从中药配位化学角度看中药治疗泌尿系结石的作用机制

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从中医角度看，泌尿系结石是机体水液代谢失常的产物。中医在治疗泌尿系结石上以清热利湿通淋、活血化瘀、理气导滞为基本原则。从中药配位化学的角度看，中药的有效化学成分主要是有机分子与微量元素组成的配位化合物。它们不仅以配合物形态存在于中药中，而且以配合物形态在人体内起作用。目前用于治疗尿石症的中草药主要有:金钱草、茯苓、海金沙、石韦、虎杖、怀牛膝、泽泻、黄芪、滑石、肾茶等，从这些中药的化学成分角度，可以看出中药主要成分与尿液中钙离子的配位化学，从而可进一步理解中药在治疗泌尿系结石方面的作用机制。
▲金钱草 金钱草是治疗泌尿系结石的常用中药，其品种较多。按金钱草的来源和功能可分为金钱草、广金钱草和连钱草。金钱草主要含黄酮类、氨基酸、胆碱、鞣质、甾醇、氯化钾及内酯类等，广金钱草主要含三萜醇配糖体、黄酮苷、生物碱、鞣质及氨基酸等，连钱草主要含单萜酮、A2蒎烯、B2蒎烯、熊果酸、胆碱、鞣质、多种氨基酸及无机盐等。金钱草治疗泌尿系结石的化学基础包括两个方面：一是其有效成分与尿液中Ca2+形成配合物，减小Ca2+与草酸根离子的络合能力，从而降低CaC2O4等的过饱和度，抑制CaC2O4的生长；二是金钱草能使尿液变成酸性而溶石。通过实验证明，广金钱草提取液能明显降低实验性高草酸尿症大鼠肾组织中草酸和钙的含量，并减少乙二醇诱导的CaC2O4结晶在肾中的形成、沉积，从而抑制大鼠CaC2O4肾结石的形成。此外，广金钱草对喂饲结石形成剂大鼠肾及膀胱结石形成也有显著预防作用，对已形成结石的大鼠有治疗作用。而且，它还具有利钠作用，使尿量显著增加。广金钱草水提醇沉得到的醇不溶物中的多糖部分对水草酸钙晶体的生长抑制作用最好，且其抑制作用随多糖浓度的增加而增强。
▲茯苓 茯苓主要含β-茯苓多糖和三萜类化合物乙酰茯苓酸、茯苓酸、3β-羟基羊毛甾三烯酸。此外，还含有少量角甾醇、甲壳质、蛋白质、脂肪、卵磷脂、葡萄糖、腺嘌呤、组氨酸、胆碱、β-茯苓聚糖分解酶、脂肪酶、蛋白酶及无机成分(Ca，Mg)等。茯苓多糖是茯苓的主要成分，它在结构上与酸性黏多糖(GAGs)相似。尿液中的GAGs是泌尿系结石形成的抑制剂，它在体外也能显著降低水草酸钙晶体的生长速度和晶体聚集程度。但茯苓多糖的防结石作用机制是否与GAGs一致，还有待进一步研究证实。有学者认为，多糖是Ca2+的络合剂，它能与Ca2+结合成可溶性络合物，使尿液饱和度下降，从而表现出抑制作用。多糖也能被吸附在晶体表面，或是封闭晶体表面的生长点，或是改变晶体表面电荷与能量分布，从而改变晶体生长的动力学过程，表现出对生长和聚集的抑制作用。通过动物实验证明，茯苓多糖能有效抑制大鼠肾内CaC2O4晶体的形成和沉积，具有较好的防石作用。
▲海金沙 现代药理证明，海金沙水提醇沉制成的注射液给麻醉犬，可明显促进输尿管蠕动频率，使输尿管上段的压力明显增加，故具有排石作用。
▲石韦 石韦治疗尿结石的有效成分是齐墩果酸，该成分为三萜有机酸，除了172位的羧基能与Ca2+配位外，还可能会黏附在晶体表面活性部位，阻止晶体的进一步生长、聚集或相互转化。其含有的延胡索酸和咖啡酸中均含有羧基，可与Ca2+发生配位。此外，咖啡酸中还含有2个羟基，可与Ca2+配位形成稳定的五环螯合物。
▲虎杖 虎杖中含有的羟基蒽醌类化合物、大黄素及大黄素甲醚都是蒽醌的衍生物，含多个配位基团，可与Ca2+形成配位化合物。
▲怀牛膝 怀牛膝中的齐墩果酸和牛膝甾酮等均含有可与Ca2+配位的羟基或羧基。
▲泽泻 体外实验证实，泽泻能有效抑制CaC2O4结晶的成核、生长和聚集。对泽泻水提取液预防CaC2O4结石的形成进行研究证实，泽泻能有效抑制CaC2O4晶体的自发性结晶和生长，并随着人工尿液的离子强度降低和pH值升高，抑制活性逐渐增强。其作用机制可能是由于低离子强度和高pH值时，泽泻吸附于CaC2O4晶体表面的能力增强，不利于结晶。因此，在应用泽泻治疗CaC2O4泌尿系结石的过程中，应适当降低尿液离子强度和碱化尿液，以便于泽泻抑制泌尿系结石作用的发挥。
▲滑石 滑石最善清利膀胱湿热，而膀胱湿热正是泌尿系结石形成的重要病机所在。从现代药理研究来看，滑石的主要成分是含水硅酸镁，因其含镁量多，所以可与Ca2+在体内竞争草酸根离子，形成溶解度较大的草酸镁，通过尿液排出体外，从而降低泌尿系结石患者的CaC2O4过饱和度，并增加体液对CaC2O4的溶解度，抑制草酸钙结石的聚集和生长。但若结石本身含镁离子，如磷酸镁铵结石，则不适宜使用本品。
▲肾茶 肾茶中含有黄酮类化合物、甾体皂苷类、蒽醌类及其苷类、氨基酸、肌醇、多肽、蛋白质、有机酸、糖类、多糖类、多酚类化合物等。这些物质的分子结构中含有羟基、羰基和氧杂环等基团，可与Ca2+形成配合物。药理研究表明，肾茶中的利尿成分肌醇可以增加尿量以及尿酸的排泄量，从而促进排石。
由此可见，中药治疗泌尿系结石的化学基础主要基于如下四个方面:一是中药的有效成分中含有羧基、羟基、羰基、氨基、氨基酸和氧杂环等，这些基团可以与Ca2+形成配位络合物;二是中药的有机成分自身或许多相对分子质量大的单体成分，不但能与Ca2+形成配合物，而且还能以疏水、交叠、静电、包合等形成分子络合物;三是部分中药如金钱草等可以降低尿液的pH值；四是中药黏附在尿石晶体的生长位点上，阻止尿石矿物的进一步生长和聚集，从而抑制尿石的形成。
从中药的有效化学成分及其与尿液中钙离子的配位角度来阐述其在治疗泌尿系结石的作用和机制，不但可以从分子水平和细胞水平上深入研究尿石的形成和抑制过程，而且还可以应用组合化学的新概念和新技术，合成新型的尿石抑制剂，并通过修饰和改造中药的原有有效成分，提高其疗效、降低其毒性。