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1、系统生物学与中医药学【关键词】系统生物学；中医药学；中药复方；化学物质组学系统生物学是旨在从整体高度理解生物系统的新的研究领域,代表21世纪生物学的未来。随着系统生物学的发展及其理论的突破,将会对医学研究产生重要的影响。如果将中医药的研究与系统生物学相结合,将有可能从系统的角度诠释中医药多靶点、平衡调理、标本兼治的治病机理和分子机制,为中医药研究提供新的思路。 1系统生物学与中医学 中医学是生命科学的一个组成部分,以整体观、辨证论治、方剂干预为鲜明特色,是一门应用信息进行调控(通过测定和改变系统的输入和输出来调节系统的状态),并将其作为主要医疗手段
2、的医学[1]。中医对接诊的患者首先采取以外揣内的方法,通过四诊获取人体处于何种状态的信息,再通过各种辨证方法对这些信息加以分析,最后按照中药性味及方剂中最佳配伍的信息组合进行组方,用以调动机体这个复杂系统的自修复能力,把人体不平衡的病理状态调整到平衡的最佳状态,抵御外部入侵,从而使之向健康状态转化。这种“整体观”、“动态观”、“辨证观”是中医理论的特色,与系统生物医学有着共同的哲学基础,研究思路也不谋而合。因此,中医的发展可以借鉴系统生物医学等现代生命科学成果,从更高层次的信息流上去开展研究。5 中医学的整体观虽然具有系统科学的思想,也具有一定的优越
3、性,但在几千年的自身发展过程中,仍驻足于哲学和经验的层次上,以阴阳、五行、气血等概念阐述人体生理病理变化,并未“自上而下”地继续下去,缺乏物质作用基础的局部分析研究,属于“黑箱操作”,在它指导下的整体调节也只是“知其然,不知其所以然”的过程,没有揭示事物的内在本质,无法解释系统内部组成成分和动力学过程。而系统生物学“系统整合”的观点与中国传统医学的“整体观念”,在核心思想上具有高度相似性,但系统生物学研究仍以还原论为主,是从最简单的系统,如单个细胞入手进行研究,再将多个简单的系统通过研究网络,“自下而上”地构建出完整而复杂的人体生命系统,把人体生物系统
4、化为“白箱”,不仅要了解系统的结构和功能,而且还要揭示出系统内部各组成成分的相互作用和运行规律。因此,系统生物学的思路恰好能够弥补传统医学的缺陷,以促进传统医学的完善并向真正系统医学方向发展。 2系统生物学与中药 2.1中药的系统性5 中药作为一个复合体系,多是配方使用,作用靶点多,涉及多个基因和细胞,从整体上调节人体的平衡和内环境的稳定。其有效性的物质基础是其中所含的化学成分,也正是这些同类及不同类的化学成分(或组分间)相互作用、相互配合,才表现出了四气、五味、归经、升降浮沉、毒性等药性。中药组方后,单味药的活性成分重新组合,或生成新的有效物质
5、,或相互协同而增加疗效,或相互拮抗而降低疗效,或减小毒性,或增加毒副作用等,从而构成了新的更高一层的系统,并在与人体作用时,其活性成分与靶系统之间发挥强大的系统与系统的作用。 正是中药的这种系统性决定了仅以提取有效成分、以单体疗效来评价中药整体疗效或复方研究的只拆不合的方法,必然无法得到其本质属性。所以,中药既需要研究单味药及复方中各化学成分的理化性质及生物活性,又需要研究化学成分间的反应规律及与人体作用的靶系统和其协同作用方式。西方医学对中药复方的研究方法往往是采用“解剖麻雀”的方法拆方试验,以期最终找出作用明确的活性成分,但不能反映方剂中药物的君
6、臣佐使配伍规律。因此,中药要想继续保持强大的生命力,既不能囿于“整体观”而拒绝发展,也不能仅停留在提取、提纯有效成分的水平上,而应该以中医药理论为指导,借助现代生物医学的研究方法,上升到对中药系统性的研究,以建立一个全新的与现代学科同质的理论体系。 2.2中药复方5 中药复方体现了中医学的整体观念和辨证论治思想,对药物的合理选择体现了君臣佐使等配伍理论,通过综合调节机体的机能和平衡,祛邪扶正、标本同治等发挥作用。但临床使用的多数中药及中药复方不被西方医学界认可,而这些中药复方又是中国传统医学中的精髓。中药复方药效成分群与人体之间存在非线性的复杂作用
7、关系。中药复方作用机理和配伍评价的研究必须牢牢把握中药复方作用的整体性特征,这种整体性本质上体现为中药与人体两个复杂系统的相互作用,并形成一个更高级的系统整体。只有在中医药理论指导下,结合现代科学技术,深刻地揭示这两个系统间的相互作用关系,才能全面深入地阐明中药复方配伍理论、作用机理及其药效物质基础。 中药复方的作用是由多种活性成分分别作用于不同器官和不同靶点,相互协同,对机体从生理病理上进行调理,经整合调节而发挥复方的综合疗效,因此,复方中药应作为一个整体进行研究。为了建立能评价复方中药质量的新方法,我们有必要引入化学物质组学理论,因其可以从分子水
8、平的物质基础和作用机理层次揭示中药复方配伍规律,来开展方证相应的中药复方配伍研究。通过化学物质
