中醫五行學說的分子生克機制初探*

孫　雷，彭　欣，秦　林（山東中醫藥大學基礎醫學院，山東省濟南市長清區大學科技園，濟南250355）

中醫五行學說的分子生克機制初探*

孫雷，彭欣，秦林
（山東中醫藥大學基礎醫學院，山東省濟南市長清區大學科技園，濟南250355）

現代生物學的理論與方法日益為傳統中醫學研究所用。探討中醫五行學說中生物大分子五行生克機制，揭示生物大分子與機體臟腑組織器官之間的內在聯系，可為指導臨床診斷與治療提供一定的理論依據。通過運用中醫五行原理，結合分子生物學的中心法則和生化的分子代謝原理，并結合國內外最新研究成果，初步發現生物大分子的中醫五行配屬為DNA屬腎水，RNA與肝木相配，蛋白質配心火，糖類為脾土，脂類屬肺金。大分子之間不僅存在已知的DNA衍生RNA、RNA衍生蛋白質、蛋白質衍生糖和糖衍生脂類之直線關系，而且存在著與機體五行五臟相關的“相生、相克”之循環關系。

中醫五行；生物大分子；關系；相生；相克

五行是中國傳統文化的要素，作為樸素的哲學思想在社會發展中起到了重要作用。中醫藥學的發展巧妙地體現并運用了五行的思想，從人體的整體宏觀性出發，建立了中醫理論和診療體系。現代生物科學研究在微觀領域取得了顯著的成就，不斷為醫學發展提供動力。運用五行簡要形象的哲學方法，概括和提煉現代生物學中蘊含著的復雜的關聯性特征，分析生物大分子之間的相互關系，將有助于認識中醫學五行學說的分子內涵，既可以指導生物科學的發展，也能促進中醫藥學與現代生物學的交融。

中醫五行學說，是指利用“金、木、水、火、土”五種物質屬性的抽象概念，對人體臟腑組織進行歸類，并用以說明臟腑組織的相互滋生、相互制約的運動規律和臟腑組織與外界環境的關系。由于中醫五行學說是經典中醫理論體系的核心內容，自古以來均為歷代醫家所重視，研究至今不衰［1-4］。生物五大分子是指DNA、RNA、蛋白質、糖和脂肪，五大分子不僅是組成生命的最基本物質，也是日常食物的主要營養成分。尤其值得關注的是，其分子性能和分子之間的關系，與中醫五行學說有諸多相似之處。筆者研究發現，五行學說不僅可以用來認識臟腑以及臟腑之間、臟腑與體表組織、臟腑與天象四時、飲食五味之間的關系，也能用來認識生物分子之間、以及分子與中醫臟腑之間的關系，是認識諸多事物之間關系的橋梁。而認識臟腑五行與生物五大分子的關系，將進一步為指導臨床合理飲食、正確用藥，以提高養生保健和防治疾病的水平，提供進一步的理論依據。因此，具有重要的理論和實用價值。

鑒于上述意義，筆者運用中醫五行原理，結合分子生物學的中心法則和生物化學的代謝原理，以及國內外最新研究成果，初步分析歸納了中醫五行學說的分子基礎。期待與學界同仁的交流。

1　生物大分子的五行屬性與其相生關系

1.1腎水與DNA中醫五行學說認為，“水曰潤下”，其性沉靜、閉藏、下行，在機體臟腑中與腎相對應。作為生物分子之DNA，其結構序列穩定，有靜謐之水象。一方面，DNA兩條單鏈通過堿基互補配對，牢固地結合在一起。同時，雙螺旋堿基對間存在縱向的相互作用力，即堿基堆積作用，是穩定DNA結構的最重要因素。另外，帶負電的磷酸基團均處于雙螺旋外側，減少了雙鏈間的靜電斥力，也增強了DNA雙螺旋結構的穩定。

不僅如此，從生理特征而言，中醫之腎為“先天之本，水火之宅，陰陽之根”，腎陰腎陽互根互補，須臾不得分離。而生物大分子之DNA，隨先天而來，其雙螺旋結構主要有3個特點：其一，由兩條反向平行的單鏈沿中心縱軸纏繞而成。第二，親水與疏水分子的排位內外有序。其中，脫氧核糖和磷酸為親水分子，位于雙螺旋的外表面；而作為疏水分子之堿基，則位于雙螺旋的內部。第三，氫鍵配對相依互補。DNA的兩條單鏈上的堿基，依照特定配對原則，A與T、G與C形成氫鍵配對，彼此不離不棄。上述內容構成了DNA之“反向、內外”以及“相依互補，須臾不得分離”的陰陽特征。因此，DNA與腎之生理屬性相似。

從功能而言，腎藏先天之精，具有主生殖和促生長發育之用。而作為遺傳物質之DNA，代代相傳，實為腎藏之精的主要物質基礎。一方面，DNA的穩定性結構特點，為腎的“封藏”功能提供了重要保證。其次，DNA通過半保留復制，實現了遺傳信息的準確而穩定的傳遞，保證了物種的繁衍。第三，DNA分子承載著基因信息，后者蘊藏有生命體生長、發育、衰老的奧秘。實驗研究已證實，DNA的損傷若累及生殖細胞，能導致先天不足的遺傳疾病，并且DNA的損傷也與衰老密切相關［5］。因此，DNA的功能與腎藏精的功能也是相似的。

1.2肝木與RNA中醫五行理論中之“木曰曲直”，是指樹木的枝干可曲可直，而肝與之相似，故“肝歸屬于木”。生物分子中，RNA為單鏈結構，但其單鏈的不同局部序列間有堿基互補性，可形成局部雙鏈區，而互補序列間的RNA突出為一個單鏈的“環”，并與局部雙鏈區的“莖”相連接，此結構也稱為“莖環結構”。這種結構有屈有伸，與“木曰曲直”的特性類同。

更為重要的是，按照分子生物學的中心法則，細胞以DNA為模板經轉錄而得到RNA（包括mRNA），再以mRNA為模板翻譯獲得蛋白質。mRNA處于DNA與蛋白質之間，雖然不直接發揮生物功能，但能承上啟下，類似于肝木“舒暢調達”之特征。

從五行相生關系而言，“水能生木”。屬于腎水之DNA與屬于肝木之RNA，依照中心法則，在生理上實現了“DNA生RNA”，體現了“肝腎同源”之關系。同時，《醫宗必讀》有“東方之木，無虛不可補，補腎即所以補肝；北方之水，無實不可瀉，瀉肝即所以瀉腎”之中醫治則，而細胞中RNA含量的調節體現了該原則。一方面，中藥可加強DNA轉錄，使RNA合成增加，實現“補腎即補肝”。例如，淫羊藿苷可改變去卵巢大鼠或皮質酮大鼠的骨髓干細胞的基因表達譜，增加成骨作用［6］。另一方面，基因（DNA）的異常轉錄可導致RNA過量，細胞功能因之異常；“促進靶RNA的降解”即有“瀉肝即瀉腎”之意，而RNA干擾為目前減滅細胞特異RNA的研究技術［7］。

1.3心火與蛋白質中醫五行中“木能生火”，而“火曰炎上”，在臟為心，具有活躍的特點。依照中心法則，細胞遺傳信息的流向為“DNA到RNA，RNA到蛋白質”，這與五行“水生木，木生火”之流向相同，即屬于腎水之DNA經由屬于肝木之mRNA翻譯出蛋白質。因此推測，蛋白質應為“心火”之位。

與DNA的穩定靜態相對，蛋白質分子在細胞中是變化的、活躍的、動態的。一方面，在變化的內外環境中，細胞表達的蛋白質的種類和數量不停地變化。另一方面，蛋白質的活性狀態也在變化之中，受變構、前體肽段的切除和化學集團修飾等因素的調控影響。因此，蛋白質屬“心火”。

從生理功能而言，“心主血脈”。生物學認為，血液的重要功能為運送氧氣，而完成此任務的即是紅細胞中的血紅蛋白（屬于蛋白質之一）。由于成熟紅細胞沒有細胞核，因此紅細胞不具備有核細胞的復雜的生物學功能，而主要作為血紅蛋白的運輸載體，攜帶血紅蛋白在循環系統周而復始地完成“裝”、“卸”氧氣的動作。可以認為，血紅蛋白在“心主血脈”中擔負著重要使命。

不僅如此，《素問·調經論》說：“心藏神。”《素問·靈蘭秘典論》記載：“心者，君主之官也，神明出焉。”“故主明則下安，以此養生則壽……主不明則十二官危，使道閉塞而不通，形乃大傷，以此養生則殃。”“心主神明”，既包括主宰生命活動、并在調節臟腑功能中居主導地位的廣義之神；也包括精神、意識、思維、情志等狹義之神。故《靈樞·邪客》曰：“心者，五臟六腑之大主也，精神之所舍也。”《靈樞·本神》也謂：“所以任物者為之心。”

蛋白質執行著體內諸多重要的生理活動，并參與調節各種生理功能，與心主“廣義之神”的意義相類似。例如，酶催化代謝反應；抗體執行機體防御功能；肌球蛋白、肌動蛋白實現肌肉收縮；纖維蛋白參與血液凝固；脂蛋白、運鐵蛋白等參與物質運輸；血紅蛋白攜帶、運送氧氣；白蛋白調節滲透壓、維持體液平衡；激素（多為蛋白質或氨基酸衍生物）調控多種生理功能等。

現代醫學的進一步研究，也為心主“狹義之神”提供了蛋白質的證據。在神經系統的病變中，可以觀察到蛋白質的異常髓樣聚集，患者表現出行為的紊亂、甚至癡呆。近半個世紀來，朊病毒已被證實為重要病因，其機制為朊病毒蛋白誘導機體正常蛋白構象改變而實現。

1.4脾土與糖生化理論認為，在長時間饑餓的情況下，機體需由非糖前體自行合成葡萄糖，啟動糖異生過程。糖是生物體主要的能源物質，因此可以講，糖為中醫之土為“萬物之母”、“后天之本”之說，提供了分子基礎。

漢代張仲景在其《傷寒論》中有“藥后啜稀粥”以保護脾胃的服食方法；而大棗味甘，主入脾經，也常在《傷寒論》的方劑配伍中，發揮健脾補中之作用［8-9］。現代研究發現，服用大棗多糖后，倉鼠胃腸傳輸時間變短，糞便濕度增加，每日氨排出量降低，胃腸微環境改善［10］。

從五行相生來講，“火生土”。雖然蛋白質分子自身并不直接參與能量代謝，但是蛋白質可降解為氨基酸，部分氨基酸為生糖氨基酸，可異生為能量物質糖。因此蛋白質的糖異生過程，即為“火生土”之過程。

1.5肺金與脂肪中醫五行學說認為，“金曰從革”，具有肅降、收斂之性，在臟為肺。而生物大分子之脂類，具有斂降、濃縮之性；脂類為細胞膜的重要組成部分，其脂雙層結構形成細胞之“皮毛”，也與肺金主皮毛相對應。正常生理條件下，碳水化合物在體內易轉化為脂類，參與構成生物體中的細胞膜，有“糖生脂，土生金”之相生關系；而中醫學有“脾為生痰之源，肺為儲痰之器”的病理認識，意思是指過度攝入糖類，會因產生過多的脂類，而導致肥胖，“胖者多痰”又易引發肺臟相關的病證。“糖生脂，土生金”屬于正常的相生關系，而過度相生則會產生疾病。

根據現代分子生物學理論，DNA是由脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵聚合而成，即在DNA中，磷酸集團分別以兩個酯鍵連接兩個核苷；而脂類分子的合成也依賴以酯鍵。因此，兩種分子有極為密切的關系，也體現了“金水相生”的關系。

2　生物大分子的五行相克

五行相生相克是自然界之大法。上述分子五行特征和相生關系的探討，為分子之間相克關系之認識，提供了理論前提。

2.1蛋白質克脂肪依據五行“火克金”理論，屬于火之蛋白質，能克制屬于金之脂肪。眾所周知，脂肪酶能催化脂肪的分解，而酶的本質即為蛋白質。但是，與分解糖和核酸的結合酶不同，脂肪酶的催化活性僅決定于它的蛋白質多肽鏈，不需要輔助因子，又稱為“單純酶”。而分解糖、核酸的酶之活性需要輔助因子（如金屬離子），故其酶稱為結合酶；結合酶若失去輔助因子則毫無催化活性。因此，可以認為單純酶（蛋白質）降解脂肪，應屬于火克金范圍。

2.2脂肪克RNA根據“金克木”的理論，脂肪能夠阻礙RNA之轉錄。Joo等［11］應用基因芯片技術，在高脂肪飼料飼喂大鼠的脂肪組織中，查找轉錄出現變化的基因。結果發現了數十個變化的基因，其轉錄改變大多為降低，以在褐色脂肪組織中尤甚，90%以上的基因轉錄水平下降，提示脂肪抑制了基因轉錄。

2.3RNA克糖五行理論認為“木克土”，而以本文的認識推理，屬于肝木之“RNA”能制約脾土之“糖”。現代實驗研究也已證實，RNA可改善高糖誘導的細胞損害［12-13］，為RNA克糖的理論提供了一定依據。

2.4糖克DNA如前所述，DNA對應于腎水，糖配屬于脾土。按“土克水”的五行理論，應為“糖克DNA”。現代生物學研究證實，糖與DNA可發生非酶促反應，形成晚期糖基化終末產物［14］。而該類糖代謝產物可改變遺傳物質DNA的結構和功能。如在卵母細胞的分裂過程中，晚期糖基化終末產物影響細胞的正常分裂，損傷遺傳物質DNA，從而干擾了遺傳信息的精確傳遞［15］。同時，晚期糖基化終末產物與衰老進程有關，也與衰老相關疾病（如神經退行性疾病、糖尿病的心血管并發癥和結締組織病）有關［16］。此與中醫認為的“腎氣虧虛是早衰的根本原因”之認識不謀而合。

2.5DNA克蛋白質如前所述，DNA屬水，蛋白質為火。從生物大分子間的關系理解，雖然DNA中包含了形成蛋白質的基因信息，基因信息進一步表達即可得到蛋白質。但是，基因組中各個基因信息能否表達而得到蛋白質，則受基因表達調控機制的決定。如隨著環境的變化，不同的信號轉導途徑被激活，可以改變基因之表達譜，從而調控蛋白質的形成［17］。因此，DNA與蛋白質之間可以歸于“水克火”之相克范疇。

雖然，本研究對于生物大分子五行相克關系的認識是初步的，還有待于進一步完善，但是上述認識已基本具備了“分子五行相克”之雛型。

3　分子五行生克機制的研究意義

3.1揭示生物大分子與臟腑組織之間的有機聯系

作為機體臟器組織的重要組成部分，生物大分子與臟腑組織之間有著密切的關系，現代臨床和基礎研究已證實，許多臟腑經絡的疾病均與生物分子異常有關［18］。因此，探討五行學說的分子生克機制，不僅有利于揭示生物大分子與臟腑組織之間的有機聯系，使中醫基礎理論的臟腑五行關系認識，進入微觀分子水平，也有助于認識健康和疾病的分子本質，指導臨床，防治疾病。見表1。

表1　五臟（五行）與宏觀組織和微觀分子的關系表

3.2揭示分子之間的生克制化機制中心法則揭示了生物體的DNA與RNA、蛋白質的衍生關系；物質代謝理論揭示了從蛋白質到糖，再至脂肪的衍生關系。但是，以上關系還屬于簡單的直線關系。本研究在上述理論認識的基礎上，結合中醫五行理論，進一步探討了分子之間相互的循環關系，揭示了蛋白質、糖、脂肪、DNA、RNA生物五大分子之間“生我”、“我生”的相生關系，和“克我”、“我克”的相克關系。正如《類經圖冀》所言：“造化之機，不可無生，亦不可無制，無生則發育無由，無制則亢而為害。”正是分子之間的五行生克制化機制，才有可能構成完整的反饋調節，從而保持動態的穩定平衡。

3.3指導臨床合理飲食與用藥，調整臟腑協調關系現代研究已證實蛋白質、糖、脂肪和核酸（包括DNA及RNA）等生物大分子，不僅是生命的最基本物質之一，也是日常食物的主要營養成分。近幾年最新研究還發現，蛋白質、糖、脂類與臨床中藥也有密切的關系，是中藥性能的重要物質基礎之一［19-21］。因此，全面認識生物大分子之間五行相生相克關系，將有助于指導臨床運用五行原理，根據“虛則補其母，實則瀉其子”以及“抑強扶弱”等治療原則，運用分子五行理論，合理調節飲食結構，正確進行用藥配伍，以恢復和調整臟腑之間的正常的協調關系，進一步提高健康養生和疾病防治水平。這與近年來提倡的“運用五行原理進行合理養生”的思路是一致的［22］。

3.4促進傳統中醫藥理論與現代分子生物學理論的有機融合陰陽五行作為認識世界的哲學思想和理論，不僅蘊含于中醫學理論中，也體現于現代生物學理論中，并成為兩種理論體系有機融合的紐帶。鑒于《分子生物學》課程已是多數高等中醫院校學生學習現代醫學科學知識的重要基礎課程［23-24］，充分挖掘中醫學中的分子內涵，也將會提高學生的學習積極性，提高中醫學的認識水平。

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Molecular connotation of Chinese medicine Wuxing theory

SUN Lei，PENG Xin，QIN Lin
（College of Basic Medicine，Shandong University of Traditional Chinese Medicine，Jinan 250355，China）

The modern biological theories and methods have been introduced to study traditional Chinese medicine. Exploring the biological molecular generation/inhibition mechanism of traditional Chinese medicine（TCM）Wuxing theory and discovering the connection between biological molecules and the Zangfu in terms of TCM would implement the TCM theory concerning diagnosis and treatment.On the ground of TCM Wuxing theory，the central dogma and biochemical metabolism，as well as the latest progress，we proposed that the Wuxing traits apply to biological molecules，that is，DNA represents for Shen-shui，RNA for Gan-mu，protein for Xin-huo，sugar for Pi-tu and lipid for Fei-jin，and that in addition to the linear relationship that RNA is derived from DNA，protein from RNA，protein from RNA，sugar from protein and lipid from sugar，the molecular circle of generation/inhibition exists，similar to Chinese medicine Wuxing theory.

Chinese medicine Wuxing theory；biological molecule；relationship；generation；inhibition

R226

A

1673-9043（2015）03-0132-05

10.11656/j.issn.1673-9043.2015.03.02

山東省自然科學基金資助課題（ZR2013HM053）。

孫雷（1971-），男，博士，副教授，主要研究方向為中醫生物學。

秦林，E-mail：qinlin0531@163.com。

（2015-01-28）