摘要:物質在不同尺度的聚集狀態是決定其性質的關鍵因素。結構中藥學是以中藥中天然存在的或經加工形成的聚集態為對象，研究其組成結構特征、形成機制、體內命運及其功能關聯性的中藥學新興交叉領域。相較于中藥傳統的分子層次研究，結構中藥學的研究對象具有跨尺度、異質性、多效應的特點，是從介觀視角和空間維度對中藥藥效物質和起效機制的再認識和再研究。中藥外用是中醫傳承千年的用藥特色，但其科學內涵缺乏深入的闡釋。筆者以外用中藥為例分析了目前中藥研究中存在的共性和個性問題，并提出基于結構中藥學思維的研究路徑，以期為相關領域提供參考。
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關鍵詞:結構中藥學;中藥外用;藥效物質;團簇;聚集體;相分離;囊泡;炭藥;作用機制
中藥的整個生命周期都伴隨有不同物種構成的多尺度聚集形式，大量證據顯示物質在不同尺度的聚集狀態是決定其性質的關鍵因素。例如，砷原子與氧原子的鍵合形式決定砷劑的活性［1］;小檗堿與黃酮苷的締合優勢構象是其抗菌的關鍵要素［2］;芍藥甘草共煎形成的納米粒影響芍藥主要成分的釋放和吸收［3］。目前已發現的與中藥藥效相關的尺寸區域包括原子分子、亞納米尺度和微納米尺度等，但對相關區域物種的聚集態研究還比較缺乏，也導致中藥藥效物質形式長期未能全面闡釋。結構中藥學是以中藥中天然存在的或經加工形成的聚集態為對象，研究其組成結構特征、形成機制、體內命運及其功能關聯性的中藥學新興交叉方向［4］。與中藥傳統的分子層次研究不同，結構中藥學的研究對象具有跨尺度、異質性、多效應的特點，是從介觀視角和空間維度對中藥藥效物質和起效機制的再認識和再研究。其中跨尺度體現在結構中藥學研究的物種既包括原子分子、也包括微納米粒子，其均被視為中藥起效的不同物質形式且存在特定環境下的轉化關系;異質性表現為化學物種在空間排布上的非均勻性及由此產生的聚集態結構域，這是由物種間互作關系決定的;多效應則是在跨尺度和異質化物質基礎上的宏觀效應表現，聚集態的拓撲結構演化產生的若干尺寸效應和起效模式將拓展現有的中藥功能評價體系。中藥外用是除口服外最常用的給藥途徑之一。目前發現的有關中藥外用的最早文字記載始于商代《殷墟卜辭》，距今已有三千多年歷史。《黃帝內經》提出“內者內治，外者外治”，為中藥外治法的形成奠定了理論基礎［5］。《傷寒雜病論》豐富和發展了中藥外治的理法原則和施治方法［6］。清代名醫吳尚先著第一部外治專著《理瀹駢文》，認為內服與外治只是給藥途徑和方法不同，而治病原理并無二致［7］。內服藥經口入體內，串行臟腑而遍布周身;外治用藥“雖在外，無殊治在內也”，可通過調諧經絡而透達體內，即所謂“外治之理即內治之理，外治之藥即內治之藥”。吳尚先的辨證思想將中藥的內服與外治統一起來，并提出外治法可“統治百病”，奠定了中藥外治的中醫學地位。至于現代，2020版《中國藥典》共收載130余種中藥外用制劑［8］。2018年，丁桂兒臍貼在加拿大以天然健康產品形式成功上市，標志著中藥外用制劑在國際化進程中更進一步［9］。然而，受限于中藥外用領域研究的不足，其科學內涵尚缺乏清晰的揭示，特別是在數十年未能破局的中藥藥效物質不明、機制欠清等共性難題方面，亟需研究思路和方法的創新。
1中藥外用研究中存在的共性和個性問題
縱觀中藥外用的歷史，無外乎局部治療和全身調理，這與現代經皮用藥的目標宗旨頗為相似。例如在外治瘡瘍方面，中醫治法可歸納為清熱解毒、活血化瘀、煨膿長肉和祛腐生肌［10］。因此，清熱類中藥黃芩、黃連、黃柏、紫花地丁、金銀花以及活血類中藥當歸、川芎、血竭、紅花等在治療方劑中多有使用。現代醫學對中藥及其有效成分促瘡瘍愈合機理也有一些報道，主要包括對創面免疫細胞、成纖維細胞及其分泌因子的調節，改善創面微循環，提高創面Ⅲ型膠原與Ⅰ型膠原的比例，影響創面微量元素等［11］。但總體上，相比于結構清晰、機制較明確的西藥單成分，中藥藥效物質的研究仍較為模糊且缺乏標準，影響了中藥外治的發展和應用［4］;中藥外用時存在特殊的皮膚屏障，對透皮入血成分來說是需要攻克的難題;此外，中藥外用研究中的一些做法是否科學、是否能直接套用一般性思路和方法，也有待探討和論證。現就該領域研究存在的一些共性和個性問題探討如下。
1．1偏離了鮮藥外用的優勢場景和用法
作為傳統中醫藥實踐的起點，鮮藥一直為歷代醫家所重視。早在兩千多年前的《神農本草經》中就有“生者尤良”的記載;葛洪收錄在《肘后備急方》中的鮮藥占比近半，其中“青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之”更是成為屠呦呦獲得諾貝爾獎的思想源泉;迨及清代，伴隨溫病學大興，鮮藥使用日盛。葉天士著《臨證指南醫案》收錄的89類醫案中涉及鮮藥的多達79類，可謂推崇備至［12］。在《中華本草》收載的4000余種鮮藥中，以“搗汁”“絞汁”作為入藥前處理工序的約占85%，且主要為外用，這是區別于干藥的特色加工和使用方法［13］;臨床上，鮮藥善治急表熱證，在內外科、皮膚科、婦科等涉及的癰疽、諸毒、潰瘍等各類感染創面的局部治療方面應用廣泛，約占60%［14］。由此可見，鮮藥取汁外用于治療創面感染是其優勢使用場景之一。然而，目前中藥研究多以干燥飲片為對象，鮮藥研究較少，忽略了中藥不同取材的差異;研究過程中，僅關注中藥的成分與藥理機制，未對應其臨床優勢病種，致使鮮藥外用研究不足;而忽視鮮藥傳統用法，采用有機溶劑等提取方法分離有效部位，則破壞了鮮藥的應用基礎。上述種種，反映出目前中藥研究重品種而輕場景和用法的普遍現象，導致中藥外用的對象和用法場景錯配，很難正確詮釋鮮藥外用的優勢。
1．2忽視了中藥外用中成分間的互作關系
目前的中藥外治研究主要關注的是提取物或單成分施用后的轉化或效用，但很少關注成分間的互作關系，導致對中藥多成分復雜體系的解析能力和內涵揭示比較薄弱。大量實驗證據顯示，中藥活性化合物的集合構成了中藥起效的化學基礎，而多成分互作形成的適宜存在形式和物相狀態是中藥起效的物理基礎［15］。化學成分是中藥效用的來源和基礎，多成分物理結構是中藥起效的形式和途徑，拋開成分談結構會變成無本之木、無源之水，而摒棄結構談成分則很可能喪失舟楫而難以行船［4］。外用中藥成分間的相互作用不僅能形成獨特的聚集結構，還能發揮諸如透皮促滲、穴位刺激、經絡傳感等協同效應［16］。中醫歷來強調“整體觀”，但這并不意味著可以將中藥視為無關聯成分組成的物理學質點。目前外用中藥的研究主要聚焦于小分子成分，對大分子的研究較少，且個別活性成分經皮吸收不佳導致藥效不理想，與傳統用法療效相悖，這與忽視多成分的相互作用不無關系。因此將成分間相互作用的規律及其與功能的關聯性研究清楚，對闡明方劑配伍規律和指導制劑設計等都有現實意義。陳軍課題組［17］從中藥揮發油促滲角度研究成分間的作用規律，發現高良姜、干姜等5味辛熱中藥的揮發油中倍半萜類成分(β－石竹烯、α－衣蘭油烯、吉馬烯等)的質量分數高于防風等10味辛溫中藥，且外用給藥時更傾向于滯留在皮內，可能是決定揮發油透皮促滲能力的關鍵成分。Wei等［18］曾研究發現β－石竹烯和氧化石竹烯可以與多種動物的冷敏感通道蛋白TRPM8結合，從而抑制機體對低溫的敏感性，這為揭示中藥藥性的科學內涵提供了思路。
1．3束縛了外用中藥作用途徑和機制研究的思路
方法自20世紀初保羅?埃爾利希(PaulEhrlich)提出“受體”概念和“鎖鑰”學說以來，基于“分子－靶標”理論的藥物作用和研究模式成為業界主流共識。經過百余年的發展，大量中藥成分的作用靶點被發現。然而，在實踐中也發現現有的“分子－靶點”模式并不能解釋和解決中藥的所有問題。例如，很多中藥并未從分子層次發現與其活性相稱的藥效物質;很多成分與活性響應之間不滿足經典的量效關系;基于疾病相關靶點篩選或網絡藥理學方法并未發現太多高特異性、強結合的中藥成分，這從新藥開發難度上可見一斑。誠然，這些問題可以通過“成分疊加效應”學說予以一定程度解釋［19］，不過在“分子－靶標”直接作用模式之外的思考和探索是必要的。特別是中藥外用如何發揮全身調控作用，是否都需要通過入血起效，仍有待探明。近年來涌現出的一些實驗證據提示，中藥研究或許存在不同于現有認識觀和方法論架構下的新研究維度［20－21］。
2基于結構中藥學思維的研究方法及其在中藥外用中的應用
結構中藥學是在辨析了中藥活性關聯物質存在化學成分和物理結構雙重屬性的基礎上，聚焦于中藥聚集態結構形成與藥效間關系的新興研究方向［4］。該方向不單以化學分子為對象，而是以特定施用場景下中藥的真實組成和聚集態為切入點，解析其化學物理特征和形成規律，闡明物質與功能的傳遞過程，旨在比較完整地揭示中藥“化學成分－物理結構－多維藥效”的內在關系。與經典的“分子－靶標”研究模式相比，結構中藥學關注的對象具有跨尺度、異質化和多效應特征。結構中藥學的認識觀和方法論可以拓展中藥分子層次研究的邊界，填補缺失的中藥物質結構基礎，有利于解決因單純研究有限化學成分所產生的物質基礎不明、機制欠清、體內外不相關等中藥學歷史積弊，對包括中藥外用在內的中藥學各領域研究都有一定的參考意義。
2．1外用中藥跨尺度藥效物質的發現
屠呦呦先生從中醫典籍“絞取汁”用法中汲取靈感，采用低溫冷萃法提取到青蒿素，為全球攻克瘧疾作出卓越貢獻。但另一方面，青蒿素水溶性差、生物利用度低的問題表明取汁用法的奧秘仍有待進一步探究。在結構中藥學思維引導下，遵從鮮中藥絞汁用法的現實場景，可以從鮮榨汁液中分離到納米級囊泡［22］。它們是由脂質、蛋白、核酸及小分子等構成的膜結構聚集體，能很好地保留原藥材的組成和功能，在治療創面、腸炎、腫瘤、肝肺損傷等方面效果顯著，且優于已報道的單一活性成分，是鮮藥起效的新藥效物質形式［23］。更重要的是，這些介觀尺度的脂質囊泡具有出色的跨膜轉運能力，能快速被機體吸收［24］。此外，Chen等［25－26］還報道了囊泡活性miRNA的耐熱性和耐胃腸道降解性，揭示了經SIDT1蛋白介導入胞的體內轉運路徑，較完整地詮釋了古人鮮藥絞汁用法的優勢和科學內涵，對外用制劑的設計也有啟發作用。中藥炭藥是中醫用藥的一大特色，可內服可外用，具有收斂、止血、止瀉等作用［27］。傳統炭藥的研究主要關注小分子成分炮制前后的變化，但大多缺乏共性規律和可靠的因果關系。近年來發現包括黃柏、荊芥、貫眾和血余在內的數十種中藥經炭化后均含有＜100nm的碳點，其晶格排列較規則整齊且藥效顯著，可能是炭藥的共性藥效物質［27］。此外，有學者發現中藥中廣泛存在的綠原酸在高溫處理后會自發形成一種性質穩定的納米結構，可通過生物催化反應促進腫瘤細胞發生鐵死亡，進而發揮抗腫瘤及激活腫瘤免疫微環境的作用［28］。Liu等［29］研究了納米生物炭的形成過程和結構特征，為揭示炭藥的藥效物質基礎提供了新思路。但是目前關于不同中藥炭化后的個性特征如何體現尚缺乏明確的證據。以上研究均是在中藥非分子層次發現的活性實體，也不能通過簡單的增溶、促滲原理予以解釋，是結構中藥學研究的范疇，其思路方法可為外用中藥研究所借鑒。
2．2多維作用途徑和機制的研究
在材料學領域，跨尺度的研究對象具有獨特的表界面性質，例如不同尺寸的納米碳材料能誘導不同程度的蛋白組裝進而影響宏觀效應［30］。在中藥聚集體研究領域也發現了類似現象。Li等［2］研究了黃連解毒湯中主要成分小檗堿與黃芩苷、漢黃芩苷的相互作用行為，證明二者可分別組裝形成納米粒和納米纖維，并且2種構象在抗菌活性方面表現出明顯差異，納米粒的活性強于小檗堿，而納米纖維的活性則比小檗堿弱。類似現象在其他多成分組裝體系中也有報道［31］，表明中藥多分散體系中的分子、團簇、微納米聚集體等不同物態形式均可能產生不同的效應輸出，這是導致經典量效曲線偏移的重要因素，驗證了結構中藥學研究的必要性。同時提示，當中藥外用時需要關注不同成分間的組裝行為及其聚集形式，在中藥配伍、加工和制劑等環節應加強對晶型、團簇等在內的各類凝聚態類型開展監測和控制，以提高中藥質控和新藥創制的科學性。近年來，在生物界內部和跨界調控領域涌現出很多不同于傳統起效途徑的新機制，值得為中藥外用研究所借鑒。RNA依賴性RNA聚合酶(RDR)在植物中對小RNA介導的免疫反應至關重要，但在脊椎動物中不存在。有研究人員將來自植物的RDR1蛋白成功表達在哺乳動物細胞中，顯著抑制了10種不同癌細胞系的細胞增殖，但未影響5種非癌細胞系［32］。這體現了系統間跨界調控的新作用模式，為同樣來源于植物的草藥外用于人體的起效方式提供了啟發。除了直接作用于效應靶位，有學者發現磷脂酸可通過作用于遠端附睪白色脂肪組織，誘導衍生的IL－6分泌以對抗對乙酰氨基酚誘導的肝損傷，而對原發病部位———肝臟無影響［33］;無獨有偶，最近的一項研究表明，EP2抑制劑通過阻斷外周血髓細胞EP2受體而改善腦認知障礙，但抑制劑本身并沒有穿越血腦屏障的能力［34］。類似的，基于腸道菌代謝物、細胞因子、外泌體等中間媒介的間接起效方式在很多中藥的調控方式中也有報道［21，35］。苗明三團隊［36］認為皮膚是外周的神經－內分泌－免疫器官，與中樞神經系統具有相同的神經外胚層來源;中藥外用可通過局部微作用、微刺激、微吸收方式，舒達體表與體內聯通的中樞神經－內分泌－免疫網絡，達到燮理調平的治療效果。該“體表機制”學說與吳尚先的思想基本一致，也是一種遠程間接的調控模式，這就為外用中藥的起效機制研究提供了新的思路。
3結語
中醫藥歷數千年而賡續至今，對它的認識和研究也鐫刻著時代的烙印。現代化學與生物學的發展將中藥從樸素抽象的言語描述帶入清晰明確的分子世界;而隨著生物藥的興起，主流的小分子藥物單極格局正在被大分子和介觀尺度的活性物質所打破，納米藥物、抗體偶聯藥物以及CAR－T為代表的活細胞藥物不斷刷新著傳統藥物的邊界。即使是小分子藥物領域，多分子組合的雞尾酒療法已被發現具有多重優勢。例如抑制同一致癌途徑的3種或4種抑制劑聯用時，只需20%單藥劑量就能完全阻斷腫瘤細胞增殖，且不會產生耐藥性和毒性［37］;而另一研究使用3種小分子藥物共同作用可將小鼠多能干細胞誘導成具有全能特性的干細胞［38］。梳理藥物的衍化規律不難看出，藥物研發正在朝多成分、跨尺度、多途徑方向發展，這與傳統中藥的作用特點不謀而合，特別是與結構中藥學統轄的研究維度高度契合。就像音樂遠非音符的組合，文學不止于文字的組合，有著千年積淀的中藥也必然是有著超越化學成分組合的更深層次奧秘，需要研究者不斷挖掘和探索。正如過去數十年在小分子化學維度的深耕細作夯實了中藥的化學基礎，結構中藥學的研究思路將豐富中藥多成分互作的物理結構基礎及其關聯作用機制，對更好地揭示包括外用中藥在內的中藥科學內涵、促進中藥現代化都有較廣泛的參考價值。
作者:喬宏志 陳熹 陳軍 狄留慶 單位:南京中醫藥大學藥學院 江蘇省中藥高效給藥系統工程技術研究中心 南京大學生命科學學院 江蘇省中醫外用藥開發與應用工程研究中心
