中藥資源可持續發展的技術性對策
【摘要】 中藥資源可持續發展具有三個明顯的特徵,一是發展空間的多維性,以保持經濟、社會、資源與環境協調發展為前提;二是時間的延續性,以滿足現在和未來社會需求為目的;三是政策制定的前瞻性,制定政策應把握全域性和未來。可持續發展的對策涉及巨集觀政策、經濟發展、生態環保、技術應用等多個層面,文中僅對中藥資源可持續發展的技術應用性對策展開探討。可再生的中藥資源可持續發展技術性對策涉及八方面內容,不可再生的中藥資源應從四方面加大研究。
【關鍵詞】 中藥資源 可持續發展 對策
中藥資源的可持續利用是可持續發展的前提,與中藥農業直接相關,是中藥現代化的基礎,涉及中藥資源的管理、開發、利用、保護等多個環節,因此是一項複雜的系統工程。國家科技部等十六個部門聯合制定的2006~2020年《中醫藥創新發展規劃綱要》指出,中藥產業鏈尚有待完善,中藥農業剛剛起步,中藥資源的可持續發展與合理利用及相關生態環境問題尚未得到有效解決[1]。理解和掌握中藥資源可持續發展的特點,對於探討其技術應用性對策至關重要。
1 中藥資源可持續發展的特徵
中藥資源可持續發展(Sustainable Development),是1980年《世界自然保護大綱》首次作為術語提出。1987年世界環境與發展委員會在《我們共同的未來》報告中第一次闡述了可持續發展的概念,即能夠滿足當代人的需求而不損害後代人滿足需求的能力[2]。可持續發展具有三個明顯特徵,一是在空間上,以保持經濟、社會、資源與環境保護協調發展為前提;二是在時間上,以滿足現代和未來需要為目的,已逐步得到國際社會的廣泛共識[3];三是政策制定的前瞻性,許多可再生的中藥資源自我修復能力差,再生週期長,政策的制定應注重科學性、實用性、全域性性和穩定性。
根據可持續發展理論,中藥資源可持續發展應該以不損害環境為前提,以保持中藥資源永久性的可持續利用為關鍵,以滿足中醫臨床醫療、康復保健和其他社會需求為目的,只有在兼顧保護生物多樣性和維持生態平衡的前提下,方可實現中藥資源高效的、可再生的、兼有保護性的永久性利用。
中藥資源可持續發展對策涉及政策環境、經濟條件、資源管理和生態環境。本文對可再生的和不可再生的中藥資源管理中涉及到的技術性對策進行探討,力求實用性和可操作性。
2 可再生中藥資源的可持續發展對策
2.1 普查現有資源,保護瀕危物種自20世紀80年代中期第3次全國中草藥資源普查以來,我國已有二十多年未進行過新的資源普查,目前所引用的中藥資源方面各種資料大多為1983~1985年的資料。近三十年計劃經濟向市場經濟轉軌,生產經營從原來的計劃生產轉變為根據市場需求自主安排;基層藥材公司大多已經改制,中藥生產收購統計工作長期處於中斷狀態。近三十年也是野生中藥資源變化最大的時期,由於社會對天然藥物的需求量劇增,中藥工業正以前所未有的速度迅速發展,例如,自1985年後,新研發的中成藥達八千多種。與其形成劇烈反差的是野生中藥資源急驟減少,有些品種資源面臨枯竭,例如野生甘草上世紀50年代蘊藏量達二百多萬噸,而目前還不到三十五萬噸;麝香資源比20世紀50年代減少70%;千金藤、鬆貝、霍山石斛、冬蟲夏草、蛤蚧、人蔘、鐵皮石斛、厚朴、杜仲、黃柏、黃芪、麻黃等野生資源的破壞也十分嚴重,有些種類的野生個體已很難發現[3]。因此,急需開展新的全國範圍內的中藥資源普查,拯救野生瀕危藥用動植物。
中藥資源普查的任務:考察中藥資源的分佈區域、分佈種類、數量、質量;考察中藥資源與自然環境的相關性及環境因素對中藥質量的影響規律;確定普查的重點品種:即臨床常用藥材,道地藥材,資源急劇減少的緊缺藥材,具有顯著功效的民族藥和民間藥,有較大開發價值的原料藥,需要重點保護的品種如名貴藥材、瀕危藥材,與維護生態平衡密切相關的藥材,種質外流的藥材等;採集中草藥標本,進行鑑別分類和存檔;通過普查鑑定,糾正同名異物和同物異名現象,從源頭上澄清混亂;對普查發現的珍稀瀕危物種,建立野生資源瀕危預警機制,提出保護對策。
2.2 儲存種質資源,培育優良品種種質資源(Gennplasn Resource)也稱遺傳資源(Genetic Resource),具體對某一物種而言,種質資源包括栽培品種(型別)、野生種、近緣野生種在內的所有可利用的遺傳材料,它與當今國際上生物多樣性(Biodiversity)的概念中的種內遺傳多樣性(Genetic Diversity)是相對應的[4]。廣義的種質資源是指一切可利用的生物遺傳資源,或全部物種資源的總和。種質資源研究的主要內容包括對各品種、型別進行考察、收集、鑑定、評價、儲存和應用以及遺傳學基礎、物種的起源和演化研究。當同一種藥材來源於不同的物種、不同的產地、不同的個體時,可能含有不同的遺傳特性,必須通過深入細緻的研究,儘量尋找有效成分含量較高的中藥材種質並加以利用,例如研究發現8種淫羊藿藥材來源,淫羊藿苷類成分含量和比例均不相同,以天平山淫羊藿(寬序淫羊藿)和朝鮮淫羊藿含量最高,屬優良種質,應當把這兩個品種作為野生淫羊藿引種和種植推廣的首選[3]。
建立大型的藥用植物種子庫,有利於培育和選擇高產、抗逆性強的新品種。臨床最常用中藥約四百種,主要依賴栽培的種類有二百多種,約佔常用中藥的50%~60%。由於栽培品種的栽培歷史長短不一,普遍存在種質混雜和種質退化問題。大量收集和儲存現有的多樣性的種質資源,結合種質特性進行科學評價,最大限度地利用現有的優良種質,選擇和培育新品種是種子庫建設中長遠的戰略性任務。
2.3 控制採收總量,促進自然更新中藥野生資源的自然更新過程是緩慢的、漸進性的,再生能力也是有限的,若採收過量,直接影響其自然更新過程和再生數量。應通過生長恢復能力、繁殖特性等資源恢復的實驗來測算“年最大允收量”。
“年最大允收量”應根據藥用部位不同而加以控制。一般根和根莖類藥材為10%,莖葉類藥材為30%~40%,花和果實類藥材為50%。確定“年最大允收量”應建立在進行深入系統研究的基礎上,注意植物種類不同,其生活習性、繁殖方式、繁殖效率和藥用部位的形成過程等各種因素。資源恢復的能力和週期存在較大的差異,確定“年最大允收量”和採收控制方式也應有所不同。
加強野生撫育是指在生物原生態環境中,特別是生態環境明顯退化、野生資源急劇減少的地區,實行圍欄保護封育和控制採收,保護生物生長繁殖條件,促進其生長髮育,促進動植物的自然更新或加強人工輔助更新,是促進野生資源自然更新,增加生物個體數量和生物總量的重要措施之一。例如由於甘草需求量逐年猛增,野生資源遭到嚴重破壞。2001年,魏勝利等對我國中西部地區野生甘草資源進行了深入調查,發現密度蓋度大且連續分佈面積較大的甘草群落主要分佈於內蒙古的杭錦旗、鄂前旗以及寧夏鹽池和靈武,原因是這些地區採取了圍欄保護等封禁措施(封禁3~5年),使野生撫育得到加強的結果。相反,寧夏同心(曾是甘草密集的商品主產區)、甘肅黃土高原等地甘草密度卻異常小,原因是常年連續採挖所致。另外,人們對森林資源採取“封山育林”,對江河湖泊實行“禁魚期”管理,就是加強野生撫育的重要措施。
2.4 擴大家種家養,加強人工培養野生資源總是有限的,保持中藥資源可持續發展,除了保護好現有的野生中藥資源外,還應加強中藥材的野生變家種、家養技術研究,大力發展綠色環保藥材,培養高產、優質、生長年限短、抗病能力強、易於栽培或便於人工飼養的新品種。實現中藥材生產的規範化管理、產業化發展,首先應按照《中藥材生產質量管理規範(試行)》(簡稱GAP)指導中藥材生產的全過程[5],使中藥材生產實現工程化和可控制化[4]。
任何藥用植物和藥用動物當被人們利用時,野生資源就會受到威脅,直至枯竭。例如市場應用良好的中成藥原料如果完全依賴野生資源時,往往3~5年就很難維持。因此,國家鼓勵對資源緊缺的大宗動物類藥材進行引種馴養和對植物藥進行野生變家種研究以及技術推廣。藥用植物栽培是保護、擴大利用藥用植物資源最直接、有效的手段。例如銀杏葉製劑的開發,隨著需求量增加,野生資源遠不能滿足。20世紀90年代中期我國開始採用取葉栽培。五年之後,我國的生產能力就達到一萬噸以上,遠遠超過了市場需求。還有杜仲、黃柏、黃連、厚朴、梔子、桔梗、川貝母、山茱萸、金銀花等種類,都是在20世紀50~60年代野生資源嚴重減少的情況下,開始人工栽培的,現已成為市場供應的主要貨源。全國已經進行人工種植(養殖)的藥材約二百種,大部分為野生資源匱乏品種。栽培生產的天麻、西洋參和人蔘,完全可以滿足市場需求。黃芩、細辛、五味子、半夏、桅子、絞股藍、金銀花、丹蔘、防風、知母、柴胡、甘草、款冬花、麻黃、中國林蛙、海馬等通過家種家養,許多已經成為主流商品。
紅豆杉是珍貴的抗癌植物。據測算,每生產l公斤紫杉醇,需16.67噸樹皮,需採剝1 500~2 000棵大樹,即使將全世界的現有紅豆杉全部砍伐,所提供的紫杉醇也只能挽救部分患者的生命,可謂杯水車薪。發展種植是實現紅豆杉可持續利用的根本對策,而扦插育苗、發展人工原料林基地是最直接、最簡單、週期最短、成本最低的方法。
人工培育中藥材的質量控制,應將優選種質資源,防止變異,減少有害物質,提高質量作為重點。應按照《中藥現代化發展綱要》的要求,“加強中藥材規範化種植和中藥飲片炮製規範研究,建立中藥材和中藥飲片的質量標準及有害物質限量標準,全面提高中藥材和中藥飲片的質量”。
我國在中藥材變野生為家種、家養方面,歷史悠久、經驗豐富。如牡丹、麥冬、地黃、桃、梅、姜、桑等栽培歷史都超過了數百年,栽培技術成熟。近幾十年來,野生轉家種家養的藥材約兩百種,能夠提供大量商品的有百餘種。例如人工種植天麻,已從無性繁殖達到成功地有性繁殖;野麝經人工馴化後,已達到人工家養繁殖並活體取香的水平;人工牛黃的研製成功,較好的解決了天然牛黃資源稀缺的問題;在引進國外藥用物種方面成功引種了顛茄、西洋參、洋地黃、金雞納、番紅花等品種,解決了一些進口藥材資源緊缺的問題。
2.5 保護瀕危物種,保持生物多樣性每一種生物都是構成生態資源的一部分,不能脫離整個生態資源和自然資源而獨立存在。各種生物種群之間相互依存,是構成生物圈趨於穩定的重要基礎;某一物種的滅絕或者種群個體數量的下降,都會影響到生態系統的穩定性。要保護一個物種免於滅絕,必須保護該物種賴以生存的整個生態系統。因此說物種的保護、生物多樣性的保護和生物資源的保護是一項複雜的系統工程。
保護瀕危物種最緊急、最關鍵的措施是努力恢復其種群數量,使之達到維持種群生存安全線以上。增加物種數量的主要途徑是建立自然保護區,改善動、植物棲息環境,建立野生動物飼養場和人工撫育。
2.6 加快替代研究,緩解資源稀缺替代品研究是緩解珍稀瀕危物種資源緊缺的有效方法。開展替代品研究必須遵循功效相似、材料(資源)豐富、方便再生和經濟環保的原則。按照近緣動植物往往具有相似化學成分和相似生理活性的思路,探索生物類群與化學成分、生理活性三者之間的相互聯絡。瀕危動物保護容易得到全球性的關注,應重點加強來源於瀕危藥用動物的中藥材代用品、功效類似品的研究開發[6],例如犀牛、虎等動物在國際貿易中已被完全禁止,尋找替代品幾乎成為一項帶有政治性的任務。目前,用水牛角代替犀角、用狗骨代替虎骨,獲得突破性進展,人工麝香和人工牛黃也研製成功。
在植物藥替代品研究方面同樣取得可喜成果,例如成功地進行了蟲草菌絲髮酵物的研究和生產,從冬蟲夏草的深層發酵培養液中分離出三十多種化合物,其中蟲草素的含量為2.17%,遠遠高於天然冬蟲夏草的蟲草素含量,且培養週期僅為72 h,遠低於人工栽培冬蟲夏草的週期。蟲草菌絲髮酵物作為冬蟲夏草的替代產品在市場上已經佔有一定的份額。另有報道發現某種紫杉醇共生菌可以產生紫杉醇類化合物,如果該研究獲得成功,有可能替代紅豆杉資源。
2.7 擴大藥用部位,注重綜合利用擴大藥用部位,倡導對資源進行綜合利用,是提高資源利用效率的最直接、最重要的途徑。例如人蔘、西洋參,過去只用其根,現代研究表明其莖葉、種皮都含有大量的人蔘皁苷,可作為提取人蔘皁苷的原料。紅豆杉最初採用樹皮提取紫杉醇,進一步研究發現,其葉不但含有與皮相同的紫杉醇,而且含有含量遠高於皮的紫杉醇前體化合物,可作為提取或合成紫杉醇的原料;葉還具有再生能力明顯大於樹皮的優勢。枸杞傳統用法主要取其果實,其葉雖然也作為藥用,但用量很少。目前我國栽培了大量的枸杞,每年在整枝時都要修剪下很多莖葉,枸杞莖葉具有較好的降血糖作用,對其進行深入的化學成分和藥理作用研究,有望開發出安全、有效的降血糖藥物。另外,在藥渣的綜合利用方面,尚屬剛剛起步,有待進一步加強。
2.8 應用生物技術,擴大藥用資源現代生物技術在中藥資源中的開發應用,促進中醫藥工業飛速發展。一是利用基因工程、細胞工程技術對中草藥資源進行改造改良;二是利用發酵工程、酶工程技術將藥用植物或農副產品原材料加工成商品,如用發酵法生產蟲草菌絲體,靈芝菌絲體;三是對生物技術產品進行二次開發,形成新的產品,如生產功能性的低聚糖、保健食品新增劑等;四是利用酶工藝、發酵技術、生物反應器等對傳統中草藥加工工藝進行改造,降低能耗,提高產率,改善中草藥品質[7]。例如在植物通過轉基因技術生產有效成分方面,將莨菪胺生物合成的關鍵酶——莨菪胺6β羥化酶基因匯入顛茄中,使轉基因植物中的底物天仙子胺被大部分轉化為莨菪胺。又如採用東北紅豆杉進行細胞培養直接產生的紫杉醇含量達0.09%,是天然品的45倍。
3 礦物藥資源的可持續利用
礦物藥資源屬於不可再生資源,可持續利用和可持續發展面臨更大的挑戰。
3.1 礦物藥應用歷史祖國傳統醫學將礦物作為藥物應用有著悠久的歷史。公元前二世紀已能從丹砂中煉製銀。漢代《神農本草經》中載有玉石類藥物41種。樑代陶弘景編著的《名醫別錄》增加礦物藥32種,並將“玉石”類藥單獨立卷,放在卷首。唐代《新修本草》增加礦物藥14種,《本草拾遺》新增礦物藥17種,共記載礦物藥161種。至宋代末,礦物藥已近200種。清代《本草綱目拾遺》又增加礦物藥38種。目前全國常用的礦物藥約80種[8]。
礦物類中藥分為三類。一是直接來自自然界的天然礦石,稱原礦物類藥物,如硃砂、爐甘石、自然銅、寒水石等;二是以礦物為原料的加工品,如秋石、輕粉、芒硝等;三是動物或動物骨骼的化石,如石燕、浮石、龍骨等。礦物藥除少數是單質狀況外,絕大多數是自然化合物,且多為固體,少數是液體和氣體,如水銀,硫化氫。
3.2 礦物藥資源日益減少礦物藥的數量少,但療效肯定。隨著現代工業的迅速發展,人類對礦物的需求量也迅速增加,例如我國每年僅醫療行業就需用石膏4 580噸、滑石3 500噸、雄黃930噸、赭石560噸等。而在其它行業的用量可能遠遠大於此數量。特別是礦物藥屬於非再生***物資源,用去多少,自然界就會失去多少,最終將會消耗殆盡。礦物藥往往存在於地下,位置相對比較固定,容易實行人工監管,同時亦容易被人為破壞。加強礦物藥資源的保護,尋找替代品是當前和今後工作的重點。
3.3 礦物藥可持續利用的途徑礦物藥材資源的保護和可持續利用途徑比較侷限,主要集中在4個方面。一是加強開採的計劃性,國家有關主管部門每年應根據市場需求下達開採任務,不能一味追求眼前的經濟效益而採取掠奪式的開採;二是擴大進口數量,對儲量小的礦物藥種類適當加大進口數量,以滿足國內市場需求,減少國內資源的消耗;三是淘汰劣勢種類,通過實驗研究,對礦物藥種類進行篩選,淘汰那些毒性大、療效不確切的種類;四是加大廢物利用研究,通過綜合利用減少資源浪費。例如有些大型工礦企業在冶煉過程中,只保留主要的所需元素,一些含量低的元素通常作為廢渣棄除。今後應充分利用工業廢料中的有用元素,注重廢物的綜合利用開發,節約礦物類中藥資源。
中藥資源的可持續發展基本特徵決定了中藥資源可持續發展任務的艱鉅性、長期性和社會發展的協調性,需要多個部門的密切配合,需要政府部門在制定國民經濟中長期發展規劃中應統籌安排。可再生中藥資源的自然更新過程是緩慢的,再生能力是有限的,這就決定了中藥資源可持續發展必須遵從中藥資源的自然屬性,保護生物多樣性,保護生態資源,其主要途徑是大力發展中藥農業;不可再生的中藥資源可持續發展應加大栽培品的研究,提高資源利用率。
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對中藥新藥研究開發的探討