中药四气燃烧焓数学模型的建立及初步实验研究

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1、中药四气燃烧焓数学模型的建立及初步实验研究：李启泉，贺福元，罗杰英，皮凤娟，黄胜，江欢英，吴德智【摘要】　　目的建立中药四气数学模型并对此模型进行初步验证。方法建立以热力学第一定律为依据的用燃烧焓表达的中药四气数学模型，运用HR3000数显热量计测量中药提取物、饲料及服药前后大鼠代谢产物的燃烧焓，计算并分析不同药性中药经大鼠体内代谢产物燃烧焓的变化，验证所创中药四性数学模型的正确性。结果大鼠服用不同四气中药前后体内能量变化平均值分别为寒性组-5.218×104J、热性组4.885×104J、平性组1.175×104J和空白组-7.63

2、9×103J，组间进行多重比较差异具有统计学意义。结论所建的以燃烧焓表达的中药四性数学模型能正确反映不同药性中药引起机体的寒、热、温、凉的变化，可用来定量表达中药四性大小。【关键词】中药四气；燃烧焓；代谢产物；中药药性；数学模型　　ABSTRACT:ObjectiveToestablishamathematicalmodelofthefourpropertiesofbustionenthalpyandexperimentalvalidationbyTraditionalChineseMateriaMedica.Methodsateri

3、aMedica.　　KEYateriaMedica;bustionenthalpy;metabolite;propertyofTraditionalChineseMateriaMedica;mathematicalmodel　　几千年来，我国古代名医家在长期的医疗实践中以阴阳、脏腑和经络学说为依据，根据药物的各种性质及所表现出来的治疗作用总结出了一套完整的关于中药药性理论，其为中医学理论体系中的一个重要组成部分。其中中药四气是传统中医药性理论的重要组成部分，是中医赖以处方遣药的依据。中国最早的药学专著《神农本草经》中即指出“药有寒热温

4、凉四气(性)”，“疗寒以热药，疗热以寒药”则指出了以病证寒热作为用药依据的基本治疗原则[1]。但是，随着科学的发展，我们发现单从中医的角度来认识中药四气已经越来越显得力不从心，加上长期学术上一直在争论究竟是“四气”还是“三气”，更迫切需要运用现代科学方法来研究中药四气。而当前要想更好地发展中药四气理论，就必须建立中药四气的客观判别标准，研究四气的生理活性及物质基础。　　燃烧焓是指1mol的物质在1个大气压下完全燃烧时的热效应[2]。完全燃烧的含义是使其燃烧产物为CO2(g)、H2O(L)、N2(g)、HCl(aq)和SO2(g)。通常

5、指定298K(25℃)时，1个标准压力下各物质的燃烧焓为标准燃烧焓(ΔCHΘ)，单位为kJ/mol。由于中药提取物为混合物，常用kJ/g表示。本文以建立的燃烧焓数学模型为依据，结合前人运用生物热动力学对中药四气的研究[23]，建立了一套完整并且简单地评价中药四气的实验模式，通过分析机体在服用不同药性中药后的燃烧焓的变化，判断机体能量的变化情况，验证所建数学模型的正确性。　　1中药四气数学模型的建立　　如果把一个正常的机体(包括人和动物)看成一个孤立体，其吸收能量的总和与释放能量的总和相等[3]。我们选择中药对机体的治病过程实际是运用

6、药的“偏性”纠正机体的“偏性”，从中药四气的角度进一步来说，实际是利用药物的寒、热、温、凉纠正机体的阴阳之偏性。故药物与机体作用的能量转移过程可用图1表示。　　由图1可知，机体初态的热焓为ΔH1，服用燃烧焓为ΔH2的中药进入过度态ΔH3后，中药与机体发生作用。中药对机体产生药理反应，促使机体向中药性能相同的方向移动，机体对药物进行生化代谢反应，两类反应与热效应偶联，整体上产生吸热和放热效应。机体与环境的热交换为ΔQ(包括由肺部呼出CO2)，由二便排出代谢产物ΔH4，机体最终过度到终态ΔH5。在等压条件下，根据热力学第一定律及Hess定

7、律，则有　　Q=ΔH1+ΔH2-(ΔQ+ΔH4+ΔH5)(1)　　(1)式中△H2、△H4、△H1、△Q、△H5分别为药物、二便代谢产物、给药前生物体、机体与环境的热交换Q、给药后生物体的热焓。由热力学第一定律可知，H为状态函数，但Q与过程有关；当△H1、△H2、△H4、△H5确定后，其值也已定。由于中药与生物体的起始点与机体对药物代谢后的状态决定，由式(1)可得式(2)：　　Q=ΔH2-ΔH4+ΔH1-ΔH5+ΔQ(2)　　由式(2)可知，机体的ΔH1、ΔH5、ΔQ不便测出，而且ΔQ在一个稳定的环境中变化不大，并可采用与平性药比较的

8、方法进行校正。通过式(2)我们可以得出平性药物的热平衡式(3)：　　Qe=ΔH2e-ΔH4e+ΔH1e-ΔH5e+ΔQe(3)　　当平性药与原机体代谢保持平衡，机体前后无热效应变化，机体的温度相等，ΔU=0。由于压力相等