尋找民族醫藥的春天——記中南民族大學劉向明教授

本刊記者 馬 兵

尋找民族醫藥的春天
——記中南民族大學劉向明教授

本刊記者 馬 兵

專家檔案：

劉向明，現任中南民族大學學科帶頭人，華中科技大學兼職教授。1951年出生，湖南省石門人，中共黨員，教授，華中科技大學生物醫學工程專業博士，2001年4月畢業。他在醫學、生物學和數學的交叉處探索醫藥系統研究工作的新途徑，側重于探討離子通道門控動力學及藥物對其影響，發表了一系列論文，填補了我國在此領域里的空白，其成果受到相關領域中老一輩知名專家及優秀中青年專家的充分肯定。近年來，由于其在解決民族藥物研發中的關鍵問題所做的開拓性工作，使之在傳統藥物研發領域成為享有國際聲譽的知名學者。曾被評為湖北省有突出貢獻的中青年專家，獲國務院政府津貼。

2010年11月20日，中南民族大學的講堂里座無虛席，由中國生理學會、生物物理學會、神經科學學會、生物醫學工程學會聯合主辦，中南民族大學生物醫學工程學院承辦的中國細胞電生理與膜片鉗技術研討會正在此召開。報告會上，中南民族大學劉向明教授作了題為《用膜片鉗技術探索龍血竭鎮痛效應的物質基礎和作用機制》的專題報告。在報告中，劉向明教授以傣藥龍血竭的鎮痛效應研究為生物學背景，提出了以民族藥物本身的藥理效應為參照，將其成分(組合)的效應與原藥物本身的效應作比較，尋求能替代產生原藥物效應的化學成分（組合）作為研發新藥的先導物這一新的方法學的基本原則。這是一種創新的關于民族藥物藥理機制和藥效物質基礎研究的理論框架和方法學，它解決了民族傳統醫藥不能提供明確的藥理、毒理和臨床數據等相關材料，缺乏驗證與評價標準體系等老大難問題。精彩的報告贏得陣陣熱烈掌聲，這掌聲中包含著對報告人劉向明教授在民族醫藥領域不懈的探索、取得佳績的肯定和欽佩。

數學工作者的生物實驗室

說起來，劉向明是數學專業的出身。與眾多同齡人一樣，他也曾有過農村插隊當知青和磚瓦廠當工人的人生經歷，1973年進入華中師范大學數學系學習，1978年以后一直在高校從事科研和教學工作。很長一段時間，他曾主講過《數學分析》、《高等代數》、《數學物理方法》、《隨機過程》和《統計學》等多門課程。上個世紀九十年代，劉向明漸漸注意到生物統計和生物數學這個新興的研究領域，他感到這個方向大有可為。1990年、1992年劉向明曾兩度赴北京醫科大學和中山醫科大學研修生物統計和生物數學，師從我國著名生物統計學家——美國加州大學伯克利分校生物統計博士方積乾教授，接受系統的科研訓練。

生物統計學就是用數理統計的原理和方法，分析和解釋生物界的種種現象和數據資料，以求把握其本質和規律性。扎實的數學功底和較豐富的生物醫學知識讓劉向明能夠深入地開展醫學、生物學和數學的交叉學科研究，他擅長通過數學模型來對生物醫藥進行定量和定性研究，開拓出一條全新的科研之路。比如，為克服用馬爾科夫過程建立離子通道門控動力學模型時，傳統的確定通道狀態個數的多指數函數擬合法的不確定性和不直觀等缺點，在對大量的膜片鉗單通道記錄結果進行數據分析的基礎上，提出了檢測離子通道狀態個數的新方法——連續分組平均持續時間檢測法；結合PC12細胞K+通道門控機理，在馬爾科夫過程模型的理論成果的基礎上開拓創新，探討了離子通道門控動力學馬爾科夫模型的建模、參數估計和模型選擇的方法，為動力學分析提供了一個范例；對狀態個數檢測法進行計算機模擬研究，發展了生命科學中的計算機模擬技術，拓寬了計算機模擬技術在生命科學定量研究中的應用范圍，對于生物醫學數學建模有關問題的研究具有方法學上的參考意義。他的這些研究都在《Acta Pharmacologica Sinica》、《International Journal of Epidemiology》等權威雜志刊登。其中劉向明與導師一起率先在國內開展了離子通道門控動力學及藥物對其影響的研究，取得了一批成果。由于在這一領域里數理科學和生物醫學的高度交融，數學工具的深入應用，至今國內仍少有人涉足。《神經科學進展（二）》（2003年高等教育出版社）曾專門介紹過他的工作。

1998年，47歲的劉向明被華中科技大學破格錄取為生物醫學工程專業林家瑞教授的博士研究生，2001年獲得生物醫學工程專業博士學位。勤奮的工作態度和執著的科研精神使得劉向明努力追趕回了曾經被蹉跎的青春，走向了事業上的一個又一個高峰。他歷任中南民族大學電子信息工程學院書記、藥學院院長，并擔任華中科技大學兼職教授，中國系統工程學會醫藥衛生系統工程專業委員會常務委員，《Planta Medica》、《Medical Science Monitor》、《生物物理學報》等雜志審稿專家，《生物醫學工程與臨床》雜志特邀編委，曾有二十多個國際上的生物醫學雜志向他邀稿或邀請他擔任客座編輯，同時他也是國家自然科學基金重點項目評審專家，國家863計劃生物與醫藥技術領域“生物信息與生物計算技術”專題中的神經信息技術方向評審專家。他所組建的現代電生理實驗室，是國內第一個為數學工作者建立的生物醫學實驗室。雖然原學術背景是理科，劉向明卻在生物醫藥領域闖出了一條全新的路。

龍血竭的傳奇與奧秘

2002年以來，劉向明的研究興趣逐漸集中在民族醫藥上，在國家民委自然科學基金的資助下，他組建了民族藥物神經藥理研究所，開展了民族藥物藥效物質多成分構成的檢測、分析與建模方面的研究工作。利用現代生命科學與信息科學相結合的產物膜片鉗、細胞外記錄、多道陣列記錄，觀察臨床確有療效的民族藥物龍血竭、野木瓜、兩面針等對神經細胞間通訊、離子通道、受體等的影響，并結合數學建模和計算機模擬研究，從分子、細胞和整體水平闡明這些藥物產生某種特定神經藥理效應的機制及相應的物質基礎。

說到藥物，一般老百姓都知道中西藥之分，卻很少注意到少數民族醫藥。中國有56個民族，每個民族在歷史的長河中都發展和積累了寶貴的醫學文化，一些民間口口相傳的土方確實有著診治疑難雜癥的絕招。中國的民族醫藥博大精深，近些年來以藏藥、蒙藥、苗藥等為代表的民族醫藥越來越受到關注。但是長期以來，民族醫藥也存在科研人才不足、缺乏整理逐漸失傳、過于粗放難于精確藥性等制約發展的難題。很多民族藥雖然具有多種藥理效應，擔對于病癥的治療都是模糊的，人們很難區分其中起關鍵作用的到底是哪些化學成分。如何闡明其藥理作用機制，并確定其產生特定藥理效應的藥效物質基礎？劉向明認為這是傳統藥物研究中亟待解決的關鍵問題。他把突破口鎖定在傳統傣藥龍血竭鎮痛效應的物質基礎和作用機理的研究上。

龍血竭是百合科植物劍葉龍血樹的含脂木材經提取得到的樹脂，是一種充滿傳奇色彩的民族藥，對于跌打損傷，化瘀止痛，外傷出血有很好的療效。劍葉龍血樹主要分布在我國云南及東南亞國家，生長很緩慢，一年之內樹干增粗還不到1厘米，但在植物界中它的生命期最長，可達八千年，因此被植物學家們譽之為“植物壽星”。劍葉龍血樹的樹皮一旦被割破，便會流出殷紅的汁液，這種汁液是劍葉龍血樹分泌出的樹脂，像人體的鮮血一樣，因此得名龍血竭。作為一種名貴藥材，劍葉龍血樹已經被列為國家重點保護的珍稀植物。龍血竭具有一般民族藥物的普遍特征：第一，它是由多種化學成分所構成的混合物。從表面上看，藥物的全體成分共同作用產生效應，這種表象遮蔽了某些成分在產生這種效應中所起的關鍵作用；第二它具有多種藥理作用。如果能夠明確它的藥理效應和作用機制，不但能夠確定它的治療方向，還能合成同樣的化學成分替代植物原料。

劉向明采用了“反向藥理學”的研究模式，將以往的“實驗室——臨床”的藥物發現過程顛倒為“臨床——實驗室”。反向藥理學指的是通過跨學科的探索性研究，整合已證實的臨床經驗和實驗觀察成分，并通過進一步的預臨床和臨床研究將先導物開發為候選藥物的嚴格科學方法。這一過程中“安全”是最重要的出發點,效應變成有待確認的事情。這個方法的創新性在于將有生命力的傳統知識和現代技術結合起來，提供更好和更安全的先導物。首先確定作為一個整體的民族藥物和被考察的藥物成分（組合）的藥理效應，然后將藥物的效應與被考察的藥物成分（組合）的效應依照兩者的藥理效應參數值進行比較，由此判別傳統藥物的某種成分，或某幾種成分的組合是否為其有效成分或藥效物質。而把這一理念付諸實踐的可用工具之一則為膜片鉗技術，它通過記錄流經離子通道的離子電流來反映細胞膜單一的或多個離子通道的分子活動，在離子通道的電流記錄過程中，可分別于不同時間，不同部位（膜內或膜外）施加各種濃度的藥物，研究它們對通道功能的可能影響，了解那些選擇性作用于通道的藥物影響人和動物生理功能的分子機理。在大量實驗工作基礎上，經過統計和分析，劉向明等人得出了這樣的結論：龍血竭的鎮痛效應是由其3種化學成分協同調制痛覺信息在初級感覺神經元和脊髓水平上的傳導所產生的。

這一結論背后蘊含著更重大的意義就在于它提供了一種建立傳統藥物藥效物質現代概念的思路和方法，形成了傳統藥物藥理機制與物質基礎研究的框架。劉向明教授的研究論文連續三次在《中國科學》（2004，2006，2008）雜志上報道，《Brain Research》、《藥學學報》等重要雜志上也發表了相關的研究成果。在2005年第27屆IEEE生物醫學工程國際學術年會上，大會組委會曾評價這一方法學對確定民族（傳統）藥物的藥效物質具有重要意義。2007和2008年美國Nova科學出版社連續兩次邀請劉向明在其最近出版的新書《Chinese Herbal Drug Research Trends》和《Handbook of Drug Targeting and Monitoring》中撰寫章節，較系統地闡述其研發民族藥物的思路、理念和方法學。2008年，國際上著名的民族藥物雜志《Journal of Ethnopharmacology》在其發表的評述文章《Dragon’s blood:Botany, chemistry and therapeutic uses》中，以Analgesic activity為題，整節介紹了劉向明教授對龍血竭的研究工作。2008年，在邀請出席享有盛譽的紀念化學療法創始人Paul Ehrlich獲諾貝爾獎100周年大會的信函中，大會主席Fritz Sorgel教授評價劉向明教授的工作是卓越的，為藥物相互作用的研究做出了重要貢獻。

發展民族醫藥的先行者

隨著對民族醫藥研究的深入，劉向明教授更加深刻地感受到研究和搶救民族醫藥的緊迫性和重要性。二十一世紀的三大研究主軸是納米技術、生物科技和天然物，民族藥就是典型的天然物。它在滿足各民族人民群眾對醫藥服務需求中起著重要的作用，而且是當今國際市場藥品的潛在豐富來源。開發民族醫藥對于繼承歷史資源、繁榮當代醫學、發展少數民族地區經濟都有著積極意義，這樣一個熠熠生輝的寶庫卻因為藥物研究、醫生執業、市場占有率等諸多問題難于挖掘開發。劉向明在這個領域努力做著自己力所能及的事情。

他積極組建民族藥物神經藥理研究室，大力培養和提攜青年教師，狠抓學院的學科建設和科研工作，積極組織教師申請國家和省部級自然科學基金課題，除了在教學第一線講授多門本專科、研究生課程外，他還親自指導本科畢業設計，指導研究生和青年教師的科研工作，努力為國家培養民族醫藥科研人才。

劉向明在擔任中南民族大學藥學院院長期間，積極參與中國民族藥傳統生產工藝和技術保護工程，承擔了壯藥、土家藥、瑤藥、畬藥的調研項目。并與藥學院領導班子成員一起親自帶領項目組深入到廣西、湖南、湖北、浙江等省的少數民族地區進行實地調研，對上述幾種民族藥的資源、品質、傳統生產工藝和臨床療效有了深層次的了解，所撰寫的調研報告為國家制定“十二五”規劃及民族醫藥的產業發展戰略提供了可循的依據。

大力發展民族醫藥現在已經成為全社會的共識，完善和發展民族醫藥，不僅有利于全民族醫療水平的提高，更有利于我國醫療衛生資源的整合，建立起門類齊全、科學完善的醫療衛生體制。近年來，國家對于民族醫藥發展的支持力度不斷增大，“十一五”重大科研專項中就有民族醫藥專項，同時正在編制的“十二五”中醫藥事業發展規劃中，也進一步明確了民族醫藥發展的基本思路，而其中的重頭工作之一資源普查也即將展開。

不久前，由科技部社會發展科技司主辦的“首屆民族中醫藥區域合作論壇”在長春召開，論壇就進一步加強中藥、藏藥、蒙藥、苗藥、壯藥、朝藥等民族醫藥產業的溝通交流，促進地區間傳統醫藥產業的長期合作和共同發展進行了探討。種種跡象表明，民族醫藥百花齊放的春天即將來臨，作為開路先鋒，劉向明和他的研究團隊一定比常人更能敏銳捕捉到春天的腳步聲，路漫漫其修遠兮，唯將上下而求索。