天然藥物化學理論教學內容外延的探討

李建寬

摘要：隨著細胞分子生物學的迅猛發展，天然藥物化學在傳統教學內容（結構分類、理化性質、提取分離和結構鑒定）基礎上不斷延伸，尤其在天然化學分子的生物功能評價方面不斷加強。本文筆者從所從事的天然藥物化學教學和細胞分子生物學研究經歷對天然藥物化學教學內容延伸方面進行探討，以增強學生綜合能力的培養。

關鍵詞：天然藥物化學；教學內容；生物功能評價

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）19-0174-02

天然藥物化學是高等藥學專科院校、綜合性院校、醫學、中醫藥大學藥學各專業學生開設的必修專業課程。現階段，從中藥或天然藥物中發現和獲得的結構新穎、生物活性顯著的小分子先導化合物依然是新藥研發的重要手段，因此，天然藥物化學在藥學專業學生和中藥專業學生的知識結構構成和專業發展過程中都具有重要地位。傳統天然藥物化學課程在內容設計上依然沿用幾十年前的教學大綱和教學要求，教學內容重點側重于化學結構分類、物理化學性質、提取分離方法和結構鑒定技術，缺乏與其他課程的知識貫通，致使學生在學習過程中感到枯燥，很大程度上影響學生對本課程的學習興趣。同時，進入21世紀，分子生物學飛速發展，尤其是細胞分子生物學的不斷發展為天然藥物化學的深入發展提供了新的有力武器。各種疾病靶點的發現、多種受體結構的闡明及功能的確認、參與多種疾病形成的信號通路的闡明等方面都為天然藥物小分子的生物學功能評價提供了重要線索和手段。因此，天然藥物化學課程在現有教學內容基礎上有必要、也有條件向外延伸，適當增加一些與藥物活性檢測和新藥開發相關的細胞分子生物學知識理論，拓展其專業面，與“疾病”和“藥物”關系更加緊密，從而增加學生的學習興趣和學生的綜合能力。筆者結合多年天然藥物化學教學經驗和細胞分子生物學研究經驗從以下三方面對天然藥物化學理論教學內容進行延伸。

一、細胞毒性檢測在天然藥物化學教學中的延伸

在天然藥物化學生物堿章節的教學過程中會講授到多種臨床應用的抗癌藥物，比如長春堿、三尖杉堿。此時，在教學過程中增加用于毒性檢測的細胞毒篩選實驗，可以起到拓寬學生知識體系和增強學生學習興趣的作用。細胞毒性檢測試驗在天然藥物化學中的應用主要用來檢測提取物、分離部位以及單一化學分子對不同類型癌細胞的殺傷作用，用以評價提取物、分離部位及化合物在抗癌方面的活性。細胞毒性檢測實驗相對簡單，比如常用的MTT比色法，其實驗原理為活細胞線粒體內的琥珀酸脫氫酶能使外源性MTT還原為水不溶性的藍色結晶物質（甲瓚）而沉積在細胞中，死細胞無此反應。然后采用二甲基亞砜溶解結晶，在一定波長處（570 nm或490 nm）測定吸光度值，吸光度值得大小間接反應活細胞的數量的多少，進而明確提取物、分離部位或化合物對癌細胞的毒性。通過配以細胞培養圖片展示不同癌細胞在細胞大小、形態方面的差異而增強學生的學習興趣，同時對抗癌藥物的初步篩選有了深入認識。

二、抗氧化在天然藥物化學中的延伸

在天然藥物化學教學中，尤其在黃酮類化合物的教學過程中，常會提到“抗氧化”概念，然而對于藥學或藥學其他專業學生對抗氧化概念其實是模糊的。那么究竟“什么是抗氧化？”“為什么抗氧化？”這些問題就應該向學生交代清楚。說到“抗氧化”，首先要知道“氧化應激”概念。氧化應激是指機體細胞線粒體在氧分子傳遞過程中會產生一定的氧自由基，如果產生的這些自由基一旦不能被機體自身的抗氧化系統（抗氧化酶）清除，這些自由基就會在機體內不斷累積，達到一定程度時就會對機體功能蛋白、脂肪等造成氧化損傷，影響機體的正常功能，從而引起多種疾病的發生，比如糖尿病、心血管疾病、動脈粥樣硬化、癌癥等。黃酮是一類廣泛存在于植物中的天然產物，其抗氧化活性由來已久。通過對氧化應激和抗氧化知識的延伸，能夠很好地讓學生理解黃酮對機體的重要作用，增加學生的學習興趣和學習動力。

三、細胞信號傳導通路調控在天然藥物化學教學中的延伸

細胞信號傳導通路是細胞之間通過多種化學物質來調節自身和其他細胞的代謝和功能。過度的（或不足的）信號傳導往往參與了疾病的發生發展。因此，通過天然小分子干預信號異常傳導（過度或不足）進而闡明這些天然小分子在疾病預防和干預方面的功能，外延了天然藥物化學的研究內容。比如參與細胞生長分化和凋亡的MAPK（絲原原活化蛋白激酶）信號和PI3K/Akt（磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B）信號、參與細胞能量代謝的AMPK（AMP活化蛋白激酶）信號、參與炎癥反應的NF-kB信號等信號通路是天然藥物化學小分子重要的調控對象。在天然藥物化學教學過程中，可適當延伸某些細胞信號傳導基本原理及天然小分子干預調控的檢測，比如大多數細胞信號傳導原理均是通過激酶的磷酸化一步一步將細胞膜外信息傳遞到細胞核內，影響細胞核的轉錄，進而影響蛋白的翻譯表達，完成傳導過程。因此，在信號檢測方面主要通過Western Blot技術對磷酸化蛋白表達進行檢測，評價小分子的調控作用。當然Western Blot技術的簡明原理也應當進行簡單講解。在授課過程中可以查閱文獻，結合不同類型天然藥物化學分子結構的信號調控作用，圖文并茂，達到較好課堂效果的同時，拓展學生知識范疇，開闊學生視野，增強學生興趣。

天然藥物化學理論教學中通過引入以上三個方面的細胞分子生物學知識，使天然藥物化學課程的內涵更為豐富，不僅僅局限于傳統的結構—性質—分離—鑒定的教學內容模式，而擴展為活性—結構—性質—分離—鑒定或結構—性質—分離—鑒定—活性的循環模式。傳統教學內容中生物活性內容大多數教師一帶而過，教材中介紹簡單，加之藥學專業和中藥學專業學生細胞生物學知識薄弱，對這部分內容理解有限或者根本不理睬。通過課堂教學中引入細胞分子生物學知識，很好地解決了目前存在的這些問題，不僅激發了學生的學習興趣，而且加強了學生對天然藥物化學課程的深入認識和理解，教學效果明顯。當然，在天然藥物化學教學內容中引入細胞分子生物學相關知識，對授課教師的教育科研背景提出一定要求，既要有天然藥物化學專業教育背景，還要有細胞分子生物的教育或研究背景，這樣才可保證教學效果。

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