作者：孙维洋,李峰,欧阳兵,王振国
【关键词】 中药药性；瞬时受体电位通道；系统生物学
李东垣《珍珠囊补遗药性赋》云：“夫药有寒热温凉之性,酸苦辛甘咸淡之味,升降浮沉之能,厚薄轻重之用,或气一而味殊,或味同而气异……豁然贯通,始可以言医。”寥寥数语,即将中药药性做了全面的概括,并指出了其对中医临床用药的重要意义。欧阳氏等[1]认为,“组群中药四性组合性效谱”应是现代中药四性物质基础研究重点寻求的主攻方向之一,对其进行系统研究可使中药四性理论体系具体化、科学化和现代化。2007年立项并启动的国家重点基础研究发展计划“中药药性理论相关基础问题研究”项目必将推动这一研究的进程。然而,如何将经典的药性理论与现代生物医学有机地整合起来,一直是中医药现代化发展道路上的一大难点,而进行广泛的、多学科、多领域的交流和探索是解决这一问题的有效途径。
1 中药药性现代化研究的系统生物学和组分标准化
王氏等[2]较为全面地综述了国内外中药四性理论现代研究的进展,总结了药性现代化研究的13种主要理论或观点。wwW.11665.com而由梁氏等[3]提出的基于物质组分与四性关系的研究观点认为,采用系统论和整体论的方法,以中药标准组分为出发点,集成采用系统化学表征与系统生物学表征技术进行概述表达,继承中药多组分、多靶点、协同作用的思想,进行中药四性的基础性研究,可能是揭示中药四性物质基础和作用机制的有效研究方法。可见,系统生物学和中药药性理论都是强调整体性的研究领域,这也是系统生物学适用于中药药性理论研究的主要原因之一。然而,在研究实践中,为了实现中药药效的稳定可控等目的,又不得不尝试进行组分的标准化,并获得与之对应的系统生物学表征,为中药的临床应用等实践提供参考。同理,当以经典寒热药作用于机体时,从机体的药效反应角度入手,是否能够寻找到反映中药药性基本特征的标准基因群、蛋白群或者代谢组分群呢？如果能够获得这样一组或几组主要的生物分子群,对于确定和表征中药的“四气五味”将带来极大的便捷。
2 药性理论的瞬时受体电位通道蛋白通道假说
瞬时受体电位(transient receptor potential,trp)通道是一类在外周和中枢神经系统分布很广的通道蛋白。到目前为止,有超过30个trp通道家族成员在哺乳动物中被克隆。trp通道均为6次跨膜蛋白,其n末端和c末端均在胞内,由第五和第六跨膜结构域共同构成非选择性阳离子孔道。这些通道可被许多因素调节,包括温度、渗透压、ph值、机械力,以及一些内外源性配体和细胞内信号分子。trp家族包含7个亚族,目前最公认的功能是介导感觉信号的传递,其他功能则包括调节细胞钙平衡和影响发育等[4]。trp基因家族与中药药性的关系在以下4个方面表现出较高的一致性或密切的相关性。
2.1 瞬时受体电位通道存在的广泛性与寒热药效作用特点一致
到目前为止,在哺乳动物的很多组织中都发现了trp通道,它们既存在于神经组织如大脑、脊髓及外周神经系统,也存在于非神经组织,如心脏、肾脏、睾丸、肺、肝、脾、卵巢、肠、前列腺、胎盘、子宫以及血管等。相应地,表达trp通道的细胞类型既包括神经细胞如感觉神经元,也有非神经细胞如血管内皮细胞、上皮细胞和平滑肌细胞[4]。这充分说明了trp通道家族的广泛性,而这与寒热药对机体的大多数器官和组织的药效作用特点是一致的。
2.2 瞬时受体电位通道的调控因子与药性理论一致
环境温度是造成寒热证的主要原因之一,而这也正是trp家族感受功能的主要方面；另一方面,化学刺激物质如薄荷醇、辣椒素等作用于trp通道产生的“通感”作用,恰好与药物成分作用于机体而导致寒热变换方向一致。这两方面的一致性,为寒热证的机理研究以及药性作用研究奠定了基础。
2.3 瞬时受体电位通道在信号转导中的作用与寒热药效生理反应相关
由于trp通道不仅仅是一种感受体系,在接受外界冷热刺激或者化学物质的作用之后,能够选择性的产生相应的生理反应。如trp通道可以作为一种ca2+的摄入途径,在调节细胞内ca2+平衡、传递胞外信号等方面发挥重要作用[4]。而ca2+作为一种非常重要的细胞内第二信使,广泛参与信号转导过程,在肌肉收缩、神经传递、酶的合成、激素分泌、细胞周期调控,以及细胞凋亡等多种生物活动中发挥重要作用,而这些生理作用都与药效的产生有着直接或间接的关系。
2.4 瞬时受体电位通道的刺激因子涵盖了中药性味的各个方面
中药药性所强调的“寒热温凉”都囊括在trp的物理和化学刺激因子范围之内。如1997年,caterina及其同事克隆一种被辣椒素(capsaicin,香草精的衍生物)激活的受体,当温度升高时此受体也能被激活,这就是trp家族的trpv1[5],说明它在感受热刺痛和化学刺激中同样具有“通感”作用。除此之外,trpv2、trpv3和trpv4同样对温度具有特异性的反应[6-9]。trpa1在低于17 ℃时被激活,而在小鼠背神经节中97%的trpa1和trpv1共表达,提示它们介导了伤害性冷刺激[10]；当trpm8被冷温度或薄荷醇激活时,通道打开,胞外ca2+进入神经元并诱发动作电位[11]。中药性味所包含的酸、苦、辛、甘、咸、淡等各种味觉也是来自于化学分子对味觉器官的刺激,而不是非物质的或者超物质的臆想。rna印迹法和原位杂交实验表明,trpm5在味觉感受器中表达量很高,并且同其他已知的味觉信号分子如α-味导素γ13(gγ13)、磷脂酶c-β2(plc-β2)、三磷酸肌醇受体3(ip3r3)等共同表达在一起[12]。在trpm5基因敲除老鼠中,苦、甜和鲜味觉丧失,但仍然具有能够感受咸和酸的味觉[13]。这些研究表明,trpm5作为共同的味觉感受器,与其他味觉受体及信号转导分子一起,参与了多种味觉感受。
3 结语
中药药性理论研究的总体方向应该是在保持以自我为主体的前提下,充分体现药性理论价值,实现持续创新,这就要求药性研究必须以传统的性效理论为基础,而传统的药效理论是以整体观念为主,中药药性trp通道假说正是基于系统生物学理论,并不排除或排斥其他调控系统在中药性-效关系中可能发挥的作用,采用广泛联系的观点揭示中药性-效本质；同时致力于抓住中药性-效的系统生物学表征之核心,得到标准化的基因群表达谱。这一理论研究虽然具有广阔的前景,但还存在许多困难：①对于trp通道刺激因子的研究,特别是化学因子的研究；②机体trp通道下游途径的调控与机体证候的关系；③trp通道与其他调控系统之间的关系研究等。而这些方面的研究和突破,必将对中药药性现代化研究做出贡献。
【参考文献】
[1] 欧阳兵,王振国,王 鹏,等.“组群中药四性组合性效谱”假说及其论证[j].山东中医杂志,2006,25(3)：154－156.
[2] 王振国,王 鹏,李 峰,等.中药四性理论现代研究回顾与展望[j].山东中医药大学学报,2008,32(2)：95－97.
[3] 梁鑫淼,徐 青,章飞芳.中药现代化研究的几点思考[j].中国科学院院刊,2004,19(3)：218－220.
[4] 段 波,徐天乐.trp通道与信号传导[j].生物物理学报,2005,21(4)：245－260.
[5] voets t, nilius b. trps make sense[j]. j membr biol,2003,192：1－8.
[6] caterina mj, rosen ta, tominaga m, et al. a capcaicin-receptor homologue with a high threshold for noxious heat[j]. naure, 1999,398：436－441.
[7] xu h, ramsey is, kotecha sa, et al. trpv3 is a calcium-permeable temperature-sensitive cation channel[j]. nature,2002,418：181－186.
[8] smith gd, gunthorpe mj, kelsell re, et al. trpv3 is a temperature-sensitive vanilloid receptor-like protein[j]. nature, 2002,418：186－190.
[9] liedtke w, choe y, marti-renom ma, et al. vanilloid receptor- related osmotically activated channel (vr-oac), a candidate vertebrate osmoreceptor[j]. cell,2000,103：525－535.
[10] story gm, peier am, reeve aj, et al. anktm1, a trp-like channel expressed in nociceptive neurons, is activated by cold temperatures[j]. cell,2003,112：819－829.
[11] mckemy dd, neuhausser wm, julius d. identification of a cold receptor reveal a general role for trp channels in thermosensation[j]. nature,2002,416：52－58.
[12] perez ca, huang l, rong m, et al. a transient receptor potential channel expressed in taste receptor cells[j]. nat neurosci,2002,5：1169－1176.
[13] zhang y, hoon ma, chandrashekar j, et al. coding of sweet, bitter, and umami tastes：different receptor cells sharing similar signaling pathways[j]. cell,2003,112：293－301.
