邢建宇：蛋白质组学与中医药现代化研究

1 中医药研究的历史与现状 中医药起源于中国古代的医疗实践，迄今已有2千多年的历史，其特征在于理法方药都经过反复的临床实践检验。中医药包括2个不可分割的主体，即中医学和中药学。其中中医学的研究始于春秋战国时期，当时的医药学家总结了以前的医疗经验，并上升为理论，著成集医药学理论之大成的《黄帝内经》一书，成为中医学基础理论的经典著作之一。中药学作为一门独立学科，以《神农本草经》的问世为主要标志。在这以后不断吸收其它学科的成果，丰富自身，继续发展，到李时珍的《本草纲目》，中药理论体系达到了比较成熟和完善的程度。 从中医药学的整个发展史来看，中医药学既有它发展过程中的基础理论思想的“封闭性”和“固守性”(即原则性)，又有其接受外来医药知识的“吸纳性”和“融合性”，以及不断创新的科学精神。干祖望教授bj认为：中医药知识与外来医药知识的结合早在唐代就有所记载，当时的中医药学家孙思邈，就接触到印度的吠陀医学，并将其融入到中医药学理论中。其著作《千金要方•序例》中关于诊候的论述，即是将印度吠陀医学有关学说引进到中医学中来的例证。同时，宋代名医张子和治疗疾病通用的汗、吐、下三法也是印度吠陀医学的“净身”治法与中医药学理论的治法相结合的产物。 中医药学是我国医药学体系中的重要组成部分，世界卫生组织(WHO)于1978年正式确立了传统医学在世界医学领域里的地位。应用“朴素的唯物论”来解释中医药理论，或用“暗箱理论”、“模糊数学”论证中医药学，反映了人体某些整体水平的规律和本质，确实给中医提供了有力的理论支持。但是由于目前尚未能用科学概念表述，某些中医理论，即便是中医工作者本身也感到困惑，这种现象大大影响了其普适性，使得中医药学在世界上绝大多数国家未得到法律上的承认，在医学领域学术地位较低，属于非正规医学范畴，即使在象美国、日本这样具有代表性的国家中，使用中医药也受到一定的限制。如目前国内中医系统的杂志还没有一种进入美国《科学引文索引》。对于我国来说，加入WTO以后，西药由于专利限制会受到较大的冲击，中医药则面临机遇与挑战并存的局面，有可能成为我国最具有独特优势的知识产业之一，被国人寄予厚望。但是，目前中医临床诊疗工作的总倾向是以西医辨病、中医辨证，结果很容易出现中医学西化、中医学术被淡化的现象。这种现象可能导致中医药发展渐渐萎缩，直至消失。随着现代病因学特别是基因水平诊断的发展，西医病种分类越来越细，而以宏观辨证、整体观念和辨证论治为核心的中医理论体系中的常见证候仅百余种，阻碍了中医临床研究的国内外交流，也成为制约中医治疗规范化、客观化进程的瓶颈，因此，中医药现代化发展进程刻不容缓。 2制约中医药学发展的2个关键问题 目前严重制约中医药学取得重大进展的关键问题包括2个方面：其一就是证候理论的科学内涵的全面揭示；其二是中医药方剂作用的物质基础与作用机制的研究。 中医的证候是一种多基因参与的，处于“络病”状态的症状群。这些症状群之间是通过能表达各自症状的相关基因构成的一个调节网络来维系的。证候包含了病变的原因、部位、性质等，能够比症状更全面、更深刻、更准确地反映疾病发生过程中某一阶段的病理变化本质，所以中医常用证候来描述疾病的特征。要揭示证候理论的科学内涵，首先要对证候进行规范化研究，在此基础上进行其本质研究。按此假说，关于证候本质研究的思路为：把证候作为机体的一种异常功能态，从遗传信息到整体功能实现所涉及的多个层面(细胞一器官一整体)上寻找其具体的功能网络，实现对该状态的调节。 方剂对于证候的治疗，主要强调药效组分在多靶点或多器官上发挥整体综合调节作用，重点在于调整机体的功能状态，发挥机体抗病能力，不强调以药物直接对抗致病因子。虽然不能改变DNA或肽链的结构，但其治疗作用可能在调控、修饰疾病的相关(易感)基因的表达及表达产物上。如免疫衰老与Fas系统关系密切，其中称为T细胞死亡因子的FasL在衰老时“上调”而加速T细胞凋亡，国际上尚没有使FasL“下调”的手段。1999年，我国中医药学者观察到2种补肾复方组能够降低老年大鼠的T细胞凋亡率，而活血复方组以及未服药的对照组明显偏高。同时，补肾复方都能使老年大鼠的FasL基因表达下调。由于中药中的化学成分多样，而且某一药效的发挥常常是多种成分的综合作用，药物作用过程复杂，有关中药的具体药理作用机制，目前尚无法确切掌握。要了解中医药方剂作用的物质基础与作用机制首先要建立和完善快速、高效的中药化学成分的提取、分离和纯化方法以及适合中药的药物筛选方法，最后进行其作用机制的研究。 3现代生命科学技术对中医药发展的影响 国家人类基因组陈竺院士提出：“我国将用已经掌握的人类基因组知识技术为平台，推动中医药的发展”。随着2l世纪的到来，生命学科的飞速发展直接推动着中医药现代的前进步伐。一方面，中医药充分吸收、借鉴现代生命科学的新成果，可弥补自身不足。例如将传统的中医治疗过程与蛋白质组学相结合，从整体的、宏观的角度揭示机体内蛋白的表达情况，以符合宏观辨证、整体观念为核心的中医理论体系，通过对机体功能的体现者——蛋白质进行研究，可以直接发现由于药物作用所差异表达或特异表达的靶蛋白质，验证中医“四诊法”的科学之处。另一方面，现代生命科学技术可用现代科学的语言阐释中医药特色。如马增春等用蛋白质组学技术考察四物汤对血虚证小鼠血清蛋白的影响，在分子水平上探讨四物汤补血的作用机理。成玉斌等探讨了肾虚型糖尿病肾病(DN)与肾素血管紧张素I转移酶(ACE)基因多态性的相关性。 利用后基因组时代的科研成果，给中医药学理论赋予前沿的科学内涵，既可提高其普适性，还能发现人体及其疾病的新规律、新本质。在以功能基因组和蛋白质组学为核心的后基因组时代，中医药研究正在与前沿的科研成果相结合，以一种新的姿态通过科学的定量和定性来揭示自身的物质基础，推动着中医药辨证治疗证候的规范化进程。随着生命科学的进一步发展，终将会使中医整体观得以有理论上的升华，进而能用现代科学的语言进行诠释。 4蛋白质组学在中医药研究中的应用 4．1蛋白质组学与中医证候研究 随着人类基因组计划的完成，蛋白质组学研究方法无疑成为了现代生命科学技术的主要方法之一，蛋白质组学是对机体、组织或细胞的全部蛋白质的表达和功能模式进行研究。中医认为，疾病的发生主要是人体整体功能的失调。证候是疾病发展过程中某一阶段的病况概括，是机体内因和环境外因综合作用的反应状态，并随着病程的发展而发生相应变化。从这个层面上蛋白质组学与中医对疾病的整体性认识有一定的趋同性。蛋白质组学对中医证候的研究可以通过采用同一疾病不同证候和同一证候不同疾病的组织或细胞表达图谱差异比较来进行，发现证候之间的相同与差异之处，赋予中医证候科学内涵，从而为证候诊断的客观性及针对性提供依据。同时，也能够从基因水平或者蛋白质水平上对于证候的病理表现进行解释，通过对不同中医证候产生前后的蛋白质组学研究来探究中医证候产生的物质基础支配机制，在此基础上推动中医诊断及治疗技术的发展。 4．2蛋白质组学与中药作用机理的研究 中药成分复杂，不管是单味药还是复方，都是一个复杂的化学成分库，在发挥作用时各化学组分之间相互协同或者相互抑制，造成作用途径的多样化和作用结果的复杂化。目前，许多药用的活性化合物在体内的作用机理并不清楚，成为制约中药现代化、国际化的关键。利用功能蛋白质组学技术，分析经这些单味药或复方药处理过的组织、细胞或体液表达的蛋白质组，并比较治疗前后蛋白质组的表达差异、鉴定其中发生相应变化的蛋白质，从蛋白质组水平上对中药的多环节、多靶点调整作用进行研究，可揭示中药单方、复方的作用机理，阐明药物作用的物质基础及内在的配伍规律，这无疑是中医药走向世界、进一步发展所必需的。近年来，我国学者在这方面已作出了一定的研究。如邢茂等从分子生物水平及基因水平上揭示了中药砒霜对于急性早幼粒细胞诱导分化，促使癌细胞凋亡的机理，并得到世界医学界的公认。 4．3化学蛋白质组学与中药药效评价 化学蛋白质组学利用化学小分子直接从功能角度切入蛋白质组的研究，被认为是很有前途的新一代功能蛋白质组学(function—based proteomics)。小分子与细胞内蛋白质的相互作用，是很多蛋白质生物功能的基础。在蛋白质组水平上，通过化学小分子与生物体蛋白质组的相互作用，或者针对靶酶(靶蛋白质)活性设计化学小分子来探测蛋白质组，最终获得生物体(细胞、组织等)蛋白质组的所有蛋白质经化学小分子处理前后的差异蛋白质组展示(proteome profiling)，研究蛋白质的翻译后修饰过程。这种研究模式为中药对机体的作用机理提供了研究平台。 在中医学理论中，宏观辨证论治是其最显著的特点之一。传统中医学对疾病的认识侧重于整体、宏观、司外揣内，通过疾病表现在外的征象推测演绎疾病的病因、病性、病位，归纳出证候的概念。但是，由于证候的整体性、动态性和异病同证、同病异证等特征，不可能用单一指标作定性、定量、定位的说明，同样也不能仅依靠机体的一个或几个生理指标来断定用于治疗证候的中药的药理学价值。 如今化学蛋白质组学概念的提出，将科学发展的前沿技术引入到我国传统中医药治疗证候的过程中。我们可以通过对用药前后组织或细胞的差异蛋白质组展示来评价中药的药效，而且可以针对其中特异表达或差异表达显著的蛋白点进行更深一步的后续质谱鉴定研究。确定药物作用的靶蛋白，这种全景式的分析研究方式必将大大加速中药的药物筛选过程。 5前景展望 蛋白质组学研究技术是当今世界发展最迅速的领域之一，虽然在中医药领域的应用刚刚起步，目前多集中在对病理、给药前后的变化等方面的研究，但已经展现了蓬勃的生命力和广阔的发展前景。2002年11月，国家自然科学基金委员会启动了中医药研究重大计划——“中医药几个关键科学问题的现代研究”，这预示着蛋白质组学和中医证候的联系将会更加紧密，中医药的研究发展将会进入一个新的阶段。 《中医药信息》

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