APP下载

基于DNA测序技术的市售地龙类药材基原调查与考证研究△

2019-09-17格小光蒋超田娜魏艺聪黄璐琦袁媛刘小凡金艳赵玉洋

中国现代中药 2019年9期
关键词:药用蚯蚓物种

格小光,蒋超*,田娜,魏艺聪,黄璐琦,袁媛*,刘小凡,金艳,赵玉洋

1.中国中医科学院 中药资源中心 道地药材国家重点实验室培育基地,北京 100700;2.福建中医药大学 药学院,福建 福州 350122;3.中国人民大学 统计学院,北京 100872

中药商品的基原调查是正本清源,确定真伪鉴别目标,提高中药质量标准的前提条件。地龙为临床常用的动物药材,来源于钜蚓科动物参环毛蚓PheretimaaspergillumE.Perrier、通俗环毛蚓P.vulgarisChen、威廉环毛蚓P.guillelmiMichaelsen或栉盲环毛蚓P.pectiniferaMichaelsen的干燥体[1]。前一种习称“广地龙”,后三种习称“沪地龙”。地龙属寡毛纲环毛类蚯蚓,我国此类物种极为丰富,截止到2010年,陆栖蚯蚓已达9科31属328种(含亚种)[2],且仍存在大量环毛类新物种[3]。目前商品地龙药材多来源于野生,随着产区的增加,各地区环毛类物种均可能被采收,致使商品地龙基原极为复杂,亟需澄清。

此前的药源调查发现商品地龙基原包括参环毛蚓、通俗环毛蚓、威廉环毛蚓、栉盲环毛蚓、背暗异唇蚓AllolobophoracaliginosatrapezoidesAnt.Dugès、壮伟环毛蚓P.robusta(E.Perrier)、直隶环毛蚓P.tschiliensis(Michaelsen)、白颈环毛蚓P.californica(Kinberg,1867)、保宁环毛蚓P.magna(Chen,1938)等13种[4-5],而地区习用地龙物种曾达3科4属49种[6]。由于各地龙物种形态近似,其内脏形态、雄孔、交配腔等主要鉴别特征在加工过程中常遭损坏,体色和表面纹理特征在干燥时常消失或发生改变,导致地龙商品基原的确定仍存在困难。

近年来随着分子系统学和生物信息学的发展,包含寡毛纲在内的动植物核酸数据库已逐步建立[7-13]。本研究对历代本草、地方志、药典标准进行了考证,以确定药用地龙物种基原,并通过细胞色素c氧化酶I基因(COI)序列分析结合形态分类对收集到的232批市售商品地龙进行基原调查,为地龙的真伪鉴定提供依据。

1 本草考证

1.1 名称考证

历代本草典籍中地龙名称的源流脉络较为清晰[14-48]。地龙原称蚯蚓,入药始见东汉年间的《神农本草经》[14]:“蚯蚓,主蛇瘕,去三虫,伏尸,鬼疰,蛊毒,杀长虫,仍自化作水。”地龙之名沿自“土龙”(南北朝·陶弘景《名医别录》[16]:“白颈蚯蚓,一名土龙,三月取,阴干”),唐末到五代称“地龙子”(唐·梅彪《石药尔雅》[19]:“蚯蚓屎:一名龙通粉,一名蚓场土,一名地龙粉,一名寒献玉,一名土龙屎”;五代·孟贯《药性论》[22]:“蚯蚓,亦可单用,小毒。干者熬末用之,主蛇伤毒。一名地龙子”),宋代开始以“地龙”为名入药(王怀隐《太平圣惠方》[23]:“地龙十条炙干,上捣细罗为散。夜临卧时。以冷茶调下二钱。服之”;王继先等《绍兴本草》[26]:“白颈蚯蚓,世俗呼为地龙是矣。非止白颈者可用,其实一也”)。而后历代本草中仍有沿用“蚯蚓”或“白颈蚯蚓”的名称,一直到1963年版《中华人民共和国国药典》[49](以下简称《中国药典》)将“地龙”定为蚯蚓的药材名,正式成为法定名称。

1.2 品种考证

历代本草均以具有“白颈”特征的蚯蚓为药用主流品种,但药用品种不仅来源于一个物种(表1)。宋代《图经本草》[24]及《证类本草》[25]开始部分医家将“白颈蚯蚓”和“蚯蚓”分开,并附有“蜀州白颈蚯蚓”药图,认为其“功同蚯蚓”。明·李时珍《本草纲目》[32]中“蚯蚓”和“白颈蚯蚓”为不同条目,清·汪绂《医林纂要探源》[39]则明确记载“蚯蚓一名寒蟋,一名地龙,色赤气香者可用,黑而易断如烂泥者勿用。白颈者另是一种,气味犹鲜香,治热更佳”,说明人们早就认识到地龙药材的原动物不止一种,存在着品种的差异。除“白颈蚯蚓”外,古代本草也有使用“紫项蚯蚓”的记录。宋·陈自明《妇人大全良方》[50]载:“产后癫狂,仍掘紫项活地龙一条入药,候地龙滚三滚,取出地龙不用,不令带药出,但欲得地龙身上涎耳”;宋·王璆原《是斋百一选方》[51]:“败血及邪气入心,如见祟物,癫狂。用大辰砂一、二钱,研细飞过,用饮儿乳汁三、四茶匙调湿,以紫项地龙一条入药滚三滚,刮净,去地龙不用,入无灰酒一盏,分作三、四次服”;王肯堂《证治准绳》、薛己《薛氏医案》、孙一奎《赤水元珠》中也载有此类用法,但其临床用于治疗产后癫狂,与今地龙功效不同,用法也有异。综上可知,中国地龙一直以“白颈蚯蚓”为主流入药,但由于古代本草药图图影不精确,难以反映准确的物种信息,需要结合其他信息一起进行考证。

明清以前,药用地龙没有明确的产地概念,多数本草著作均认为各处均有(表1)。对清明时期地方志进行检索,发现今北京、河北、辽宁、山东、江苏、浙江、江西、广东、海南地区所产地龙均有药用记录(表2)[52],没有显著的地理和品种偏好性,无法考证出具体药用品种。民国以来,广地龙逐渐为大家所认可,陈仁山《药物出产辩》[44]载:“地龙以产广东顺德陈村,下滘产者为佳”,其原因可能是广东所产参状远盲蚓、保宁腔蚓等品种体型较大,且环带明显,更符合古代“入药宜大而白颈,是其老者有力”的看法。

表1 历代本草中的地龙记载

续表1

注:—表示未记载本条目内容。

表2 地方志中的地龙药用记录

2 市场调查研究

2.1 材料

2.1.1 样品 地龙药材和饮片采集于河北安国、安徽亳州、四川荷花池、广西玉林、广东清平、广东普宁、山东舜王城中药材市场,共收集样品232批。样品经上海交通大学邱江平教授进行形态学初步鉴定后经DNA测序结果进一步验证。地龙对照药材购自中国食品药品检定研究院,凭证标本保存于中国中医科学院中药资源中心,见表1。另有20种蚯蚓原动物参考样品由西南大学刘彬教授课题组提供,60种蚯蚓原动物样品由上海交通大学邱江平教授课题组提供。

2.1.2 试剂 蛋白酶K(德国默克公司,批号:1245680100);SpeedSTAR HSTaqDNA聚合酶(大连Takara公司,批号:RR070A);2000 bp DNA Marker(大连Takara公司,批号:D501A);DNeasy Blood & Tissue DNA提取试剂盒(上海凯杰企业管理有限公司,批号:69506);溴化乙锭试剂(美国Fluka公司,批号:E8751-1G)。

2.1.3 仪器 MM 400混合型碾磨仪(德国Retsch公司);Veriti 96孔梯度PCR扩增仪(美国Applied Biosystem公司);SYNGENE凝胶成像系统(香港GENE公司);Nanodrop 2000微量核酸定量分析仪(美国Thermo Fisher公司)。

2.2 方法

2.2.1 DNA提取 样品除去泥土,使用70%乙醇擦拭表面,晾干。球磨粉碎,取粉末约50 mg,置洁净的2 mL离心管中,加液氮冷冻后经碾磨仪研磨至粉末,按照DNeasy Blood & Tissue DNA提取试剂盒说明书提取总DNA,采用Nanodrop 2000微量核酸定量分析仪测定其浓度,用于PCR反应或于-20 ℃保存备用。

2.2.2 PCR扩增及电泳检测 取所提取的DNA,使用COI通用引物LCO1490:5′-GGT CAA CAA ATC ATA AAG ATA TTG G-3′和HCO2198:5′-TTA ACT TCA GGG TGA CCA AAA AAT CA-3′进行PCR扩增[13]。PCR反应体系为25 μL,包含无菌双蒸水19 μL,10×FBI 缓冲液2.5 μL,dNTP(10 mmol·L-1)1.5 μL,LCO1490和HCO2198引物各0.25 μL(10 μmol·L-1)、SpeedSTAR HSTaqDNA聚合酶(5 U·μL-1)0.3 μL,DNA 模板1 μL。COI序列扩增程序为:94 ℃预变性5 min;94 ℃变性30 s,45 ℃退火30 s,72 ℃延伸30 s,5个循环;94 ℃变性30 s,45 ℃退火30 s,72 ℃延伸30 s,35个循环;72 ℃终延伸5 min。扩增结束后取5 μL PCR产物,加入5 μL 6×Loading buffer于溴化乙锭染色的1.5%琼脂糖凝胶电泳检测,SYNGENE凝胶成像系统观察。

2.2.3 测序及数据处理 取阳性扩增产物,经纯化后以对应引物进行双向测序,测序由睿博兴科生物技术有限公司完成。使用BioEdit 7.2.6软件对测序峰图和序列进行校对、去除引物序列及拼接,获得对应质量合格的DNA序列,经将数据在NCBI数据库(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)和地龙原动物数据库(上海交通大学建立)[7-9]进行BLAST比对,获得最相似物种信息。利用MEGA 6.0对获得的单倍型序列进行分析,基于Kimura-2-parameter模型计算遗传距离,使用Neighbor-Joining法构建系统发育树,并使用Bootstrap自举检验法检验各分支的支持率,Bootstrap值设定为1000次重复。

2.3 结果与分析

2.3.1 商品地龙形态分析 商品地龙药材根据体型大小、颜色和质地可明显分为4类:1)体长超过30 cm、背部棕黑色到紫黑色、刚毛粗糙的海南地龙类(海南地龙、海南山地龙),2)体长20~30 cm、背部黄棕色到深棕色的广西地龙类(广西地龙、广地龙),3)体长20 cm以下、背部黄色到棕色、质地较软的沪地龙类(沪地龙、河南地龙、山东地龙、小地龙),以及4)体长20~30 cm、呈板片状、全体红棕色的进口地龙类(泰国地龙、越南地龙)(图1)。同类地龙因加工方式不同表面颜色具有差异,环带位置和形态清晰,部分样品可见背孔或雄孔,然而多数样品缺乏准确的形态鉴别特征。为确定市售地龙药材基原,本研究对所有样品的COI片段进行扩增、测序及比对分析。

注:A.泰国地龙;B.沪地龙;C.广地龙;D.海南地龙。图1 商品地龙形态

2.3.2 COI序列分析与基原鉴定 使用试剂盒提取的地龙类样品总DNA质量浓度一般为30~220 ng·μL-1。232批样品使用LCO1490/HCO2198引物扩增成功率为100%(图2)。取PCR扩增产物进行DNA测序,其中2批样品扩增产物测序失败,共计230批样品获得COI序列,去除引物区后长度均为658 bp。所获得的230条COI序列经与NCBI数据库及地龙原动物数据库进行BLAST比对,共与34种蚯蚓物种近似,含4种药典品:参环毛蚓(参状远盲蚓A.aspergillus)、通俗环毛蚓(通俗腔蚓M.vulgaris)、威廉环毛蚓(威廉腔蚓M.guillelmi)、栉盲环毛蚓(栉盲远盲蚓A.pectiniferus)[53]和30种非《中国药典》收录品种:阿美远盲蚓A.amis、多肉远盲蚓A.carnosus、皮质远盲蚓A.corticis、内栖远盲蚓A.endophilus、褐色远盲蚓A.fuscatus、优雅远盲蚓A.gracilis、海南远盲蚓A.hainanicus、异骈远盲蚓A.incongruus、毛利远盲蚓A.morrisi、暗孔远盲蚓A.octopapillatus、丘疹远盲蚓A.papulosus、壮伟远盲蚓A.robustus、缺管远盲蚓A.triastriatus、张氏远盲蚓A.zhangi、舒脉腔蚓Duplodicodrilusschmardae、安德爱胜蚓Eiseniaandrei、加州腔蚓M.californica、砺石腔蚓M.glareosa、保宁腔蚓M.magna、钩腺腔蚓M.sieboldi、直隶腔蚓M.tschiliensis、A.arenulus、A.emarcidus、A.jiriensis、A.limellus、A.phaselus、A.stricosus、M.bahli、M.birmanica。

注:泳道M为DL2000分子量标准,泳道1~34为部分市售地龙PCR扩增结果。图2 部分地龙药材COI引物扩增凝胶电泳结果

2.3.3 商品地龙基原的市场调查 基于抽检的商品地龙检测结果,从不同商品类别、不同产地、不同市场3个维度对成功获得COI 序列的230批样品进行市场调查分析(图3)。结果表明,在所收集的样品中,22%的基原物种为参环毛蚓(参状远盲蚓Amynthasaspergillum),22%为通俗环毛蚓(通俗腔蚓Metaphirevulgaris),稀见栉盲环毛蚓和威廉环毛蚓(<1%);55%的市售地龙均非2015年版《中国药典》规定基原,而以保宁腔蚓M.magna为主。河北安国、安徽亳州和广西玉林是我国地龙交易的主要场所,而其他广东清平、广东普宁、四川荷花池、山东舜王城交易量较小。各市场交易的主流品种具有很大区别,安国药材市场地龙商品以广西地龙和海南地龙为主,主要基原为参环毛蚓和保宁腔蚓;安徽亳州以沪地龙和海南地龙为主,主要基原为通俗环毛蚓和保宁腔蚓;广西玉林和四川荷花池均以广地龙和广西地龙为主,主要基原为参环毛蚓。

基于COI的BLAST比对和系统发育树结果表明,商品地龙共来源于34种,各商品地龙具有相对固定的物种基原,其中海南地龙、海南山地龙主要来源于保宁腔蚓,广西地龙主要来源于参环毛蚓、保宁腔蚓,广地龙主要来源于参环毛蚓、保宁腔蚓,沪地龙主要来源于通俗环毛蚓。河南地龙、山东地龙、江苏地龙等虽然来源地不同,但基原均以通俗环毛蚓为主。

3 讨论

3.1 市售地龙基原复杂

我国药材市场市售地龙基原非常复杂,本研究测序成功样品共230批,经DNA序列分析共检出34个不同物种。此前,陈平等[5]使用形态学对我国地龙进行药源及商品调查,认为地龙原动物有13种,90%以上为正品地龙,其余主要为背暗异唇蚓、湖北环毛蚓、秉前环毛蚓等。然而本研究发现市售地龙55%为非药典品,主要品种为保宁腔蚓,未发现背暗异唇蚓、秉前环毛蚓等基原。郭利霄等[4]使用微性状对地龙进行基原鉴定,采集了3个市场13批样品,发现其混伪品来源包括保宁腔蚓、直隶腔蚓、壮伟远盲蚓、加州远盲蚓等;孙洁等[54]使用形态鉴定和DNA测序鉴定发现广地龙主要来源于参环毛蚓、保宁腔蚓和暗孔远盲蚓等3种,本研究发现市售地龙除这些来源外,还包括褐色远盲蚓A.fuscatus、优雅远盲蚓A.gracilis等30余种,表明市售地龙基原非常混乱,需要进一步澄清。

3.2 历代药用地龙并非一种

我国历代医家主流以“白颈蚯蚓”入药,而“白颈蚯蚓”并非是特定的某一属一种,而是体型较大,环带白色或类白色,膨大明显的蚯蚓物种。从地理来看,历代本草大多认为药用蚯蚓“生平土”,且“处处有之”,历代地方志中北至辽宁沈阳,南至海南琼山,西至四川成都、东至浙江扬州均有地龙的药用记录。从本草药图来看,药用地龙颜色多种,且均具有显著的环带,符合钜蚓科环毛蚓属Pheretima的特点,但均缺乏物种鉴别特征,无法判定具体药用物种。民国到建国以来逐渐认可广地龙,陈仁山《药物出产辨》[44]明确提出“蚯蚓以产广东顺德陈村,下滘产者为佳”,而同时期陈存仁认为药用蚯蚓来源于“Perichaetasieboldii或Lumbricusterrestris”,但其《中国药物标本图影》图片地龙药材体环清晰,先端膨大(图4A、B),更类似于参环毛蚓(P.aspergillum)或保宁腔蚓的形态特征(图4C)。南京药学院《药材学》引述了陈存仁《中国药学大辞典》的观点,并进行了药源调查,认为地龙来源于“蚯蚓科小蚯蚓Perichaetasieboldii或蚯蚓Lumbricusterrestris及钜蚓科钜蚓Pheretimaasiatica等动物”,同时又认为“广地龙的干制药材,约包含秉氏蚓Pheretimapingi和参蚓P.aspergillum两种”,而后《中药志》采用了《药材学》和《中国药学大辞典》的部分观点,认为地龙来源于参环毛蚓或缟蚯蚓,但其错将参环毛蚓拉丁学名定为《中国药学大辞典》中的钜蚓Pheretimaasiatica,实际Pheretimaasiatica为直隶腔蚓Metaphiretschiliensis的异名,而非Pheretimaaspergillum。而后1963年版《中国药典》沿袭了《中药志》的做法,认为地龙来源于参环毛蚓或缟蚯蚓,也同样将参环毛蚓定为Pheretimaasiatica。1977年版《中国药典》对此进行了修订,认为地龙来源于参环毛蚓或缟蚯蚓,同时将参环毛蚓拉丁学名定为Pheretimaaspergillum。1995年版《中国药典》取消了缟蚯蚓的用药标准,同时采纳《上海市中药材标准》的做法将“沪地龙”列入,规定广地龙基原为参环毛蚓,沪地龙基原为通俗环毛蚓、威廉环毛蚓或栉盲环毛蚓,而后一直沿用至今。

注:紫色方框.来源于玉林;绿色三角形.来源于安国;土黄色菱形.来源于亳州;灰色三角形.山东舜王城;红色圆形.来源于广州清平;黄色方框.来源于四川荷花池;蓝色方框.来源于广东普宁。图3 市售地龙样品COI序列物种分析

注:A.中国药学大辞典(1935年出版);B.中国药物标本图影(1935年编);C.市售保宁腔蚓和参环毛蚓照片。图4 本草中的地龙图片

《中药志》认为土地龙基原为缟蚯蚓Allolobophoracaliginosa(Savigny)trapzoides,产河南中牟、山东梁山、山西等地。但缟蚯蚓Allolobophoracaliginosa为梯形流蚓Aporrectodeatrapezoides的异名,梯形流蚓是新疆、河北、北京等地的优势物种,而其环带不明显,呈半环状,形态上并非“白颈蚯蚓”。而通俗环毛蚓Pheretimavulgaris是河南中牟、山东梁山等地的优势蚯蚓,从河南、山东等地采集的地龙药材经检测均为通俗环毛蚓Pheretimavulgaris,地方志(《山东通志》《莒州志》)也表明历来有蚯蚓药用记录,1995年版《中国药典》取消了缟蚯蚓的用药标准,加入通俗环毛蚓具有合理性。

3.3 《中国药典》基原及质控的探讨

从考证结果可看出,历代药用地龙并非一种,而是所有具有“白颈”特征的环毛类蚯蚓的统称,且均缺乏准确的形态特征描述。首先,历代北至辽宁沈阳,南至海南琼山,西至四川成都、东至浙江扬州均有药用地龙的出产,而《中国药典》收载的4种地龙在很多产地并无分布。其次,自清末部分本草引入拉丁学名以来,地龙基原拉丁学名不断更替,包括Perichaetasieboldii、Lumbricusterrestri、Pheretimaaspergillum、Pheretimaasiatica、Pheretimapingi、Allolobophoracaliginosa等物种均有药用记录,难以确定药用物种的基原。此外,历版《中国药典》收载地龙基原从Pheretimaasiatica、Allolobophoracaliginosatrapzoides到Pheretimaaspergillum、Allolobophoracaliginosatrapzoides再到Pheretimaaspergillum、P.vulgaris、P.guillelmi、P.pectinifera,历经多次修订,尤其是无“白颈”的背暗异唇蚓A.caliginosatrapzoides的收载,表明中医药工作者对其基原可能难以达成共识,其基原的确定可能既有本草考证,也有资源蕴藏量和质量控制的考量。尤其是本研究结果表明,目前我国市售地龙至少来源于34个物种,而随着传统产地资源的萎缩,地龙产地扩大化,以及新地龙物种的不断发现,未来市售地龙基原可能进一步增多,目前的性状、显微、理化手段均无法准确判定市售地龙的物种基原,未来地龙的基原鉴定将更为困难。为进一步控制,可考虑引入DNA分子鉴定等准确的鉴别手段,并加大地龙养殖力度,逐渐引导用地龙向参环毛蚓等传统药用品种靠拢,从资源和检测两个角度入手解决地龙品种混乱问题。

猜你喜欢

药用蚯蚓物种
药用矿物及其在河北省分布概况
吐液含清逭暑宜 莲在清宫中的食用和药用
回首2018,这些新物种值得关注
电咖再造新物种
画蚯蚓等
揭秘蚯蚓的10大秘密
世界上的15个最不可思议的新物种
中国将拉开药用辅料行业的整合大幕
保护蚯蚓
互帮互助好朋友