、所治病症、剂量配比的变化而变化。方药的药效及组方规律研究的目的之一就是要明确影响方药耦合效应的这些因素,为临床组方制药提供科学的实验依据。二、方药配伍的“耦合”效用及其组方规律研究的方法的建立1均匀实验设计安排实验组合1.1均匀设计安排实验组合1.2明确试验目的,选择考察方剂,确定对症实验模型,确定试验指标。1.3选择试验因素。1.4确定因素水平。1.5选择均匀设计表,排布因素水平。1.6根据试验方案,安排试验操作;2数学建模2.1采用（偏）最小二乘法进行方程拟合,获得多元回归方程。2.2根据回归方程分析方剂的耦合作用根据各因素的回归系数大小可以看出各因素对Y值影响值,由此可以定性辨析各药物在方中的地位,分清“君臣佐使”。①系数b为正值时,表明该因素对试验为正相关,数值越大越好,数值越大表明该因素影响越大;②系数b为零时,影响可以忽略,可根据实际情况选择最方便的水平;⑧系数b为负值时,表明该因素对试验为负相关,数值越小越好,可选该因素的最小水平。对于βijxixj项,表明xi和xj这两因素存在交互作用（耦合作用）,若βij＞0,说明两因素（两药）存在正交互作用,数值越大,对Y值的影响也越大,表示有协同作用。若βij＜0,说明两因素（两药）存在负交互作用,表示有拮抗作用。若βij=0,即βij无显著性,说明两者无交互作用,表示相加作用。3单目标优化通过回归分析方法计算得出的优化试验条件一般需要进行优化试验条件的实际试验验证;最佳条件的确定可以用求函数最大值的方法计算出各因素的最佳值。4整体疗效的综合评价本研究采用网格尝试法对整体效应进行综合评价,其目的是在满足多个指标较优的情况下的方剂配伍优化的组合。三、中药复方配伍研究分析软件的编制及应用实例1、软件介绍根据本文提出的研究思路和方法,用visual C++编制而成了一款开放性的软件,集中了本文提出的一系列分析方法,主要用于方剂配伍规律研究,也可以用于中药复方新药的组方筛选与优化。可运行于目前主流的windows系统win98、2000、xp、NT、vista等。软件的主要功能包括均匀设计,数据建模[（偏）最小二乘法回归分析],单目标优化,多目标综合评价等。后续的功能将在接下来的工作中完善。2、软件及其方法的应用实例（1）方药配比筛选中的应用传统中药方剂与复方的配比大都是以经验为基础的,存在着配比不同,疗效各异的情况。在新药开发及药物研究中,如何筛选有效组份、精炼组方是首先必须面临的问题。以丹心痛为研究实例,具体数据来源于高鹏“运用均匀设计对丹心痛中四味药最佳配比进行了筛选研究”一文。对试验结果进行再处理,在综合考虑两种药效指标的基础上获得相应的最佳配比。1.1对垂体后叶素诱导的大鼠心肌缺血的影响:川芎对T波高度值为负效应,起降低∑ST变化值作用,在此指标中起君药的作用。因素4-丹皮也对T波高度值起负效应,而香附对T波高度值呈正向作用,起增加T波高度值的作用,但香附与冰片相互之间的耦合作用起协同作用,对T波高度值呈负效应。川芎与冰片配伍对T波高度值呈正效应。1.2对异丙肾上腺素诱导的大鼠心肌缺血的影响:川芎对∑ST变化值为负效应,起降低∑ST变化值作用,在此作用中起君药的作用。而香附对∑ST变化值呈正效应,起增加∑ST变化值的作用,但川芎与香附相互之间的耦合作用起协同作用,对∑ST变化值呈负效应。川芎与丹皮配伍对∑ST变化值呈正向作用,香附与丹皮相互之间的耦合效应对∑ST变化值呈负效应,起降低∑ST变化值作用。在综合两项指标的情形下获得5个较优的配比组合,与阳性药冠心苏合丸相比疗效相近或较优。（2）小承气汤配伍组方规律研究引用黑龙江中医药大学胡晓阳的“大黄、厚朴、枳实配伍对泻下、镇咳和祛痰作用的均匀设计实验研究”一文的研究数据,运用本论文的研究方法进行数理,获得小承气汤方证配伍组方规律的更深入的认识。2.1攻下作用2.1.1对小鼠小肠推进率的影响:大黄表现为负效应,即单药大黄对小肠推进率呈抑制作用,但大黄和厚朴具有耦合效用,表现出正效应的协同作用,两者配伍的效应强度也是最大的（回归系数最大）,因此大黄与厚朴在此作用中为君臣之药。厚朴与枳实之间也表现出协同的耦合效应,对小肠推进率呈正效应。2.1.2小鼠排便时间的影响:厚朴与枳实单味作用对排便时间呈负效应,但似乎与剂量并不一定呈正相关,大黄对排便时间也表现为负效应。2.1.3小鼠排便粒数:三味单药均对小鼠排便粒数呈正效应,尤以厚朴的强度最大。但厚朴与枳实的相互作用表现为负效应。小承气汤攻下作用较缓,在对消化系统三个指标中,单味药的作用并不突起,主要是三味药联合作用共奏泻热通便,消胀除满之功。单味药作用明显的是厚朴,大黄和枳实主要起协同作用,可能与厚朴枳实可直接作用于肠道,明显增加肠道的蠕动和推进功能作用有关。综合攻下的三个指标进行优化,得到较优的配伍组合:大黄:厚朴:枳实=6:4:1。2.2、逐痰止咳2.2.1对氨水所致小鼠咳嗽潜伏期的影响:厚朴,枳实单味对于Y4（咳嗽潜伏期）表现为正效应。大黄与厚朴相互作用也表现为正效应,且强度为最大。而大黄与枳实的相互作用表现为负效应。2.2.2镇咳次数:大黄呈正效应,厚朴呈负效应。大黄和厚朴和枳实相互之间均有交互作用,表现出的都是负效应,三药的协同作用,尤其是大黄和厚朴的协同作用对咳嗽次数指标影响最大。2.2.3对小鼠气管酚红排泌的影响:单味厚朴呈正效应,大黄与厚朴、枳实两两间均存在相互作用,起协同作用,表现为正效应作用。尤以大黄与厚朴协同作用的强度最大。对呼吸系统影响中,厚朴大黄汤方中各药物的作用也以厚朴、枳实为主,三药合用能增加效果,厚朴、枳实能作用于气管平滑肌等部位,畅气排痰,消除气管呼吸道分泌物等,大黄和二药合用能加强镇咳、化痰作用。四、银翘散组方配伍研究对含有十味药的温病第一方银翘散以流感病毒感染小鼠肺指数及二甲苯致炎模型为评价平台,采用均匀设计和多目标优化方法探讨银翘散不同组合与药效学关系,分析银翘散方中药物的耦合效应,综合评价银翘散抗病毒、抗炎作用的整体疗效。1对于抗流感病毒作用:对降低肺指数值作用贡献值大小依次是连翘＞银花＞牛蒡子＞芦根＞荆芥＞薄荷。连翘,银花对降低肺指数值作用最大,连翘较之金银花更长于解毒消肿,两药在方中按其作用为君药。牛蒡子,芦根,荆芥,薄荷几位药在方中起协同君药的作用,属于臣药,在临床治疗急性传染性疾病中配伍使用频率也很高。以银花、连翘为君分析了方中各药的耦合效应。对全方的耦合效应进行了分析,银花—牛蒡子,连翘—荆芥穗,连翘—甘草,牛蒡子—淡豆豉,薄荷—芦根之间的耦合作用在设计范围内有统计学意义。2抗炎作用:对抑制小鼠耳廓肿胀度呈抑制作用的因素有连翘、牛蒡子、淡豆豉,薄荷,甘草,桔梗。其贡献值大小依次是薄荷＞牛蒡子＞连翘＞淡豆豉＞甘草＞桔梗。银花-芦根,竹叶-豆豉,荆芥-桔梗,桔梗-甘草对抗炎作用呈正相关的相互作用。银花-连翘,银花-荆芥,连翘-豆豉,豆豉-荆芥,薄荷-芦根则起负相关相互作用。其中对抗炎作用最大的药对配伍是薄荷-芦根,竹叶-豆豉,连翘-豆豉,银花-荆芥。综合两项指标,对银翘散组方进行了寻优,获得四个较优剂量的最佳配比组合,其中原配比为其中较优的一个组合。对优化方进行了实验验证,各组实测值与预测值的差值误差百分率均在20%之内,说明模型优化有一定的可靠性。五、本论文创新点（1）本研究提出方药的“耦合”效应学说,用现代科技语言阐释方剂配伍相互作用特点,有利于深入认识方剂的作用机理和方剂配伍规律性,为从实验角度阐明方剂配伍规律和科学性搭建一座桥梁。（2）建立以均匀设计为主的,利用（偏）最小二乘法系统建模和多目标优化设计等的方剂组方规律研究的方法,为中药组方规律的研究提供了新的思路和途径。（3）本研究利用（偏）最小二乘法建立的回归方程进行方剂组分配伍的研究,可对药味与药量关系、量效关系、君臣佐使、七情和合配伍理论等进行全方位的研究,并注重单味药与药组在全方中的药效学作用和多目标综合评价方剂的疗效,更能体现中医学的整体观与系统论的思维模式。（4）初步开发的中药复方配伍研究软件可方便方剂的研究、新药的研发、药化制剂等研究过程的程序化、规范化、定量化和科学化。