醫(yī)學(xué)思維中的中藥研究方法探討

醫(yī)學(xué)思維中的中藥研究方法探討摘要:物質(zhì)在不同尺度的聚集狀態(tài)是決定其性質(zhì)的關(guān)鍵因素。結(jié)構(gòu)中藥學(xué)是以中藥中天然存在的或經(jīng)加工形成的聚集態(tài)為對象，研究其組成結(jié)構(gòu)特征、形成機制、體內(nèi)命運及其功能關(guān)聯(lián)性的中藥學(xué)新興交叉領(lǐng)域。相較于中藥傳統(tǒng)的分子層次研究，結(jié)構(gòu)中藥學(xué)的研究對象具有跨尺度、異質(zhì)性、多效應(yīng)的特點，是從介觀視角和空間維度對中藥藥效物質(zhì)和起效機制的再認識和再研究。中藥外用是中醫(yī)傳承千年的用藥特色，但其科學(xué)內(nèi)涵缺乏深入的闡釋。筆者以外用中藥為例分析了目前中藥研究中存在的共性和個性問題，并提出基于結(jié)構(gòu)中藥學(xué)思維的研究路徑，以期為相關(guān)領(lǐng)域提供參考。關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)中藥學(xué);中藥外用;藥效物質(zhì);團簇;聚集體;相分離;囊泡;炭藥;作用機制中藥的整個生命周期都伴隨有不同物種構(gòu)成的多尺度聚集形式，大量證據(jù)顯示物質(zhì)在不同尺度的聚集狀態(tài)是決定其性質(zhì)的關(guān)鍵因素。例如，砷原子與氧原子的鍵合形式?jīng)Q定砷劑的活性［1］;小檗堿與黃酮苷的締合優(yōu)勢構(gòu)象是其抗菌的關(guān)鍵要素［2］;芍藥甘草共煎形成的納米粒影響芍藥主要成分的釋放和吸收［3］。目前已發(fā)現(xiàn)的與中藥藥效相關(guān)的尺寸區(qū)域包括原子分子、亞納米尺度和微納米尺度等，但對相關(guān)區(qū)域物種的聚集態(tài)研究還比較缺乏，也導(dǎo)致中藥藥效物質(zhì)形式長期未能全面闡釋。結(jié)構(gòu)中藥學(xué)是以中藥中天然存在的或經(jīng)加工形成的聚集態(tài)為對象，研究其組成結(jié)構(gòu)特征、形成機制、體內(nèi)命運及其功能關(guān)聯(lián)性的中藥學(xué)新興交叉方向［4］。與中藥傳統(tǒng)的分子層次研究不同，結(jié)構(gòu)中藥學(xué)的研究對象具有跨尺度、異質(zhì)性、多效應(yīng)的特點，是從介觀視角和空間維度對中藥藥效物質(zhì)和起效機制的再認識和再研究。其中跨尺度體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)中藥學(xué)研究的物種既包括原子分子、也包括微納米粒子，其均被視為中藥起效的不同物質(zhì)形式且存在特定環(huán)境下的轉(zhuǎn)化關(guān)系;異質(zhì)性表現(xiàn)為化學(xué)物種在空間排布上的非均勻性及由此產(chǎn)生的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)域，這是由物種間互作關(guān)系決定的;多效應(yīng)則是在跨尺度和異質(zhì)化物質(zhì)基礎(chǔ)上的宏觀效應(yīng)表現(xiàn)，聚集態(tài)的拓撲結(jié)構(gòu)演化產(chǎn)生的若干尺寸效應(yīng)和起效模式將拓展現(xiàn)有的中藥功能評價體系。中藥外用是除口服外最常用的給藥途徑之一。目前發(fā)現(xiàn)的有關(guān)中藥外用的最早文字記載始于商代《殷墟卜辭》，距今已有三千多年歷史?！饵S帝內(nèi)經(jīng)》提出“內(nèi)者內(nèi)治，外者外治”，為中藥外治法的形成奠定了理論基礎(chǔ)［5］?！秱s病論》豐富和發(fā)展了中藥外治的理法原則和施治方法［6］。清代名醫(yī)吳尚先著第一部外治專著《理瀹駢文》，認為內(nèi)服與外治只是給藥途徑和方法不同，而治病原理并無二致［7］。內(nèi)服藥經(jīng)口入體內(nèi)，串行臟腑而遍布周身;外治用藥“雖在外，無殊治在內(nèi)也”，可通過調(diào)諧經(jīng)絡(luò)而透達體內(nèi)，即所謂“外治之理即內(nèi)治之理，外治之藥即內(nèi)治之藥”。吳尚先的辨證思想將中藥的內(nèi)服與外治統(tǒng)一起來，并提出外治法可“統(tǒng)治百病”，奠定了中藥外治的中醫(yī)學(xué)地位。至于現(xiàn)代，2020版《中國藥典》共收載130余種中藥外用制劑［8］。2018年，丁桂兒臍貼在加拿大以天然健康產(chǎn)品形式成功上市，標志著中藥外用制劑在國際化進程中更進一步［9］。然而，受限于中藥外用領(lǐng)域研究的不足，其科學(xué)內(nèi)涵尚缺乏清晰的揭示，特別是在數(shù)十年未能破局的中藥藥效物質(zhì)不明、機制欠清等共性難題方面，亟需研究思路和方法的創(chuàng)新。1中藥外用研究中存在的共性和個性問題縱觀中藥外用的歷史，無外乎局部治療和全身調(diào)理，這與現(xiàn)代經(jīng)皮用藥的目標宗旨頗為相似。例如在外治瘡瘍方面，中醫(yī)治法可歸納為清熱解毒、活血化瘀、煨膿長肉和祛腐生肌［10］。因此，清熱類中藥黃芩、黃連、黃柏、紫花地丁、金銀花以及活血類中藥當歸、川芎、血竭、紅花等在治療方劑中多有使用。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對中藥及其有效成分促瘡瘍愈合機理也有一些報道，主要包括對創(chuàng)面免疫細胞、成纖維細胞及其分泌因子的調(diào)節(jié)，改善創(chuàng)面微循環(huán)，提高創(chuàng)面Ⅲ型膠原與Ⅰ型膠原的比例，影響創(chuàng)面微量元素等［11］。但總體上，相比于結(jié)構(gòu)清晰、機制較明確的西藥單成分，中藥藥效物質(zhì)的研究仍較為模糊且缺乏標準，影響了中藥外治的發(fā)展和應(yīng)用［4］;中藥外用時存在特殊的皮膚屏障，對透皮入血成分來說是需要攻克的難題;此外，中藥外用研究中的一些做法是否科學(xué)、是否能直接套用一般性思路和方法，也有待探討和論證?，F(xiàn)就該領(lǐng)域研究存在的一些共性和個性問題探討如下。1．1偏離了鮮藥外用的優(yōu)勢場景和用法作為傳統(tǒng)中醫(yī)藥實踐的起點，鮮藥一直為歷代醫(yī)家所重視。早在兩千多年前的《神農(nóng)本草經(jīng)》中就有“生者尤良”的記載;葛洪收錄在《肘后備急方》中的鮮藥占比近半，其中“青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之”更是成為屠呦呦獲得諾貝爾獎的思想源泉;迨及清代，伴隨溫病學(xué)大興，鮮藥使用日盛。葉天士著《臨證指南醫(yī)案》收錄的89類醫(yī)案中涉及鮮藥的多達79類，可謂推崇備至［12］。在《中華本草》收載的4000余種鮮藥中，以“搗汁”“絞汁”作為入藥前處理工序的約占85%，且主要為外用，這是區(qū)別于干藥的特色加工和使用方法［13］;臨床上，鮮藥善治急表熱證，在內(nèi)外科、皮膚科、婦科等涉及的癰疽、諸毒、潰瘍等各類感染創(chuàng)面的局部治療方面應(yīng)用廣泛，約占60%［14］。由此可見，鮮藥取汁外用于治療創(chuàng)面感染是其優(yōu)勢使用場景之一。然而，目前中藥研究多以干燥飲片為對象，鮮藥研究較少，忽略了中藥不同取材的差異;研究過程中，僅關(guān)注中藥的成分與藥理機制，未對應(yīng)其臨床優(yōu)勢病種，致使鮮藥外用研究不足;而忽視鮮藥傳統(tǒng)用法，采用有機溶劑等提取方法分離有效部位，則破壞了鮮藥的應(yīng)用基礎(chǔ)。上述種種，反映出目前中藥研究重品種而輕場景和用法的普遍現(xiàn)象，導(dǎo)致中藥外用的對象和用法場景錯配，很難正確詮釋鮮藥外用的優(yōu)勢。1．2忽視了中藥外用中成分間的互作關(guān)系目前的中藥外治研究主要關(guān)注的是提取物或單成分施用后的轉(zhuǎn)化或效用，但很少關(guān)注成分間的互作關(guān)系，導(dǎo)致對中藥多成分復(fù)雜體系的解析能力和內(nèi)涵揭示比較薄弱。大量實驗證據(jù)顯示，中藥活性化合物的集合構(gòu)成了中藥起效的化學(xué)基礎(chǔ)，而多成分互作形成的適宜存在形式和物相狀態(tài)是中藥起效的物理基礎(chǔ)［15］。化學(xué)成分是中藥效用的來源和基礎(chǔ)，多成分物理結(jié)構(gòu)是中藥起效的形式和途徑，拋開成分談結(jié)構(gòu)會變成無本之木、無源之水，而摒棄結(jié)構(gòu)談成分則很可能喪失舟楫而難以行船［4］。外用中藥成分間的相互作用不僅能形成獨特的聚集結(jié)構(gòu)，還能發(fā)揮諸如透皮促滲、穴位刺激、經(jīng)絡(luò)傳感等協(xié)同效應(yīng)［16］。中醫(yī)歷來強調(diào)“整體觀”，但這并不意味著可以將中藥視為無關(guān)聯(lián)成分組成的物理學(xué)質(zhì)點。目前外用中藥的研究主要聚焦于小分子成分，對大分子的研究較少，且個別活性成分經(jīng)皮吸收不佳導(dǎo)致藥效不理想，與傳統(tǒng)用法療效相悖，這與忽視多成分的相互作用不無關(guān)系。因此將成分間相互作用的規(guī)律及其與功能的關(guān)聯(lián)性研究清楚，對闡明方劑配伍規(guī)律和指導(dǎo)制劑設(shè)計等都有現(xiàn)實意義。陳軍課題組［17］從中藥揮發(fā)油促滲角度研究成分間的作用規(guī)律，發(fā)現(xiàn)高良姜、干姜等5味辛熱中藥的揮發(fā)油中倍半萜類成分(β－石竹烯、α－衣蘭油烯、吉馬烯等)的質(zhì)量分數(shù)高于防風等10味辛溫中藥，且外用給藥時更傾向于滯留在皮內(nèi)，可能是決定揮發(fā)油透皮促滲能力的關(guān)鍵成分。Wei等［18］曾研究發(fā)現(xiàn)β－石竹烯和氧化石竹烯可以與多種動物的冷敏感通道蛋白TRPM8結(jié)合，從而抑制機體對低溫的敏感性，這為揭示中藥藥性的科學(xué)內(nèi)涵提供了思路。1．3束縛了外用中藥作用途徑和機制研究的思路方法自20世紀初保羅?埃爾利希(PaulEhrlich)提出“受體”概念和“鎖鑰”學(xué)說以來，基于“分子－靶標”理論的藥物作用和研究模式成為業(yè)界主流共識。經(jīng)過百余年的發(fā)展，大量中藥成分的作用靶點被發(fā)現(xiàn)。然而，在實踐中也發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的“分子－靶點”模式并不能解釋和解決中藥的所有問題。例如，很多中藥并未從分子層次發(fā)現(xiàn)與其活性相稱的藥效物質(zhì);很多成分與活性響應(yīng)之間不滿足經(jīng)典的量效關(guān)系;基于疾病相關(guān)靶點篩選或網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法并未發(fā)現(xiàn)太多高特異性、強結(jié)合的中藥成分，這從新藥開發(fā)難度上可見一斑。誠然，這些問題可以通過“成分疊加效應(yīng)”學(xué)說予以一定程度解釋［19］，不過在“分子－靶標”直接作用模式之外的思考和探索是必要的。特別是中藥外用如何發(fā)揮全身調(diào)控作用，是否都需要通過入血起效，仍有待探明。近年來涌現(xiàn)出的一些實驗證據(jù)提示，中藥研究或許存在不同于現(xiàn)有認識觀和方法論架構(gòu)下的新研究維度［20－21］。2基于結(jié)構(gòu)中藥學(xué)思維的研究方法及其在中藥外用中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)中藥學(xué)是在辨析了中藥活性關(guān)聯(lián)物質(zhì)存在化學(xué)成分和物理結(jié)構(gòu)雙重屬性的基礎(chǔ)上，聚焦于中藥聚集態(tài)結(jié)構(gòu)形成與藥效間關(guān)系的新興研究方向［4］。該方向不單以化學(xué)分子為對象，而是以特定施用場景下中藥的真實組成和聚集態(tài)為切入點，解析其化學(xué)物理特征和形成規(guī)律，闡明物質(zhì)與功能的傳遞過程，旨在比較完整地揭示中藥“化學(xué)成分－物理結(jié)構(gòu)－多維藥效”的內(nèi)在關(guān)系。與經(jīng)典的“分子－靶標”研究模式相比，結(jié)構(gòu)中藥學(xué)關(guān)注的對象具有跨尺度、異質(zhì)化和多效應(yīng)特征。結(jié)構(gòu)中藥學(xué)的認識觀和方法論可以拓展中藥分子層次研究的邊界，填補缺失的中藥物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，有利于解決因單純研究有限化學(xué)成分所產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)不明、機制欠清、體內(nèi)外不相關(guān)等中藥學(xué)歷史積弊，對包括中藥外用在內(nèi)的中藥學(xué)各領(lǐng)域研究都有一定的參考意義。2．1外用中藥跨尺度藥效物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)屠呦呦先生從中醫(yī)典籍“絞取汁”用法中汲取靈感，采用低溫冷萃法提取到青蒿素，為全球攻克瘧疾作出卓越貢獻。但另一方面，青蒿素水溶性差、生物利用度低的問題表明取汁用法的奧秘仍有待進一步探究。在結(jié)構(gòu)中藥學(xué)思維引導(dǎo)下，遵從鮮中藥絞汁用法的現(xiàn)實場景，可以從鮮榨汁液中分離到納米級囊泡［22］。它們是由脂質(zhì)、蛋白、核酸及小分子等構(gòu)成的膜結(jié)構(gòu)聚集體，能很好地保留原藥材的組成和功能，在治療創(chuàng)面、腸炎、腫瘤、肝肺損傷等方面效果顯著，且優(yōu)于已報道的單一活性成分，是鮮藥起效的新藥效物質(zhì)形式［23］。更重要的是，這些介觀尺度的脂質(zhì)囊泡具有出色的跨膜轉(zhuǎn)運能力，能快速被機體吸收［24］。此外，Chen等［25－26］還報道了囊泡活性miRNA的耐熱性和耐胃腸道降解性，揭示了經(jīng)SIDT1蛋白介導(dǎo)入胞的體內(nèi)轉(zhuǎn)運路徑，較完整地詮釋了古人鮮藥絞汁用法的優(yōu)勢和科學(xué)內(nèi)涵，對外用制劑的設(shè)計也有啟發(fā)作用。中藥炭藥是中醫(yī)用藥的一大特色，可內(nèi)服可外用，具有收斂、止血、止瀉等作用［27］。傳統(tǒng)炭藥的研究主要關(guān)注小分子成分炮制前后的變化，但大多缺乏共性規(guī)律和可靠的因果關(guān)系。近年來發(fā)現(xiàn)包括黃柏、荊芥、貫眾和血余在內(nèi)的數(shù)十種中藥經(jīng)炭化后均含有＜100nm的碳點，其晶格排列較規(guī)則整齊且藥效顯著，可能是炭藥的共性藥效物質(zhì)［27］。此外，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)中藥中廣泛存在的綠原酸在高溫處理后會自發(fā)形成一種性質(zhì)穩(wěn)定的納米結(jié)構(gòu)，可通過生物催化反應(yīng)促進腫瘤細胞發(fā)生鐵死亡，進而發(fā)揮抗腫瘤及激活腫瘤免疫微環(huán)境的作用［28］。Liu等［29］研究了納米生物炭的形成過程和結(jié)構(gòu)特征，為揭示炭藥的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)提供了新思路。但是目前關(guān)于不同中藥炭化后的個性特征如何體現(xiàn)尚缺乏明確的證據(jù)。以上研究均是在中藥非分子層次發(fā)現(xiàn)的活性實體，也不能通過簡單的增溶、促滲原理予以解釋，是結(jié)構(gòu)中藥學(xué)研究的范疇，其思路方法可為外用中藥研究所借鑒。2．2多維作用途徑和機制的研究在材料學(xué)領(lǐng)域，跨尺度的研究對象具有獨特的表界面性質(zhì)，例如不同尺寸的納米碳材料能誘導(dǎo)不同程度的蛋白組裝進而影響宏觀效應(yīng)［30］。在中藥聚集體研究領(lǐng)域也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象。Li等［2］研究了黃連解毒湯中主要成分小檗堿與黃芩苷、漢黃芩苷的相互作用行為，證明二者可分別組裝形成納米粒和納米纖維，并且2種構(gòu)象在抗菌活性方面表現(xiàn)出明顯差異，納米粒的活性強于小檗堿，而納米纖維的活性則比小檗堿弱。類似現(xiàn)象在其他多成分組裝體系中也有報道［31］，表明中藥多分散體系中的分子、團簇、微納米聚集體等不同物態(tài)形式均可能產(chǎn)生不同的效應(yīng)輸出，這是導(dǎo)致經(jīng)典量效曲線偏移的重要因素，驗證了結(jié)構(gòu)中藥學(xué)研究的必要性。同時提示，當中藥外用時需要關(guān)注不同成分間的組裝行為及其聚集形式，在中藥配伍、加工和制劑等環(huán)節(jié)應(yīng)加強對晶型、團簇等在內(nèi)的各類凝聚態(tài)類型開展監(jiān)測和控制，以提高中藥質(zhì)控和新藥創(chuàng)制的科學(xué)性。近年來，在生物界內(nèi)部和跨界調(diào)控領(lǐng)域涌現(xiàn)出很多不同于傳統(tǒng)起效途徑的新機制，值得為中藥外用研究所借鑒。RNA依賴性RNA聚合酶(RDR)在植物中對小RNA介導(dǎo)的免疫反應(yīng)至關(guān)重要，但在脊椎動物中不存在。有研究人員將來自植物的RDR1蛋白成功表達在哺乳動物細胞中，顯著抑制了10種不同癌細胞系的細胞增殖，但未影響5種非癌細胞系［32］。這體現(xiàn)了系統(tǒng)間跨界調(diào)控的新作用模式，為同樣來源于植物的草藥外用于人體的起效方式提供了啟發(fā)。除了直接作用于效應(yīng)靶位，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)磷脂酸可通過作用于遠端附睪白色脂肪組織，誘導(dǎo)衍生的IL－6分泌以對抗對乙酰氨基酚誘導(dǎo)的肝損傷，而對原發(fā)病部位———肝臟無影響［33］;無獨有偶，最近的一項研究表明，EP2抑制劑通過阻斷外周血髓細胞EP2受體而改善腦認知障礙，但抑制劑本身并沒有穿越血腦屏障的能力［34］。類似的，基于腸道菌代謝物、細胞因子、外泌體等中間媒介的間接起效方式在很多中藥的調(diào)控方式中也有報道［21，35］。苗明三團隊［36］認為皮膚是外周的神經(jīng)－內(nèi)分泌－免疫器官，與中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有相同的神經(jīng)外胚層來源;中藥外用可通過局部微作用、微刺激、微吸收方式，舒達體表與體內(nèi)聯(lián)通的中樞神經(jīng)－內(nèi)分泌－免疫網(wǎng)絡(luò)，達到燮理