基于“整體觀”探討中藥的研究思維和方法＊

陸 茵，王愛云，韋忠紅，余蘇云，張偉偉

（1.南京中醫藥大學藥學院江蘇省中藥藥效與安全性評價重點實驗室 南京 210023；2.南京中醫藥大學江蘇省中醫藥防治腫瘤協同創新中心 南京 210023）

中醫和西醫長期以來的爭論歸根究底其實就是“整體論”與“還原論”之爭。“還原論”關注微觀、不斷細分科學對象如細胞、分子、基因等。在研究路徑上：認為只有通過認知構成生命的器官、分子及分子機制才能揭示生命體的全部屬性，分割或者分解只是一種科學程式，我們能夠通過部分來探究科學的本質。“整體論”關注宏觀、交叉融合、整體的特性，認為整體具有部分沒有的屬性，部分只有在整體中才能得到正確理解和認識。對于一個整體，不能對將其分割后的部分進行認識和理解。“整體觀”是中醫學的基本特征，“天人合一”是中醫藥診治疾病的基本思想，兩者相互影響，相互體現。從“整體觀”出發，對中藥的研究思維和方法有了一些新的思考：

1 中藥成分結構種類復雜多樣、契合生物多靶是循天道而為

人體與自然界是密不可分的，人所處自然環境的變化動態的影響著人體本身，人受到環境改變的“脅迫”能動地適應并改造所處自然環境，維持著正常的生命活動。為了適應地球約24 小時的自轉周期及四季交迭的節氣變化，幾乎所有生物都擁有一套自主的內在節律系統以及與之相輔的生物網絡調控系統，這種機體自身整體性和內外環境統一性的思想即中醫的整體觀。其實天地萬物均是循天道而為，是生物進化的結果。如人體結構機能為了適應環境變化而進化導致機體生物受體表現出雜泛性，形成對抗這一改變的復雜生物網絡；同樣，植物源中藥為了應對微生物、昆蟲等生物脅迫，在植物體內合成并分泌功能性小分子物質，從而構成生物防御系統；此外，為了抵御干旱、低氧、強紫外線、重金屬等非生物脅迫，植物源中藥產生大量結構多樣的次生代謝產物，構成化學防御。因此，植物與人同處天地之間，以天地之氣生，草木之陰陽偏盛與人之陰陽偏盛本屬同類性質的事物，具有某種聯系，才可相互影響，成為“和諧”的統一體。

中醫藥治病的原則是“調和陰陽，以平為期”，強調整體觀念，采用辯證論治的方法，以方劑為載體通過藥物的偏性調節機體陰陽的偏盛與偏衰，進行綜合治療。即用“人得天地之全性，草木得天地之偏性”來詮釋中藥的起效機制。例如，為了對抗外界的炎熱和干旱，生長在炎熱地帶的蘆薈、仙人掌等植物體內會產生具有清涼滋潤特性的物質，可抑制人體新陳代謝、減緩臟腑的活動，減慢血液循環等，治療人體機能亢進而引起的熱證。又如高寒地帶的雪蓮、人參等植物體內往往會產生具有溫熱特性的物質，用以抵抗所處的寒冷環境，這類物質可用于人體機能衰退而引起虛寒證；而生長在極寒山陰處的附子則性味大辛，大熱，有回陽救逆，補火助陽，散寒止痛的功效。

因此，從植物進化和環境生態的角度可以看出中藥成分結構多樣、作用復雜多效是循天道而為之。

2 成分結構復雜多樣及生物受體的雜泛性決定了中藥的作用方式是融合協同拮抗的整合調節作用

與西藥相比，多數中藥含有千百種以上的化合物，成分及結構類型多樣復雜，且生物效應溫和。正如約翰·M·巴里在所著《大流感》中提出的“生物系統并非邏輯的產物，而是由不斷進化所致，但是進化卻是一個不太講究精準的過程。生命個體并不會從頭開始邏輯上的最佳設計來迎合新環境，而只在已經存在的基礎上進行一定幅度的調整”[1]。

調節機體的功能狀態至平衡（調和）是中藥的基本作用[2]。其中，對機體的“雙向調節作用”是中藥調和作用的重要體現。如相同劑量同一給藥方式的桂枝湯可以將機體異常的功能狀態調整趨于正常水平，如能使發熱者體溫降低、低體溫者體溫升高；通便秘者便、止腹瀉者瀉；調節（抑制或增強）免疫功能。桂枝湯的這一系列“雙向調節作用”，姜廷良教授利用Wilder J W所提出的“初始值法則”（The Law of Initial Values）予以解釋[3]，認為藥物的作用與其所調節的反應系統的原始水平（初始值）有關，初始值愈高，對興奮性刺激藥物的敏感性愈低，對抑制性刺激藥物的敏感性增強；反之，機體的初始值愈低，對興奮性刺激藥物的反應高，對抑制性刺激藥物的反應弱。

由上可知，中藥的作用優勢在于各單一藥效的整合調節。構成中藥的活性成分群按照一定要求配伍組合，通過多靶點、多途徑融拮抗、協同于一體發揮整合藥效表征。

2.1 中藥的作用方式可能表現

2.1.1 單成分多靶調控多環節是中藥的重要作用方式之一

中藥的單一活性成分成分可以作用于調控機體相關生理病理過程中的多個環節下，從而發揮整合調控作用。如姜黃、郁金等中藥中的重要藥效成分—姜黃素，可靶向轉錄激活因子3（Signal Transducer and Activator of Transcription，STAT3）[4]、細胞淋巴瘤基因-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）[5]、基 質 交 感 分 子1（Stromal interaction molecule 1，STIM1）[6]等多個靶標協同促進腫瘤細胞凋亡；又如紫杉醇既可作用于微管蛋白（Tubulin），亦 可 作 用 于 拓 撲 異 構 酶I（Type I Topoisomerase，Top1），從不同環節協同發揮抗腫瘤作用[7]。2015 年Jigang Wang 等[8]篩選出青蒿素可直接作用的124 種靶蛋白，其中有33 種蛋白是可能的抗瘧靶標，青蒿素可與這些靶蛋白直接結合，參與寄生蟲的多種生物過程，包括羧酸代謝過程、細胞生物胺代謝過程、核苷代謝過程和核糖核苷生物合成過程等，全面闡述了青蒿素對于不同時期的瘧原蟲都具有殺傷作用的機制。

這種“一藥多靶”的現象又稱作藥物的雜泛性（Drug promiscuity）[9]。單一成分的化合物可與多個靶標發生相互作用而引起相同或不同藥理作用。藥物雜泛性的根源是靶蛋白的雜泛性，蛋白雜泛性是指一種蛋白能夠結合多種配體的性質[10]。這種由于雜泛性所產生的作用或許是對中藥多效的一種重要解釋，并為結構不同的中藥有效成分作用于不同靶標協同起效提供了可能。

2.1.2 多成分協同增效是中藥重要的作用方式

雖然單成分多靶起效是中藥的重要作用方式之一，但中藥的成分并不單一。“多成分多靶點”是學術界對中藥起效機制的一種共識。中藥單一成分效弱，需要多個成分協同起效。諸多研究證實了中藥是通過多種主要成分作用于多個環節的不同靶點而產生起效的。并提出中藥的化學組分（藥效物質）與生物體（人體）內的細胞、離子通道、酶、受體、基因等分子組成的生物分子“網絡”相互作用，從而體現了中藥多靶點協同、拮抗、整合、調節的作用特點。以四物湯為例，四物湯中的各味中藥所含成分往往多達幾十種、上百種，甚至幾千種，起療效的物質基礎可以包括小分子化合物（揮發油、生物堿、黃酮類、皂苷類）及生物大分子（肽、蛋白、糖肽及多糖等）。四物湯的補血、調經作用是其最終效應，其內在機制是方中的活性物質群通過多靶點、多途徑、多因微效經整合發揮作用的結果（圖1）。

圖1 四物湯多靶點、多環節整合調節作用示意圖

然而，我們發現中藥中還存在進入體內不代謝、生物利用度低以及血藥濃度低的中藥所含有效成分的量均遠低于單一活性成分起效所需的必要血藥濃度或靶藥濃度（如黃連中的黃連素[11]、姜黃中的姜黃素[12]、紅花中的羥基紅花黃色素[13]，赤芍中的沒食子酸丙酯[14]），且大多數有效成分代謝動力學特征不理想，進入特定組織或細胞的有效成分濃度低；與西藥的靶向制劑相比，這些有效成分與受體的親和力較弱等[1,15]。那么，中藥的微量弱效的活性成分是如何起效的呢？上述單一成分多靶、或者多成分多靶還無法解釋其作用機制嗎？這說明一定還存在其他更為重要的作用方式。

3 生物靶標之間的協同作用在中藥起效的機制中發揮核心作用

我們從中藥黃連的研究得到啟示：中藥黃連中的小檗堿（Berberine，BBR）具有顯著的抑菌作用，2000年PNAS[16]上的文章數據表明，單獨使用BBR其最低起效濃度為1 μg?mL-1，且其濃度要達到100 μg?ml-1時才會產生比較好的抑菌效果；單獨使用5′-甲基大風子品（5'-methoxyhydnocarpin，5′-MHC）沒有抑菌效果。但在有5′-MHC存在的情況下，小檗堿的抗菌濃度顯著下降，最低有效濃度變成了0.1 μg·mL-1，而且此時小檗堿在不到1 μg·mL-1的濃度下就可以達到顯著的抗菌效果。基于BBR 和5′-MHC 同時存在的情況下，藥物起效濃度顯著下降、藥效急速倍增的特點，作者推測小檗堿和5′-MHC的兩個作用靶點之間產生生物協同從而使得中藥的效應倍增500 倍以上。中藥成分復雜，作用靶點廣泛，在這些復雜的作用靶點中，或許就存在著一系列生物遺傳協同靶點，從而使中藥中的一些成分在微量弱效的情況下也可以發揮較好的治療效果[17]。

Bryant HE 和Farmer H 課題組證實了生物靶標之間存在遺傳協同效應倍增作用，研究發現多種模式生物中存在“遺傳協同致死”（Synthetic Lethality）這一基因層面的相互作用而產生的特定生物現象。主要生物學表現為單一基因敲除對原型生物的影響很小，而同步敲除2個基因可大大增加其致死或致癌的可能性[17-19]。值得注意的是，“遺傳協同致死”不是兩個基因之間孤立的相互作用關系，而是這兩個基因所在的基因組背景下，在功能上的互作關系。2009 年Peter C.Fong 發表在New England Journal of Medicine 上的文章提供了腫瘤發生發展過程中存在遺傳學“協同致死”現象的最早臨床證據[20,21]。2017 年，Tim Wang 等進一步利用基因組CRISPR 篩選技術，成功繪制出急性髓系白血病上癌基因Ras的遺傳協同致死互作基因網絡[22]。這種“共犯關系”的確定揭示了已知的互作基因群體，也發現了一些基因之間以前不知道的或未被研究過的新聯系[23]。以生物網絡靶標之間的協同關系為基礎研究中藥微量弱效成分之間的協同倍增效應，這或許可以進一步探索中藥多成分之間，除了存在多成分單靶點的疊加和多成分各個靶點的協同以外，是否還存在某種更為重要的靶點與靶點之間協同作用機制，從而使得低親和力、微量中藥多成分組合的效應級數倍增呢？[15]

4 從調節腸道菌群穩態角度探討中藥的作用模式為中藥的機制研究帶來新的契機

人體內的腸道菌群是一個復雜的微生態系統。研究表明，腸道菌群紊亂與多種疾病的發生密切相關，涉及消化系統疾病、內分泌系統疾病、精神系統疾病、自身免疫性疾病以及一些感染性疾病[24-29]。因而，那些體內生物利用度低中藥活性成分，其發揮療效作用的方式或許不應著眼于是否入血，血藥濃度是否達到起效的閾濃度？

許多生物利用度低的藥物成分在腸道富集，與腸道內的微生物群產生相互作用而發揮藥效。如二甲雙胍，其源自草藥山羊豆中的山羊豆堿[31]，此前研究認為其主要通過抑制肝糖原輸出發揮降血糖作用。然而，腸內二甲雙胍濃度是其血藥濃度的30-300倍[32]，研究指出二甲雙胍可調節乳酸菌，影響腸道吸收葡萄糖的重要轉運蛋白鈉葡萄糖共轉運載體（Sodium-glucose Cotransporter 1，SGLT-1），從而控制血糖水平[33]。又如Zhang X 等[34]發現口服小檗堿能增加產短鏈脂肪酸（Short-chain Fatty Acids，SCFAs）菌群的相對豐度，增加腸道中SCFAs 的量，發揮抑制肥胖和改善胰島素抵抗作用；此外，Zhang Z 等[35]發現姜黃素能逆轉卵巢切除所致的腸道菌群紊亂。最新的研究報道發現姜來源的類外泌體顆粒主要分布在腸道中，其類外泌體中的miRNA 可以影響乳酸桿菌基因的表達，并可以使腸道產生更多的芳烴受體配體，而芳烴受體在維持腸道的屏障功能減輕結腸炎過程中發揮重要作用[36]。

隨著腸道菌群與疾病之間關聯研究的深入，我們有理由相信從調節腸道生態平衡的角度，探討中藥整體調控機制應該是一個非常有意義的切入點，或能為中藥研究帶來新的突破口和新機制。

5 中藥通過情志發揮調節作用的方式也不容忽視

天人合一是中醫藥診治疾病的基本思想，中醫的“整體觀”把“天、地、人”統一起來進行分析認識，并強調人所處社會背景、人文環境、精神狀態與人體生命質量的協調性和統一性，是上升至哲學的高度來闡釋人、人體的生理病理以及疾病的發展規律的。從達爾文（情緒也是一種進化的產物）到當代作家，情緒被賦予不同的定義和分類來解釋健康或者疾病過程，情緒是人類響應內部或外部刺激的一種本能反應。壓力會影響到人的精神狀態，不良的情緒體驗會經由腦腸軸、腦腸肽影響到人的胃腸道功能，甚至誘導一些胃腸道疾病的發生，如功能性消化不良、腸易激綜合癥、功能性便秘和腹瀉、吞氣癥等[37]。反之，長期反復的胃腸道疾病引起軀體的不適，也可以造成人精神狀態的異常。故而，腸道被認為是行為動機和情緒狀態的重要調節器[38]，患有慢性胃腸道疾病的大部分患者或多或少伴有焦慮或抑郁的狀態。其中，腸道微生物在腸道和中樞神經系統的雙向通信過程中扮演著重要角色[39,40]。以上情緒與胃腸道的相互影響體現了中醫臨床的“肝木克土”、“土壅木郁”病因病機理論。

在人的腸道具有腸肌間神經叢構成獨立的神經系統，所分泌的神經遞質同時存在于大腦皮層-神經系統內。這種神經遞質是一種肽類激素，故也叫做“腦腸肽”，具有神經遞質和內分泌激素的雙重身份，參與人體的免疫調節[41]。構成神經內分泌免疫網絡系統—“腦腸軸”。人體的豐富的腸神經易受到情緒的影響，在腦-腸的協調作用下，調控著人體神經-精神心理-胃腸道功能的正常工作。如若一方運作失常，可誘導另一方的功能異常[42]。梁瑞峰等[43]研究發現防風具有增強痛瀉要方抑制腹瀉型腸易激綜合征（D-IBS）的內臟高敏感性和調節腦腸軸不同靶點中的腦腸肽的效應，痛瀉藥方全方或倍用防風后能降低D-IBS 大鼠腸道高敏感性，其機制可能與參與調節腦腸軸不同靶點5-HT，SP，CRH等腦腸肽的含量及表達有關。陸敏等[44]研究發現，腸康方能顯著升高腸易激綜合征（IBS）大鼠腸粘膜和腦組織SERT 表達水平，是通過調控IBS 內臟高敏感模型大鼠腦-腸軸中5-羥色胺轉運體（Serotonin Transporter，SERT）表達來治療IBS 的。關于中藥通過情志發揮調節作用的研究還比較粗淺，有待今后進一步深入探討。

基于以上討論，作者建議應該從“整體觀”“系統觀”出發構建“局部”與“整體”相結合的整合調節作用研究體系，并在中醫藥理論的指導下研究中藥發揮作用的機制和方式或許是今后中醫藥現代化努力發展的方向。在過去的二十年，中醫藥現代化研究有了重要進展，但也遇到了一些瓶頸問題，基于還原論建立的評價體系和方法存在局限性：體外細胞分子水平的中藥的活性成分篩選，缺少藥物體內代謝的過程，且不能反映藥物對機體的內環境和神經體液的調控作用；遺傳生物學的手段研究單一化學成分對某條信號分子通路的調節作用不能反映中藥多成分并存多成分共同或協同發揮作用的特點；利用單一致病因子造模方法制備的人類疾病動物模型缺乏中醫辨證論治的特色，與中藥的臨床應用脫節；當前藥理活性指導下的成分分離或者先成分分離再藥理活性篩選的研究思路和方法，隔離了中藥成分之間協同作戰的作用。

因此，未來的中醫藥研究，我們不必拘泥于固有的研究思維模式，另辟蹊徑或許可為中藥新機制、新理論的研究開辟一條新路!