系统生物学在经方配伍规律研究中的运用

林 飞，王 阶，2*

(1.湖北中医药大学，湖北武汉 430061;2.中国中医科学院广安门医院，北京 100053)

经方是汉代以前经典医药著作中记载的方剂，《伤寒杂病论》中的方剂，以其言简意赅、法度严密作为经方代表，力专效宏则是经方生命力核心关键所在。经方组分配伍规律也一直以来作为众医家和研究者聚焦的靶点，以方证对应为核心在病证结合的基础上剖析经方组分配伍规律，对探析经方高效组合作用机制、提高临床疗效以及新药研发有重要的意义。关于经方的现代研究方法主要有:化学成分研究、药理研究 (拆方研究、配比研究、药对研究)、血清药理学研究、有效成分配伍研究、体内化学成分及药物动力学研究、数学量化研究等等［1］。研究方法较多且分工越来越精细，甚至出现所谓的“破碎化”现象，但是经方组分配伍规律的内在机制，却仍需进一步深入探究。

1 系统生物学与整体观念

1.1 系统生物学与方剂 系统生物学是在细胞、组织、器官和生物体整体水平上研究结构和功能各异的生物分子及其相互作用，并通过计算生物学来定量阐明和预测生物功能、表型和行为。主要包括:基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、相互作用组学以及表型组学等［2］。目标是利用计算模型，定向定量描述完整的机体对环境干扰所起反应，预测“组件到组件”关系的功能性结果［3］。

方剂是辨证、辨病，在确定立法的基础上，根据组方原则和结构，选择适宜药物组合而成的药方和制剂。《素问·至真要大论》言:“主病之为君，佐君之谓臣，应臣之谓使”，由此提出君臣佐使的组方原则。以病证结合为基点，与证候相对应，以若干药物配伍而成，是实施与体现治法的方式与手段。方剂的配伍规律和配伍变化决定着临床疗效，主要为①方剂配伍规律和配伍变化决定中药的不同功效;②药物功效与物质基础关系密切;③配伍规律影响药物的分离提取［4］。

1.2 系统生物学、整体观念的统一性 生物学物质基础是人类认知各种疾病及证候发生、发展、转归的物质本质，系统生物学使用的是大通量的生物信息测定和生物信息学、生物统计学相结合的研究策略，涵盖了中医独特理论体系的特点之一整体观念，即人自身整体观和天人合一观。系统生物学认为构成生物系统的组分在结构上不可区分，且相互影响，相互作用，并认为各个生物系统构成一定的网络，这个网络纵横交错，往来有序，网络间的各个信号通过相关通道有条不紊地、不断地进行多靶点、多组分、多层次的作用与联系。系统生物学更加注重复杂生命系统中所有成分以及它们之间的动态关系，而不是将机体作为孤立的很多部分，这种整体思想与中医证候体系的“整体观”、“动态观”、“辨证观”等不谋而合［5］。中医学整体观念认为组成机体的各元素在结构上不可分割，在生理上相互联系、制约，在病理上相互影响，又强调人与自然环境和社会环境相统一。人体的局部与整体是辨证的统一，人体的每个相对独立部分，都寓藏着整个机体的生命信息，如“寸口脉象能反应出整个机体的状况”。人体某一局部的病理变化，也往往蕴涵着全身脏腑气血阴阳盛衰的整体信息。而在整体观念指导下确定的治疗原则也有效地指导着临床用药:“从阴引阳，从阳引阴”，“病在上者下取之，病在下者上取之”(《灵枢·终始》)等等以及根据自然气候地理环境不同的“三因制宜”。

1.3 各组学的在经方配伍规律中的主要作用 系统生物学是建立在传统生物学基础上，结合了系统科学的思维模式，运用以“组学分析，整体构建，宏-微观相结合”为特征的系统论［6］。部分学者认为系统生物学通过建立详尽的细胞模型，通过对多级信号转导和分子间的复杂作用能够系统地深层次地理解以机制为基础的药物发现，有助于鉴别补偿药物的效果并预测系统副作用的反馈机制，甚至能够用多重药物把机能失调的细胞引向正常的状态而产生的副作用最少［7］。

目前药物基因组学、药物转录组学、蛋白质组学、代谢组学等方法参与已在经方配伍规律研究中起到重要的作用，通过药物对整体、组织、细胞以及基因的反映，进行综合系统性的分析，用现代科学系统阐明经方组方配伍的科学性。分述如下:药物基因组学主要研究个体遗传变异对药物应答的影响，包括研究影响药物的吸收、转运、代谢、消除以及药物靶分子等基因在不同群体和个体中的差异特性，研究这些差异与药物效应或毒副作用之间的相关性及其发生机制［8］。药物转录组学是研究整体水平上细胞中基因转录的情况及转录调控规律，主要研究内容是针对不同的环境条件变化下，基因表达方式的特征［8］。蛋白质组学是采用大规模、高通量、高频率的技术手段研究蛋白质的特征，包括蛋白质的组成、表达水平、翻译后的修饰、蛋白质与蛋白质相互作用等，整体上研究基因组所表达的所用蛋白质在不同时间与空间的表达谱，全景式地揭示生命活动的本质［8］。据报道学者运用系统生物学研究模式对中药复方双龙方进行了研究，应用比较蛋白质组学鉴定了13个差异表达蛋白;利用基因芯片技术，筛查出了Cfb、Nfi13、Arntl和Nppa等9个基因，可能是治疗心肌梗死中药共同的靶基因。系统地从蛋白组学和基因组学的角度研究双龙方治疗心肌梗死的作用机理和药效分子基础［9］。代谢组学通过对生物体液和组织中的代谢物进行动态检测和分类以定性、定量，将代谢信息与机体病理生理过程中生物学事件关联起来，监测活细胞中的化学变化［10］。如柳长风等运用代谢组学研究对黄连解毒汤配伍规律进行了深入研究，通过实验组对热病证候的整体代谢和生物标志物的干预作用，结果显示黄连解毒汤全方作用最好，黄连-黄芩-黄柏次之，黄连作用第三，黄连-黄芩的干预作用最弱［11］。

因此，将药物研究与系统生物学结合，在各种调控网络的背景中研究多个基因 (靶点)之间的联系与作用，有可能系统地预测和解释药物的作用，发现影响药物有效性和安全性的因素，从而产生新的治疗复杂疾病的策略［12］。

2 系统生物学与经方组分配伍规律

2.1 经方组分配伍规律研究 如何利用系统生物学进行组分配伍规律研究?例如:《伤寒论》中由桂枝、白芍、炙甘草、生姜、大枣组成的桂枝汤配伍缜密、功效卓著为群方之首。现代对“桂枝汤”及其类方的临床应用以及各组分的化学成分做了较多研究。其中桂枝主要含有反式桂皮酸、花旗松素、原儿茶酸、反式-邻羟基桂皮酸等［13］。白芍主要含单萜及其苷类、三萜类、黄酮及其苷类、鞣质化合物、多糖类、挥发油等［14］。甘草主要含黄酮类、三萜类、皂苷类衍生物及甘草多糖等［15］。桂枝汤具有多组分、多靶点的特点，关于组成桂枝汤的各要素即桂枝、白芍、甘草等有效成分的化学成分均已知晓，但是各组分融合在一起，被机体吸收、分布、代谢和排泄后产生了什么变化，这些变化对机体的影响如何?规律如何?机体在服用桂枝汤及其桂枝汤类方之后桂枝汤及各组分之间的细胞、组织和器官等生物分子之间的发生了哪些改变?基因组、转录组、蛋白质组及代谢组等演变规律如何?即系统生物学意义下的组分配伍规律等方面的问题还无从知晓。

2.2 整合研究 运用系统生物学方法分别分析桂枝汤、桂枝汤类方及配伍高频药物经过机体吸收、转运、代谢及消除后的细胞信号传导、基因调控网路及代谢物质变化等。假设以病证结合为基点，以方证对应为核心，采用系统生物学研究桂枝汤及其类方被机体吸收、转运、代谢、消除后的化学成分对体内基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学的反应，该反应是多靶点、多层次的单个或相关性反应，将结果用计算机进行数据统计分析、综合并判断其作用与系统生物的共性与差异性，从而分析桂枝汤在体内代谢的物质基础和分子机理。

物质代谢通过细胞水平、激素水平和整体水平对机体进行调节，药物的对生物体的调节也是如此，因此需要掌握其在体内吸收、转运、代谢及消除后的物质基础和分子机制，包括基因相互作用的网络和药物作用的代谢途径，以及细胞内和细胞间的作用，借鉴 (基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学、)和现代分析等前沿技术，系统地研究组分、成方、成方与组分等方剂成方对基因→蛋白质→细胞→组织→生物体的各层次的作用，进行系统的“信息整合”，得到一个理想的模式，使其能够反映出药物对生物系统的真实性及全面性。同时对其共性和差异性信息进行多层次的研究，进一步探索和阐明机体各物质组学的整体变化的关联性，，这种模式将有助于从现代生物学角度阐释经方的作用机制，深入寻找经方配伍规律的研究方法，进一步了解经方作用于人体的生物学基础，从而阐明经方组分配伍规律的科学内涵。

3 整体观念下的经方配伍

经研究经方配伍规律基于病证结合和方证对应，涵盖了中医学中的两大重要组成——整体观念和辩证论治。辨证论治是基于整体观念的思想，根据主证进行调方遣药，“方中君臣佐使各司其职、主次分明，酌情配伍”。以上调方原则是基于机体整体变化，不同时期根据辩证，而进行施治用药，通过药物干预整体系统性的变化。

“依法选药，主从有序，辅反成制，方证相合”是方剂的组成原则，《素问·至真要大论》:“主病之谓君，佐君之谓臣，应臣之谓使。”“君一臣二，制之小也。君二臣三佐五，制之中也。君一臣三佐九，制之大也”，阐明了君臣佐使的配伍规律。张仲景以《汤液经》为基础，博采众长，根据方剂的组成和适应证，设立了伤寒论方证体系。即病下系证，证下系方，方随证出，辨证论治，理法方药一体。其配伍严谨、力专效宏、言简意赅成为经方代表。经研究《伤寒论》方剂配伍规律即:依据疾病进退设方，用药精细;祛邪为主，设方与体质结合;方设君臣佐使，配伍有序;细辨气味厚薄，施药灵便;同气相投，取得协同作用;法中有变，用药刚柔相济;细分病程进展，进退有序［16］。其组方用药特点是“有是证用是方”，则针对病机立方，立方作用机理呈动态性，立方讲究整体功能性，立方呈灵活性［17］，如桂枝汤、桂枝加葛根汤、桂枝加厚朴杏子汤、桂枝加附子汤、桂枝加桂汤以及桂枝类方等均是基于不同病机而进行加减变化。

方药中各组分的合理配伍是方证对应有效实施的根本保障。具有治疗整体性和复杂性的方药，采用动态调节的实施过程，干预着人体疾病表现的病证，使机体处于一个动态的阈值范围之内。以上阐明经方配伍基于系统性的整体变化，选择药物、药量以最佳方式进行施治，但是表面上的征象显示，药物对疾病进行干预，尽管现代医学的发展，中药对机体的作用涉及到基因研究，但是药物对机体、组织、细胞、细胞器、基因的系统性研究需进一步深入。

4 结语

综上所述，经方作为病证结合—方证对应的实施与体现，它的科学阐述不仅是探讨配伍规律高效地应用临床，而是深入研究中医药理论发展现代中医药，使中医药走向世界的必然选择。系统生物学是对生物信息的测定和生物信息学、生物统计学相结合的策略，基于中医学整体观念思想，以病证结合、方证对应为落脚点，采用系统生物学基因组学、蛋白组学等多种方式，深入研究人体对方剂整体性的多靶点、多层次的反应，剖析经方配伍各组分经机吸收、转运、代谢、消除后的生物学基础，进而探索和阐明机体物质组学的整体变化和的配伍规律。掌握经方在体内代谢的物质基础和分子机制，揭示方中君臣佐使的配伍关系，对其共性和差异性信息进行多层次的探讨，既能克服中医学的模糊性、不确定性和经验性的不足，又进一步探索和阐明机体物质组学的整体变化，从而研究出经方各组分的配伍规律而指导临床合理用药，进一步促进中医药与系统生物学的协同发展，深入挖掘出经方配伍规律的科学内涵。

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