中藥歸經(jīng)理論的研究方法及分子描述在中藥歸經(jīng)中的研究探討Δ

張華敏，楊 健，劉思鴻，張 磊，高宏杰#，貢磊磊3#

(1.中國中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)藥信息研究所，北京100700； 2.中國中醫(yī)科學(xué)院，北京 100700； 3.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京婦產(chǎn)醫(yī)院藥事部，北京 100026)

中藥歸經(jīng)理論是中藥藥性理論的核心內(nèi)容，是中醫(yī)理論體系中的重要組成部分，是歷代中醫(yī)學(xué)家對中藥作用特點及與中醫(yī)臨床應(yīng)用和基礎(chǔ)理論聯(lián)系所形成的結(jié)晶[1]。歸經(jīng)即中藥作用的定位，是把中藥的作用與人體臟腑經(jīng)絡(luò)密切聯(lián)系起來，以說明藥物作用對機體某部分的選擇性，從而為臨床應(yīng)用提供依據(jù)[2]。近年來，國家重點基礎(chǔ)發(fā)展研究計劃(“973”計劃)將中藥藥性理論研究列為重點支撐方向，而歸經(jīng)作為其重中之重，對研究中藥藥性、指導(dǎo)中醫(yī)臨床遣方用藥，甚至推廣中醫(yī)藥傳承發(fā)展具有重要意義。既往對歸經(jīng)已經(jīng)開展了多方法和多維度的探究，這些方法和技術(shù)均為中藥歸經(jīng)理論發(fā)展提供了重要依據(jù)。雖然大多數(shù)研究呈多角度、多層次的趨勢，然而，受限于中藥成分的復(fù)雜性，大部分方法和結(jié)論的局限性難以避免，致使中藥歸經(jīng)理論的現(xiàn)代研究面臨諸多問題。因此，本文擬從中藥歸經(jīng)現(xiàn)代研究方法入手，對近年來中藥歸經(jīng)研究方法進行探討，并對以分子描述符為主要研究方法的中藥歸經(jīng)策略進行探討，以期探索建立中藥歸經(jīng)研究的新思路、新方法，對中藥歸經(jīng)理論進行現(xiàn)代科學(xué)闡釋。

1 中藥歸經(jīng)理論淵源

歸經(jīng)是指藥物對機體某個或某些臟腑經(jīng)絡(luò)病變所起的治療作用[3]。歸經(jīng)相關(guān)論述最早可追溯至《黃帝內(nèi)經(jīng)》五味、五色入五臟等記載。《素問·至真要大論》曰：“夫五味入胃，各歸所喜，故酸先入肝，苦先入心，甘先入脾，辛先入肺，咸先入腎?！薄端貑枴の宀厣善吩唬骸吧懂?dāng)五藏，白當(dāng)肺、辛，赤當(dāng)心、苦，青當(dāng)肝、酸，黃當(dāng)脾、甘，黑當(dāng)腎、咸?！闭f明藥物對臟腑具有一定的選擇性[3-4]。金元時期，易水學(xué)派創(chuàng)始人張元素通過對臟腑辨證和藥物配方的研究，認為遣方用藥應(yīng)該明確各味之長，使之各歸其經(jīng)，使藥物更好地發(fā)揮療效，進而提出了“歸經(jīng)”這一概念[5]。

2 中藥歸經(jīng)的現(xiàn)代詮釋

2.1 中藥化學(xué)成分、藥理作用及臨床應(yīng)用在歸經(jīng)中的應(yīng)用

一般認為，中藥有效成分在體內(nèi)的選擇性分布特點同相應(yīng)藥物歸經(jīng)的臟腑及臟腑的統(tǒng)屬關(guān)系基本相符。王小雪等[6]綜合考量中藥化學(xué)成分、藥理作用及臨床應(yīng)用，篩選了416味歸心、肝和肺經(jīng)的中藥，采用頻數(shù)統(tǒng)計、對應(yīng)分析、特征選擇和關(guān)聯(lián)分析等方法，對不同歸經(jīng)藥物的三者關(guān)系進行了分析，發(fā)現(xiàn)歸心經(jīng)中藥的萜類、黃酮類及揮發(fā)油類成分有抗氧化、擴張冠狀動脈、增加腦血管流量、抗心律不齊和抗炎等藥理作用，治療冠心病、動脈粥樣硬化、腦血管病和發(fā)熱等病癥效果顯著；歸肝經(jīng)中藥的黃酮類、有機酸類及萜類成分有抗炎、抗菌和解熱鎮(zhèn)痛等藥理作用，治療中醫(yī)“中焦”臟腑的各種病癥效果顯著；歸肺經(jīng)中藥的黃酮類、揮發(fā)油類、苷類及萜類成分有抗菌、抗炎和抗病毒等藥理作用，治療咳喘、各種上呼吸道感染等病癥效果顯著。上述研究結(jié)果表明，歸經(jīng)中藥的化學(xué)成分、藥理作用以及臨床應(yīng)用三者之間存在明確的相互關(guān)系。研究藥物有效成分的體內(nèi)分布也是探究中藥歸經(jīng)的重要方法之一。姜希偉等[7]通過搜集藥材化學(xué)成分及其作用靶點，采用最大相似度算法獲得補陽類中藥核心靶蛋白，利用THPA數(shù)據(jù)庫獲得靶蛋白相關(guān)組織表達及表達豐度數(shù)據(jù)，通過訓(xùn)練集數(shù)據(jù)構(gòu)建回歸方程，挖掘藥材作用受體的組織分布，建立了補陽類中藥歸腎經(jīng)的判別標(biāo)準模型，為中藥歸經(jīng)的現(xiàn)代化研究提供了理論依據(jù)。

2.2 常量、微量元素與中藥歸經(jīng)的關(guān)系

微量元素是一切中藥的基本成分。目前，借鑒和應(yīng)用原子吸收光譜等技術(shù)，檢測中藥富含不同微量元素的濃度，并結(jié)合這些微量元素在人體器官組織的分布特點來認識歸經(jīng)理論，以此來推測中藥富含微量元素的種類和含量可能是中藥歸經(jīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)之一[8-9]。李心河等[10]采用三電極直流等離子體原子發(fā)射光電直讀光譜儀測定了313種中藥35種無機元素的含量，并分析了歸經(jīng)藥和非歸經(jīng)藥中微量元素含量的差異，發(fā)現(xiàn)一些微量元素存在顯著差異，如歸肺經(jīng)藥中Bi的含量、歸膽經(jīng)藥中Cu和Tl的含量、歸膀胱經(jīng)藥中Ge的含量以及歸脾經(jīng)藥中Mn的含量與非歸經(jīng)藥存在明顯差異。王健等[11]分析了歸經(jīng)藥物中11種元素的均值及總量，結(jié)果顯示，這些元素在歸經(jīng)中的順序為歸腎經(jīng)藥>歸肝經(jīng)藥>歸大腸經(jīng)藥>歸膽經(jīng)藥>歸脾經(jīng)藥>歸胃經(jīng)藥>歸心經(jīng)藥>歸肺經(jīng)藥>歸小腸經(jīng)藥>歸膀胱經(jīng)藥；并且，歸腎經(jīng)藥中Mn含量較高，歸肝經(jīng)藥中Fe含量較高，而大腸經(jīng)藥中Mn含量較低。此外，付先軍等[12]采用電感耦合等離子體-質(zhì)譜法(ICP-MS)測定了歸肺經(jīng)藥中27種無機元素的含量，發(fā)現(xiàn)歸肺經(jīng)中藥常量元素K、Ca及Mg和微量元素Fe、Mn、Zn、Cr、V、Se及Ni的含量較高，這些常量、微量元素可能與肺經(jīng)功能系統(tǒng)病理生理有一定聯(lián)系。

2.3 系統(tǒng)生物學(xué)在中藥歸經(jīng)中的應(yīng)用

系統(tǒng)生物學(xué)是研究一個生物系統(tǒng)中所有組成成分的構(gòu)成及特定條件下這些組分間相互作用關(guān)系的科學(xué)[13]。中醫(yī)藥的辨證、遣方用藥整個過程與目前提出的系統(tǒng)生物學(xué)的基本過程有著極其相似之處，這也為采用系統(tǒng)生物學(xué)方法揭示中藥歸經(jīng)提供了更多的可行性。代謝組學(xué)作為系統(tǒng)生物學(xué)的重要組成部分，是后基因時代應(yīng)用廣泛的組學(xué)技術(shù)，其在中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究中的應(yīng)用越來越廣泛[14]。滕杰等[15]構(gòu)建了基于系統(tǒng)生物學(xué)的從次生代謝產(chǎn)物作用蛋白受體角度研究中藥歸經(jīng)的新方法，建立了吳茱萸的次生代謝產(chǎn)物成分-作用受體的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，并將受體組織器官分布、功能與吳茱萸傳統(tǒng)歸經(jīng)的經(jīng)絡(luò)解剖器官組織歸位及吳茱萸功效進行比較，發(fā)現(xiàn)了吳茱萸的次生代謝產(chǎn)物高度選擇作用的34個受體，最高的為與能量代謝相關(guān)的絲裂原活化蛋白激酶14和與鈣離子釋放相關(guān)的FK506結(jié)合蛋白1A；吳茱萸中主要化合物如吳茱萸次堿、吳茱萸堿及檸檬苦素等不僅能作用于多個受體，而且基本都作用于具有高選擇度的受體；受體-器官組織可視化網(wǎng)絡(luò)表明，吳茱萸中化合物作用的受體高度分布在肝、腎和生殖器官中。劉衛(wèi)紅等[16]采用核磁共振分析了三仁湯及其拆方上焦方、中焦方和下焦方對高血脂模型大鼠代謝產(chǎn)物譜的影響，結(jié)果表明，三仁方及其拆方上焦方、中焦方和下焦方改善脂代謝紊亂的途徑各不相同，各方發(fā)揮著不同的氣化功能，且氣化功能可在整體代謝水平中體現(xiàn)出來，氣化的作用也不僅僅局限于降脂；可以認為，調(diào)整三焦氣化功能是脂質(zhì)代謝紊亂等三焦病癥的主要治法，這也為在中醫(yī)歸經(jīng)指導(dǎo)下的遣方用藥提供了理論支持。

2.4 環(huán)核苷酸體內(nèi)變化與中藥歸經(jīng)

環(huán)核苷酸環(huán)磷酸腺苷(cAMP)、環(huán)磷酸鳥苷(cGMP)在機體各器官普遍存在，是細胞內(nèi)調(diào)節(jié)代謝的重要物質(zhì)[17]。生理狀態(tài)下，二者維持一定的比例，若二者比例發(fā)生變化，會引起機體功能失調(diào)而導(dǎo)致諸多疾病發(fā)生。許多中藥通過調(diào)節(jié)機體各臟腑器官內(nèi)的環(huán)核苷酸含量發(fā)揮療效，因此，很多學(xué)者通過測定各臟腑器官內(nèi)cAMP、cAGP的含量來確定藥物的歸經(jīng)[18]。王樹榮[19]采用放射免疫法測定了大鼠給予五味子、魚腥草、漢防己、元胡及丹參等中藥后心、肝、脾、肺、胃、腎及腦等10個臟腑器官中cAMP、cGMP含量的變化，結(jié)果表明，各臟腑器官內(nèi)cAMP、cGMP含量以及cAMP/cGMP值發(fā)生顯著變化的相關(guān)臟腑器官與各藥歸經(jīng)密切相關(guān)。盧賀等[20]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，鹿茸對大鼠內(nèi)臟組織cAMP/cGMP值及轉(zhuǎn)化生長因子β受體的影響主要作用于腎臟和肝臟，與鹿茸傳統(tǒng)歸肝、腎經(jīng)相符。武密山等[21]考察了病理狀態(tài)下的中藥歸經(jīng)，考察了補腎復(fù)方(六味地黃丸加淫羊藿和牡蠣等)和膏劑穴位敷貼治療對骨質(zhì)疏松大鼠肝、脾及腎等10個臟腑器官內(nèi)cAMP/cGMP水平，結(jié)果表明，補腎復(fù)方對cAMP/cGMP信使變化的調(diào)節(jié)與中醫(yī)學(xué)本草著作記載的歸經(jīng)有較大的相似性。

2.5 基于數(shù)據(jù)挖掘的中藥歸經(jīng)研究

在大數(shù)據(jù)時代，利用數(shù)據(jù)挖掘方法研究中藥歸經(jīng)已經(jīng)成為熱點。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)的功能特征，能夠很好地處理非線性數(shù)據(jù)，恰好對應(yīng)于中藥數(shù)據(jù)的非線性、高緯度等特征，近年來被廣泛應(yīng)用于中藥研究中。劉莉萍等[22]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了76味補虛藥分類模型，利用Python語言實現(xiàn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并對其歸經(jīng)進行分析，發(fā)現(xiàn)補虛藥主要歸肝、脾、腎、肺及心經(jīng)，且數(shù)據(jù)集有很強的相似性。王俊堯等[23]采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法研究了歸肝經(jīng)中藥的活性靶點，結(jié)果表明，歸肝經(jīng)中藥的蛋白靶點在精神和行為障礙疾病、血液及造血器官疾病、涉及免疫機制的某些疾病、妊娠、分娩和產(chǎn)褥期相關(guān)疾病上有較高頻率的分布，在網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)基礎(chǔ)上得到歸肝經(jīng)中藥治療疾病的作用機制與中醫(yī)基礎(chǔ)理論中肝的生理功能有一定關(guān)聯(lián)。

2.6 基于超分子化學(xué)的中藥歸經(jīng)研究

超分子化學(xué)是基于共價鍵存在的分子化學(xué)領(lǐng)域，基于分子組裝體和分子間鍵而存在著超分子化學(xué)。與傳統(tǒng)的由原子間化學(xué)鍵構(gòu)成化學(xué)相比，超分子化學(xué)是以多種弱分子間相互作用的非共價鍵化學(xué)，體現(xiàn)分子間宏觀作用的表觀化學(xué)屬性，可用于詮釋中醫(yī)藥理論的微觀物質(zhì)基礎(chǔ)[24]。作為天然超分子“印跡模板”聚集體的中藥，進入人體后，尋找到與自身“印跡模板”相吻合的人體經(jīng)絡(luò)臟腑的超分子主體，發(fā)生自組裝、自組織、自識別及自復(fù)制作用，從而產(chǎn)生針對經(jīng)絡(luò)臟腑的特異性藥效，宏觀上表現(xiàn)出中藥歸經(jīng)現(xiàn)象。這種作用規(guī)律可采用體外、體內(nèi)實驗方法進行研究，體外方法主要包括超分子化學(xué)結(jié)構(gòu)分析、動力學(xué)與熱力學(xué)參數(shù)測算方法；體內(nèi)研究方法主要包括客體成分分布、譜效動力學(xué)參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)譜效動力學(xué)參數(shù)分析方法，其中穴藥法能簡化超分子主客體關(guān)系的研究[25]。

3 大數(shù)據(jù)時代中藥歸經(jīng)研究新思路

中藥歸經(jīng)研究還處于百家爭鳴的階段，學(xué)者們已從多角度、多學(xué)科，運用多種技術(shù)方法對中藥歸經(jīng)開展了大量的研究。這些研究方法對闡明中藥歸經(jīng)理論提供了重要的依據(jù)，但也存在缺點：藥物中的化學(xué)成分在臟腑器官中的分布并不代表這些成分對這些臟腑器官發(fā)揮作用；微量元素研究方法僅適合于有效成分群是微量元素的中藥；環(huán)核苷酸研究方法同樣僅適合于作用靶點與cAMP和cGMP相關(guān)的中藥；系統(tǒng)生物學(xué)和數(shù)據(jù)挖掘也存在片面的因素。中藥是成分眾多的黑色分析體系，多項研究結(jié)果表明，單純用簡單、直觀和線性的方法難以闡明中藥歸經(jīng)理論的復(fù)雜性。目前，以生物化學(xué)和生物信息學(xué)為基礎(chǔ)的研究方法為中藥歸經(jīng)研究開辟了新的思路，中醫(yī)藥學(xué)基礎(chǔ)理論和臨床研究已呈現(xiàn)出由宏觀狀態(tài)向微觀分子結(jié)構(gòu)方向探索的趨勢。

化學(xué)分子是組成物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位，分子中原子的種類、空間構(gòu)型及化學(xué)鍵的性質(zhì)決定了分子的特性。可以認為，中藥中的化合物內(nèi)部分子的結(jié)構(gòu)特征及原子間的組合方式等結(jié)構(gòu)信息(分子描述符)決定了化合物所表現(xiàn)的性質(zhì)[25-28]。分子描述符法是在分子層面研究結(jié)構(gòu)特征的方法，其主要從化合物本質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和能量特性等要素出發(fā)，建立相關(guān)的二維、三維或多維模型，估測未知化合物的生物活性和生態(tài)學(xué)效應(yīng)。因此，可以通過研究中藥化合物的分子結(jié)構(gòu)表觀特征、分子描述符等要素達到對中藥歸經(jīng)的預(yù)測和掌握，并基于分子描述符和結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建分類模型算法，分析影響藥物歸經(jīng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征。此方法也可對有可能入某一經(jīng)絡(luò)臟腑而尚未進行歸經(jīng)研究的藥物進行預(yù)測分析，為中藥歸經(jīng)現(xiàn)代化研究提供重要理論依據(jù)。

4 結(jié)論

歸經(jīng)理論作為中藥藥性理論體系的核心部分，在臨床實際應(yīng)用中，對辨證辨病、遣方用藥起著重要的指導(dǎo)作用。采用客觀、科學(xué)的方法對其進行闡釋不僅是中藥學(xué)學(xué)科發(fā)展的要求，也是中藥現(xiàn)代化及走向世界的必然選擇。因此，中藥歸經(jīng)理論的現(xiàn)代研究不僅要依據(jù)古代文獻的記載，更要借鑒新的思路、方法和技術(shù)，才能得到不斷的發(fā)展和完善。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，應(yīng)結(jié)合生物信息學(xué)和分子描述符綜合的、整體的和多學(xué)科交叉的研究方式，以中藥歸經(jīng)理論為指導(dǎo)，以基于中藥化合物分子結(jié)構(gòu)特征的分子描述為研究思路，以相關(guān)數(shù)學(xué)模型為研究手段，系統(tǒng)探索、闡明中藥歸經(jīng)的內(nèi)涵，為中藥歸經(jīng)及中藥藥性現(xiàn)代研究提供理論支撐。