探討中藥藥性與溫度相關性瞬時受體電位的潛在聯系＊

李睿萍，孫萬森＊＊，鐵曉玲，王 竹，劉 艷，郭 蓉

（1. 西安交通大學第二附屬醫院 西安 710004；2. 西安市兒童醫院 西安 710043）

中藥藥性理論是中藥理論體系的基礎理論與核心內容，主要研究中藥的性質、性能及其在中醫藥理論指導下的運用規律。其作為聯系中藥學與中醫學的橋梁，在中醫辨證理論的指導下，共同指導中醫的臨床用藥。中藥藥性的概念有廣義和狹義之分。廣義的藥性包括性味歸經、升降浮沉、配伍規律、妊娠禁忌和有毒無毒等，功能主治也是藥性理論的重要組成部分[1]。狹義的藥性主要包括中藥的寒、熱、溫和涼四種性氣，體現了藥物對人體陰陽盛衰、寒熱變化的作用方向。歷代醫家在長期的臨床實踐經驗中，根據中藥作用于機體所產生的效應及針對臨床病證所發揮的實際療效，通過反復應用某種中藥，觀察到其療效的同時，逐漸認識到了其性質，并在此基礎上不斷的修正、完善及深化，創立了以“四性”為核心的中藥藥性理論體系[2]。

然而，中藥寒熱藥性的本質是什么？用什么來界定中藥之寒性與熱性？怎樣才能使中藥藥性的研究在不背離中醫理論的前提下，充分運用新的研究技術來研究和表征中藥藥性？這些問題一直是中醫學者所困惑和爭論的焦點所在。因此，科學地詮釋中藥藥性理論已成為中醫理論發展及現代化的關鍵問題之一，對中藥四性的研究也一直是中藥現代化研究中難以突破的問題之一。

1 中藥四性現代研究進展

近年來，諸多學者及醫家圍繞中藥藥性理論，從不同層面和角度開展了一系列有關中藥藥性（特別是寒熱藥性）的理論探討和實驗研究，主要集中在以下幾個方面。

1.1 中藥的化學成分與寒熱藥性相關的研究

研究證實主要的化學成分或活性成分是中藥治療作用的主要物質基礎之一。對藥性相同的中藥所含化學成分的共性研究發現：溫性及熱性藥大都含有揮發油類，有的熱性藥含劇毒類生物堿；寒涼藥的主要成分有皂甙、蒽甙、生物堿類等。周正禮等[3]對知母、黃連、附子、肉桂等20種寒熱中藥的水溶性糖分別進行氣相色譜-質譜（GC/MS）指紋圖譜測定，并用Fisher方法建立判別函數，結果顯示Fisher正確識別了20 種中藥的寒熱藥性，認為水溶性糖為中藥寒熱藥性的物質基礎之一。

中藥所含無機元素、微量元素、稀土元素對藥性的影響。有關微量元素與寒熱藥性的研究認為，寒熱藥性主要與鐵、錳兩種元素的含量相關，溫熱藥含錳量相對較高，而寒涼藥則鐵含量高于溫熱藥[4]。盛良等[5]用化學反應中的電子得失和能量轉移理論對中藥藥性進行了研究，其認為化學元素也具有寒熱溫涼四性，釋放電子、吸收能量的元素就是寒，相應的接受電子、釋放能量的元素就是熱。

1.2 藥理藥效與中藥藥性之間的關聯研究

通過藥理學方法來研究寒熱性中藥對中樞神經系統、交感神經-腎上腺皮髓質系統、內分泌系統以及對基礎能量代謝的影響，結合臨床表現和血清、尿液中環磷酸腺苷、環磷酸鳥苷、環磷酸鳥苷與環磷酸腺苷的比值的變化等生理、生化指標，尋找可表征中藥藥性的生物學和化學信息評價指標。研究顯示，寒涼性藥能夠抑制兒茶酚胺類合成，降低中樞神經系統的興奮性，并且對腎上腺皮質功能、基礎代謝均有一定的抑制作用，從而減弱呼吸、循環、代謝和肌肉的活動。而溫熱藥則正好相反，其可以使腎上腺素能介質釋放增多，提高中樞神經系統的興奮性，其含有的激素及其類似物，能提高實驗動物肝、腎、腦組織的耗氧量，促進糖原分解[6]。臨床研究也發現，溫熱藥作用于機體，催化兒茶酚胺生物合成的多巴胺β-羥化酶（dopamineβ-hydroxylase，Dβ-H）活性增加，致交感-腎上腺系統興奮性增加，收縮壓和舒張壓、體溫、心率、呼吸頻率均有不同程度的升高或加快，血清及尿中兒茶酚胺（catechol amine，CAs）的含量增加。動物實驗顯示，典型寒性中藥黃芩和熱性藥物高良姜可通過影響SD 大鼠血清乳糜微粒（CM）、低密度脂蛋白（LDL）、高密度脂蛋白（HDL）等脂類代謝，進而影響機體的能量代謝，為進一步研究寒熱藥物對代謝影響的差異奠定了基礎[7]。

1.3 中藥四性的熱動力學研究

中醫藥熱力學觀（Thermodynamics of traditional Chinese medicine）認為，生命體系是一個復雜的熱力學系統，一切生命活動都包含有信息流、能量流、信息流的轉換和代謝，生命體系的這種能量代謝和轉化符合熱力學的基本定律。寒、熱、溫、涼既是中藥作用性質和功效的高度概括，又客觀的反映了物質的熱物理、熱化學和熱生物學屬性。中藥四性在某種程度上，是生物體對藥物熱物理屬性的一種生理或病理表現。另一方面，不同藥性的藥物包含了不同形式或量值的能量，經過機體代謝或轉換后發生能量的傳遞而以寒熱形式表現出來[8]。

中藥在治療疾病時，藥物與生物體之間的相互作用，無論是物理的或化學的反應，其能量的傳遞和熱變化也都遵循熱力學定律，通過生物熱譜圖、最大熱輸出功率（Pm）、熱焓變化（ΔH）、生長速率常數（K）等熱動力學參數定性定量的刻畫了中藥藥性的差異。研究表明，溫熱藥能使生物體指數生長期的生長速率常數增加，傳代時間縮短，Pm 增加較顯著；反之，寒涼藥能使生物體指數生長期的生長速率常數相對減小，傳代時間延長，Pm 增加較少[9]。基于熱力學表達的中藥藥性評價體系，從整體和宏觀角度闡明了中藥寒熱藥性的生物熱力學規律，摸索了可以評價寒熱藥性的客觀方法。

1.4 其他

藥物的主要物質成分與中藥四性之間關系的研究；主要活性成分分子量、骨架特征與四性之間關系的研究及基于系統生物學及物質組分的四性研究，中藥“藥性-藥效-物質三元論”假說、“組群中藥四性組合性效譜”假說，等等，均從不同角度闡釋了中藥藥性研究的方法和思路。

2 新的設想

毋庸置疑，中醫藥防治疾病的“理法方藥”植根于其主要物質成分，其所包含的化學成分或活性物質通過多環節、多靶點和多種途徑發揮效應，這是經過藥理實驗和現代技術、分析方法證實了的，是中藥發揮作用的途徑之一。然而，中藥藥性的研究必須要與中醫理論相結合。也就是說，以臨床病證為前提，以中醫“辨證用藥”為基本原則，去探究中藥改善“證”的生物學機制，進而證明某藥的寒熱藥性，而不應局限于單純化學成分或活性物質的范疇。

內環境，是細胞生活的直接液體環境，機體的一切功能活動都是以內環境穩定為基礎的。中醫或西醫治病，都是通過使內環境恢復或維持穩態來實現的。那么，中藥在“諸多活性成分”發揮作用的同時，其“寒熱”藥性是否可通過“寒者熱之，熱者寒之”來平衡內環境，實現“辨證論治”和“理法方藥”的和諧統一？以經典的寒熱中藥作用于機體時，從機體的藥效反應角度入手，是否能夠找到反映中藥藥性之核心“寒熱”特性的標準基因群、蛋白群或者代謝組群，以進一步揭示寒熱藥性的本質所在。

3 瞬時受體電位通道與溫度感受

3.1 瞬時受體電位通道

瞬時受體電位通道（Transient receptor potential channels,TRP channels）是位于細胞膜上的一類陽離子通道。早在1969 年，Cosens 等[10]研究果蠅光感受細胞的信號傳導過程中發現：持續性光照刺激時，野生果蠅的光感受細胞產生以Ca2+內流為基礎的持續性感受器電位，而在一只發生了視網膜光感受器相關基因突變的果蠅體內卻記錄到與正常持續電位不同的“瞬時感受器電位（TRP）”，與此相關的蛋白即被命名為TRP蛋白。此后，研究發現許多與果蠅TRP 蛋白序列和結構近似的通道，即TRP超家族。

迄今為止，已發現近30種哺乳動物TRP通道的亞型，分屬于TRPV（Vanilloid）、TRPM（Melastatin）、TRPC（Canonical）、TRPA（Ankyrin transmembrane protein）、TRPP（Polycystin）和 muclopins TRPN（NomPC-like）6個亞家族。盡管分屬于不同的亞家族，但都有著共同的基本結構。其中均具有6 次跨膜α 螺旋結構域（TM）、N 末端和C 末端位于胞內，S5 與S6 之間的通道內嵌構成陽離子通過孔道，且大多數成員在N 末端有數個錨蛋白樣重復結構（ankyrin repeat）和一個富含脯氨酸區域（圖2-1），C 末端形成多個結構域[11]。TRP 通道為鈣庫操縱性鈣離子內流（Store-operated Ca2+entry，SOCE）通道，激活時主要引起Ca2+內流，所以其既是神經元和肌纖維等興奮性細胞的電壓門控通道（Voltage-gated channel，VGCC），又是體內非興奮性細胞如上皮、內皮、腫瘤細胞等的非電壓門控通道（nVGCC）。眾所周知，細胞內鈣離子濃度的改變在肌肉收縮、神經遞質或調質的釋放、細胞的分化增殖、基因轉錄等諸多細胞功能和細胞死亡中均發揮著重要作用。除中樞神經系統外，TRPs還分布于外周神經系統、皮膚、心血管系統、呼吸系統、胃腸道系統、泌尿生殖系統以及內分泌和免疫系統等，通過感受細胞內外環境的各種刺激，如參與溫度覺、痛覺、機械感覺、味覺等的發生、傳遞，維持細胞內外的離子穩定等眾多生命活動，在調節肌肉收縮、遞質釋放、細胞增殖分化、基因轉錄、細胞凋亡及細胞死亡等方面發揮重要作用[12]。隨著研究的進展，TRP 蛋白在疾病，尤其腫瘤的發生發展及早期診斷中的重要性受到越來越多的關注和重視[13]。

3.2 溫度感受相關性瞬時受體電位

目前，已證實TRP 家族中與溫度感受相關瞬時受體電位的有：TRPV1、TRPV2、TRPV3、TRPV4、TRPM8和TRPA1。

3.2.1 TRPM8

TRPM8 即薄荷醇受體，是一種在室溫即可對薄荷醇反應的TRP 蛋白超家族之一，其還可以被冷物質模擬劑冰片和8-28℃的冷環境所激活，因此，也稱之為冷-薄荷醇受體[14]。對剔除TRPM8 基因的小鼠所做的一項研究表明，沒有這種受體的小鼠無論在細胞層次、在完整的神經纖維上，還是在完整動物行為實驗中都表現出對寒冷環境感知能力的顯著缺陷[15]，進一步證實了這種受體在感受周圍寒冷感覺中的重要性。脊髓注射冰片后可明顯增加小鼠對慢性疼痛的忍受能力，說明可通過冷藥物處理來減輕病理因素引起的疼痛感[16]。

3.2.2 TRPA1

Bautista等[15]的研究發現，TRPM8缺陷小鼠在10℃以下的環境中，盡管反應能力低下，但仍有明顯的躲避行為，還發現瞬時受體電位家族的另一成員TRPA1也參與了冷感受，不同的是TRPM8 主要介導的是在22-27℃溫度范圍內的非損傷性冷感受，而TRPA1 主要參與18℃以下的損傷性冷感受[17]。然而，最新動物實驗顯示，TRPA1 在參與體內急性傷害性冷刺激和對冷物質模擬劑的感受中并非必需[18]。

3.2.3 TRPV1

TRPV1，即瞬時受體電位香草酸亞型1（Transient receptor potential vanilloid 1，TRPV1），是 辣 椒 素（Capsaicin）在體內的特異性受體，因此，又稱辣椒素受體（Capsaicin teceptor）或 香 草 酸 受 體 1（Vanilloid receptor subtype 1，VR1），大量表達于脊髓背根神經節（Dorasl root ganglion，DRG）和三叉神經節的小型神經元中，在肺、支氣管、腎、肝、胃腸道、肥大細胞和皮膚的角質細胞等非神經組織也有分布。辣椒素[19]、＞42℃的熱度、氫離子和酸性（pH＜5.9）環境都能使其激活，引起灼熱或疼痛感覺，且pH 值降低可減小VR1 熱激活的溫度閾值[20]，因此，有人認為，TRPV1是化學、物理性刺激的分子綜合體。亦有實驗不支持上述假說。Nasy 等用電生理和離子流測定的方法，比較了辣椒素和傷害性熱刺激下大鼠初級感覺神經元的細胞膜反應，證實被辣椒素或熱刺激激活的離子通道雖然有許多共性，但也有重要的不同之處—辣椒素激活通道后的Ca2+通透性高于熱激活通道引起的Ca2+內流，通道對辣椒素或熱刺激的反應是單敏性的，只有少數離子通道是雙重敏感的；在整個細胞層次上，每個細胞對熱和辣椒素均有反應，可能是引起辣椒素和熱刺激作用過程的分子機制有所不同，其可能的作用機制還未見具體報道。動物實驗顯示，敲除VR1 基因的小鼠對皮下注射辣椒素、喝辣椒水均無疼痛抗拒行為，也幾乎不表現出溫度過敏反應，而反復或重復辣椒素或熱刺激卻可使該通道脫敏或去功能化。

3.2.4 TRPV2

Caterina 等發現了一種辣椒素非敏感的傷害性熱感受器TRPV2，與TRPV1 有49%的同源性，主要分布于感受傷害性熱和機械刺激的有髓Aδ 纖維及少量C神經纖維。大于52℃的傷害性熱刺激才能將轉染了TRPV2 的人胚腎細胞（human embryonic kidney cells，HEK）激活，誘發Ca2+內流[21]，其對辣椒素、H+和50℃以下的熱刺激均不起反應。在腦和多種非神經組織中也發現有TRPV2 的表達，提示其可能參與多種功能[22]。

3.2.5 TRPV3

TRPV3 在人類主要表達于中樞神經系統和感覺神經元，在皮膚、舌、背根神經節、三叉神經節、脊髓和大腦也有一定表達。TRPV3 只對溫度敏感，辣椒素、低pH、低滲透壓均不能使其激活，其熱激活溫度范圍為34℃～38℃。當刺激溫度從室溫升至45℃時，給予該溫度范圍內的變化刺激，隨溫度的升高激發的電流會逐漸增大[23]。對皮膚角質形成細胞中TRPV3 的功能研究中觀察到，野生型小鼠給予溫熱刺激時角質細胞可產生三磷酸腺苷（adenosine triphosphate,ATP），而TRPV3 基因缺陷的小鼠則缺失此種反應，提示ATP 可能作為信息分子在TRPV3 介導的熱傳導中發揮作用[24]。

3.2.6 TRPV4

目 前 ，對 TRPV4（transient receptor potential vanilloid 4）的研究已較為深入和廣泛，TRPV4 由871個氨基酸序列構成，在其N 末端至少有3 個錨蛋白重復序 列 。Guler 等[25]用 TRPV4cDNA 轉染 HEK293 細胞發現其可以感受27℃以上的溫和熱刺激，溫度的變化可以直接激活該通道，產生較強的Ca2+內流。TRPV4在組織、器官中廣泛表達，包括肺、脾、腎、肝臟、睪丸、脂肪組織、耳蝸、皮膚、肌肉、血管內皮等，Inoue 等[26]應用原位雜交和實時定量RT-PCR 技術發現，TRPV4、TRPV5 和TRPM5mRNA 在小鼠腎臟和肺組織中的表達最為豐富。TRPV4 在溫度感受方面的有關研究表明，溫度升高將激活血管內皮細胞的TRPV4 通道，引起Ca2+內流進而導致局部血管舒張；相反地，溫度降低則導致血管收縮，因為通過TRPV4 的調節，細胞Ca2+的內流減少[27]，這提示TRPV4 可能參與了局部血管對溫度的反應。此外，對急性熱應激大鼠模型的研究結果提示：TRPV4 作為一種感受溫熱刺激的通道蛋白，在可感知的溫度范圍內，其表達量隨溫度的升高而增加，其表達量在24℃的常溫下無明顯變化，而42℃時表達下降[28]。

4 中藥藥性與溫度相關性瞬時受體電位

4.1 寒熱中藥的藥效特點與瞬時受體電位存在的廣泛性一致

寒熱中藥作用機體都可發揮一定的藥效作用。哺乳動物的大多數組織和器官中也都有TRP 通道分布，TRP 通道不僅表達于大腦、脊髓及外周神經系統，在心臟、肝臟、脾、肺、腎臟、前列腺、腸、睪丸、卵巢、子宮、胎盤及血管等非神經組織中也有分布；表達TRP的細胞既有感覺神經元等神經細胞，也包括血管內皮細胞、上皮細胞、平滑肌細胞等非神經細胞[29-32]。這種寒熱藥物對機體的廣泛作用特點可能與TRP 通道家族分布的廣泛性保持某種一致性。

4.2 藥性理論與瞬時受體電位通道的調控因子一致

藥物成分作用于機體所產生的寒熱變化與薄荷醇、辣椒素等化學物質作用于機體產生的“通感”作用方向一致，TRP 的物理和化學刺激因子囊括了中藥藥性所強調的“四氣五味”。這些均為寒熱證的機理研究及藥性研究提供了條件和平臺。

4.3 寒熱藥效的生理生化效應與瞬時受體電位通道在信號轉導中的作用相關

TRP 通道在感受外界冷熱刺激或者化學物質作用之后，能夠選擇性產生相應的生理生化反應，即激活后可引起Ca2+內流，進而調節細胞內Ca2+濃度，傳遞胞外信號等。眾所周知，Ca2+是一種非常重要的細胞內第二信使，廣泛參與細胞內外的信號轉導過程，其在酶的合成、激素分泌、細胞周期調控、細胞凋亡、神經傳遞及肌肉收縮等多種生化和生理過程中發揮著重要作用[12]，而這些作用與藥效的產生有著直接或間接的關系。

5 結論

中藥藥性的瞬時受體電位通道假說可能從一定層面上揭示了中藥的性-效本質，因此，對于TRP 通道更多刺激因子的進一步研究、TRP 通道下游途徑的調控及其與機體證候之間的關系、TRP 通道與其他調控系統之間的關系等方面的研究和突破，必將為中藥藥性本質的探索提供有力的證據和線索[33]。