中医阴阳五行学说在细胞中的物质探讨

                   作者：肖党生 杨云梅 余国友 

【摘要】  阴阳五行学说是中医理论中的核心内容，在细胞水平阐明阴阳五行的物质基础是中医面临的重大理论与实践挑战。在细胞学研究的基础上，以细胞中的能量代谢和遗传信息代谢为核心，论述了中医阴阳五行学说在细胞中的物质基础，将亚细胞结构按功能进行五行属性划分。并按照中医阴阳的概念和论述，将生命本质定义为遗传信息指导下的能量代谢过程。

【关键词】  中医学 阴阳 五行 遗传信息 能量代谢

　　Abstract:The theories of Yin?yang and Wuxing are the core theories in Chinese Traditional Medicine.It is very important to discover the relationships among the organelles and the implication of Yin?yang and Wuxing.In this paper,after summarizing the researches in cell,we explain the implication of Yin?yang and Wuxing in cell which are based on both metabolism and central dogma,then group the organelles into Wuxing.According to the implication of Yin?yang and Wuxing in cell,the life is regarded as a kind of metabolism, which is guided by genes.

　　Key words:TCM;Yin?yang;Wuxing;genetic information;energy metabolism
   
　　1675年发明显微镜以后，医学视野开始从器管走进细胞。经过数百年的，人们已经能够在细胞水平和分子水平对生命现象进行研究和探讨。细胞是生命的基本单位，一切生命现象都是建立在细胞基础上。在细胞水平阐述中医基础理论是中医现代化的必经之路，是中医基础理论所面临的巨大挑战，是中医理论与实践取得突破的着眼点。现在有学者意识到这个问题，尝试将阴阳五行理论引入细胞学中，如提出五脏中脾与线粒体的假说，气与线粒体假说等多种假说［1?2］，并从基因和蛋白组学探讨中医基础理论［3?4］。这些尝试对中医理论的诠释都具有探索性意义，但都是局部的，不完整的，相互之间各自独立，没能构成完整的理论体系，因而无法从细胞水平完整地阐明中医基础理论。

　　1  现代细胞学的物质基础
   
　　细胞是构成生命现象的结构和功能单位，组成生物体的细胞在外观千差万别，化学成分非常相似，都含有水、无机盐、蛋白质、糖类、脂类和各种微量的无机化合物。在种类繁多的细胞形态中，根据进化的程度与结构的复杂程度可划分为原核细胞和真核细胞。原核细胞没有典型的核结构，体积小，结构简单，具有细胞膜、核物质和少数简单的细胞器。真核细胞要比原核细胞复杂得多。光学显微镜下大致可以分为细胞膜、细胞质和细胞核。电镜下，真核细胞的内各种更细微的结构可分为膜相结构和非膜相结构。膜相结构包括细胞膜、线粒体、内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物体、叶绿体和核膜等。非膜相结构有核糖体、中心体、细胞质、核仁、染色质、核基质和微管、微丝等［5］。
   
　　上述亚细胞结构既是现代生物学的研究成果，也是融入中医阴阳五行的物质基础。能够将上述物质基础纳入中医理论体系中，中医也就取得突破和发展。

　　2  气机的运行和新陈代谢是探讨细胞中五行物质基础的核心
   
　　气是中医理论中核心概念之一，阐明气的本质是解决中医理论的重要途径。中医将气作为生命本质来看待；现代西医则认为新陈代谢是重要的生命特征。从中西医对生命本质的认识角度，气与新陈代谢有一定的等同性［6?7］。在中医学理论中，气不仅存在，而且还具有运行方式，即气机。升降出入就是对气机运行的最简略概括。新陈代谢是否存在类似于“升降出入”的代谢过程，这值得探讨。将气机运动引入新陈代谢的过程中，升降出入的含义可能会出现一定的泛化。
   
　　生命中，新陈代谢是以细胞为单位进行的，包含物质代谢和能量代谢两个方面。这两者相辅相成，含义基本相同。新陈代谢过程中，糖类、脂类和氨基酸是为细胞提供能量的物质，这些物质代谢终产物为水、二氧化碳、氮并释放能量。糖类通过酵解而生成Co?A；脂肪通过β氧化而生成Co?A；氨基酸则是通过脱氨基作用后再进行代谢生成Co?A。Co?A进入线粒体进行三羧酸循环后氧化成为水、二氧化碳并释放能量，这是物质能量代谢的最后通路。如果进入细胞三大能源物质远大于细胞的需求，它们就会被转化成为脂肪或者糖原存储于细胞中；如果低于细胞的需求，细胞就会动用细胞内的糖原或者脂肪进行供能。在三大能源物质氧化生成ATP的过程中，透过细胞膜进入细胞体系中是进行能量代谢的第一步，相当于气机运行的入；其次在胞浆中转化成为Co?A的过程，相当于气机运行的升；第三步是Co?A进入线粒体氧化成为CO2、H2O，释放能量形成ATP的过程，相当于气机运行的降；最后是ATP利用和代谢终产物排泄的过程，相当于气机运行的出。
   
　　原核细胞结构相对简单，三大营养物质氧化生成ATP的过程是在细胞浆完成，而营养物质进入和代谢产物的排泄是由细胞膜完成。真核细胞结构相对复杂，细胞内有功能相对专一的细胞器。三大能源物质进入和代谢产物的排泄是由细胞膜完成；存储、转化形成Co?A的过程也是在胞浆中完成；ATP的生成则是在线粒体中进行。至此就大致勾勒出气机在细胞内的运行过程，参与相应过程的亚细胞结构即为相应五行的物质基础，见表1。

　　3  遗传信息的输出是细胞五行相生的核心
   
　　在细胞内，与能量代谢相伴的就是遗传信息输出的过程，这个过程中最显著的特征就是蛋白质的合成。蛋白质是生命世界中的核心，是生命现象重要物质基础，细胞中的结构和功能都是以蛋白质为基础。蛋白质的合成是由遗传信息进行指导的。细胞内的染色体通过四种碱基不同的排列顺序对遗传信息进行编码，通过RNA转录，核糖体的翻译等过程合成蛋白质。这是现代生物学中的中心法则。细胞内遗传信息来源于母代细胞，少数情况下来源于基因变异或细胞间遗传信息的传递，如细菌耐药基因的产生和传播。人体体细胞遗传信息同样来源于母代细胞，受精卵的遗传信息却来源于精子和卵细胞，即父母双方。就来源而讲，遗传信息和肾精有共同之处，可以将二者进行等同。
   
　　遗传信息存储于细胞核中，通过转录过程输出遗传信息，细胞核的五行属性就是水。遗传信息输出后在核糖体中翻译合成蛋白质，核糖体的五行属性就是木。
   
　　中心法则到蛋白质合成就结束，细胞中五行相生过程没有结束。真核生物蛋白在胞液核蛋白体合成后，有如下三种去向：保留在胞液中；进入细胞核、线粒体或者其他细胞器中；分泌到细胞外。蛋白质经过复杂的合成机制，定向输送到最终发挥生物功能的区域，这一过程成为蛋白质的靶向输送［8］。除了保留在胞液中的蛋白质，进入胞核、线粒体计其他细胞器和分泌到细胞外蛋白质都必须通过膜相结构，或者同膜相结构结合形成镶嵌蛋白才能发挥。蛋白质同膜相结构相互作用从而到达特定功能区域、发挥自身功能的过程即为五行中的土。
   
　　蛋白质到达特定的功能区域后将参与一定的代谢过程。蛋白质自身有新旧更替过程。蛋白质在参与代谢过程中受到多种因素地影响，分子构象出现改变而失去活性。蛋白质失去活性也就意味着一次遗传信息释放的完成，细胞将进行新一轮遗传信息的释放，合成新的蛋白质来弥补失活的蛋白质。失活的蛋白质被内噬体吞噬，分解为氨基酸而进入能量代谢过程。蛋白质行使代谢功能并在完成功能后被分解为氨基酸的过程就是五行中的金，参与该过程的亚细胞结构包括：溶酶体和过氧化物体等。

   
　　上述可见，细胞中遗传信息的输出、蛋白质的合成、发挥功能以及最终被分解代谢的过程也就是细胞中的五行相生过程，在相生过程中，有细胞结构和形态度形成，参与相应过程的细胞结构就是五行相生的物质基础，见表1。

　　4  信号传导系统是细胞内的调控系统
   
　　升降出入是气机运行的基本方式，但需要补充和完善，即将调控作为气机运行方式之一。中医学中意识到生理调控现象，《黄帝内经》就有“太阳为开，阳明为合，少阳为枢”和“太阴为开，厥阴为合，少阴为枢”的论述。枢就说明了中医对调控机能的概括和认识，但是在气机运行中并没有提到调控的问题，这似乎是五行同气机运行之间的一种矛盾。升降出入虽然为气机的基本运行方式，但是，由升到降或者由入到出等过程中必然存在一个转换和调控过程，这种调控可能为自发的，也可能是主动的，调控的结果就是促使气机运行能够同环境相一致，调控在五行中属于心火（见表1）。西医生将反馈作为生物的基本反应形式，其包含正反馈和负反馈两方面，二者均起调控作用，在新陈代谢中也是一个必然的过程。
   
　　通过前面论述我们可以看出，原核细胞的细胞结构相对简单，所具有的细胞结构基本能够完成简单的代谢过程。虽然也存在调控过程，形成的调控系统相对简单，如乳糖操纵子［8］等。多细胞生物等细胞结构就相对复杂。多细胞生物个体发育和生命活动的有序进行以及对环境的综合反应依赖于细胞间彼此协调的相互作用，这就使得细胞调控和信号传导成为细胞代谢中必须存在一个过程。细胞分泌能够调节机体功能的一大类能够进行细胞间通讯的生物活性物质为第一信使；第一信使与相应受体结合、激活受体后在细胞内产生能够介导细胞传导通路的活性物质，这类物质被称为第二信使；负责细胞核内外信息传递到物质称为第三信使。三类信使连同与之相关的受体、酶、蛋白质等就构成真核细胞内的信号传导系统。目前所知对细胞内的信号传导系统主要有下列途径：①cAMP?蛋白激酶途径；②钙离子依赖的蛋白激酶途径；③cGMP?蛋白激酶途径；④酪氨酸蛋白激酶途径；⑤核因子κB途径；⑥TGF?β途径。当然可能还有更多的信号传导途径有待发现研究。这些信号传导途径的最终生物效应将影响细胞的代谢、生长、增值、分裂甚至癌变［9］。信号传导系统就是细胞内调控系统，其五行属性即为心火。
   
　　至此，我们简单论述了五行在细胞内的物质基础，并以表格的形式列出（见表1）。在此需要指出：1.叶绿体是植物区别于动物的细胞器，将其列入五行中的肝木；2.高尔基体的功能是将细胞内代谢产物，主要是蛋白类产物排出细胞外，其功能与五行中肾水相同。

　　表1  细胞中五行物质基础列表（略）

　　5  遗传信息输出、能量代谢过程与阴阳关系
   
　　通过上述论述，我们清晰的看到细胞内的两条核心的代谢过程，一条为遗传信息的输出，一条是能量代谢过程。遗传信息的输出过程中有能量代谢的参与；能量代谢过程也必然有遗传信息的参与，二者相互依存，不可分割，所有的亚细胞结构代形成和功能发挥都是以能量代谢和遗传信息输出为核心的，只是侧重不同。在细胞水平，生命的本质就是遗传信息指导下的能量代谢过程。遗传信息输出指导蛋白质的合成，进而构建细胞形态结构，为阴，成型；能量代谢则化气，为阳。因此，细胞中仍然具有阴阳五行的物质基础，中医学中五行除了相生相克的关系以外，还有相乘相侮等关系，这将在今后进一步研究和论述。

【】
  　　［1］ 郑敏麟,阮诗伟.中医藏象实质生物学假说之一-“脾与线粒体”［J］.中医基础医学杂志,2002,8（5）:10?12.

　　［2］ 张茂林,张六通.论线粒体与中医“气”的关系［J］.中国中医基础医学杂志,2001,7（4）:60?61.

　　［3］ 倪红梅,徐燎宇.中医理论与现代医学的链接-基因组学［J］.中国中医基础医学杂志,2002,8（12）:16?18.

　　［4］ 朱姝,高荣林,隋殿军.基因组学、蛋白组学与证候实质［J］.中国中医基础医学杂志,2002,8（12）:19?20.

　　［5］ 傅松滨.医学生物学［M］.北京：人民卫生出版社,2004:6.

　　［6］ 张永忠.论中医学人体之气的实质是新陈代谢［J］.中国中医基础医学杂志,2000,6（5）:19?20.

　　［7］ 张叶,沈绍功.浅析“气化”与物质代谢［J］.中国中医基础医学杂志,1998,4（9）:4?5.

　　［8］ 周爱儒.生物化学［M］.北京：人民卫生出版社,2003:281?295.

　　［9］ 宋金丹,杨恬,李丰,等,医学细胞生物学［M］.北京：人民卫生出版社,2004:244?258.