基于四气五味的中药抗辐射防护作用机理探讨

关键词：四气五味；电子得失与转移；前线轨道理论；辐射防护

中图分类号：R285.1 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2012）09-0096-04

随着电离辐射技术在临床医学、军事、科技等方面的广泛应用，人们接触到的辐射也越来越多，不论是放射治疗还是意外辐射，当剂量超过一定阈值后都会对人体造成损伤，即辐射损伤。为了预防和减轻射线对人体健康的伤害，研究辐射损伤防治手段，积极寻找有效的抗辐射损伤药物具有重要意义。

20世纪50年代，研究人员对硫醇类化合物进行了辐射防护研究，而氨磷汀（amifosfine）是最早进行研究的辐射防护剂，由美国Waiter Reed陆军研究所开发，是迄今唯一一种经美国食品药品管理局（FDA）认可的辐射防护药，被用于缓解头颈癌症患者辐射治疗过程中的口腔干燥症状，而氨磷汀在其有效剂量范围之内的毒性问题又严重限制其广泛应用[1]。此后寻求毒性低、疗效高的辐射防护与辐射治疗剂一直备受医药学界学者的重视。目前，除了继续深入研究和拓展氨巯基化合物的新类型以外，研究人员已把研究热点集中到更具有前景的细胞因子和间充质干细胞制剂方面，以及其他辐射防护与辐射治疗剂，如天然药物、维生素、激素、免疫和生物制剂等[2]。

中药在中国有几千年的药用历史，向来被认为疗效可靠且毒副作用小，具有很大的潜力。但就目前已发现的多种具有辐射防护作用的中药，部分药物的有效成分以及作用机制尚不清楚，加上中药本身成分复杂，按照现代科学水平，并不能进行彻底的分析，并且对已分析出的众多的成分也不能找出他们的内在联系。因此，笔者从中药药性（四气五味）的角度着手，结合现代相关研究成果及现代科学（如酸碱理论、化学反应等）的宏观知识，来探讨其可能的抗辐射以及辐射防护的机理。

1 中药组成成分是软硬酸碱的体现

中药的四气五味就是其化学结构特性的反映，但不是某一具体的化学成分，而是众多化学成分在广义酸、碱性上的共同体现，是宏观的。一味中药的化学成分用四气五味来表达，与现代科学的宏观认识相符合，因此称之为中药的宏观化学成分。宏观化学成分带有其宏观性，面对数百万、数千万种化合物，将其分类为四气（寒、凉、温、热）、五味（酸、苦、甘、辛、咸）等，以简驭繁，显示其认识客观物质世界的优越性[3]。

从微电极刺舌就能产生酸、苦、甘、辛、咸这一客观事实可以说明，无需特定结构的有味物质存在，仅供给味受体以适当能量的电子，就能使受体发出味信息[4]。

中药药性理论的主要内容和核心是四气五味。中药药性和西药一样是由其化学结构决定的，研究中药药性必须要研究中药药物构性、构效关系。

化学反应的实质是电子转移，中药治病的实质是通过电子转移而使得人体电子平衡，即阴阳平衡。结合化学反应，一般药物可看作是酸碱加合物，其中酸为阳、为气，碱为阴、为味，酸碱的硬软有不同，故阳-气-酸相应再分寒、凉、温、热、平，阴-味-碱相应再分酸、苦、甘、辛、咸。如果结合前线轨道理论，酸是电子对的受体，其性质主要决定于它的最低空轨道，硬酸的最低空轨道能级高，碱的电子对难登上，不易接受电子对，难极化，不易放出热量，故其性寒；反之，软酸的能级低，碱的电子对容易登上，易极化，易放出热量，故其性热。碱是电子对的供体，其性质主要决定于它的最高占有轨道。硬碱的最高占有轨道能级低，电子难登上酸的空轨道，极化性低，其味咸；反之，软碱能级高，电子对易登上酸的空轨道，极化性高，其味苦。以此类推，交界酸偏硬，其最低空轨道能级较高，受电子对较弱，较难极化，较难放出热量，其性为凉；交界酸偏软，其最低空轨道能级较低，受电子对较强，较易极化，较易放出热量，其性为温。交界酸适中，其最低空轨道能级与其他酸相比不高不低为中，受电子对一般，放出热量一般，其性为平；交界碱偏硬，其最高占有轨能级较低，电子对较难登上酸的空轨道，较难极化，其味辛；交界碱偏软，其最高占有轨能级较高，电子对较易登上酸的空轨道，较易极化，其味酸；交界碱适中，其最高占有轨能级也适中，电子对登上酸的空轨道能力一般，中性不偏或极性微偏，其味甘。

通过对比已有的文献，我们发现，疗效明显的多种单味中药均呈现出一定的药性规律。鉴于此，我们将从中药的药性观点出发，分析具有辐射防护作用的单味中药，并对其机制进行初步探讨。由于一种药只能有一气，而通常可以有数味，因此选取药物的气作为分类的标准。

2 温性药的辐射防护作用

2.1 人参

人参性微温，味甘、微苦。李氏等[5]研究发现，人参蛋白能增加辐射后小鼠外周血白细胞数，减少骨髓细胞微核数，增加红细胞超氧化物歧化酶（SOD）活性，抑制肝脏丙二醛（MDA）含量升高，提高胸腺及脾脏脏体指数，说明人参蛋白对γ射线所致小鼠辐射损伤有较好的保护作用。

2.2 川芎

川芎性温，味辛。据报道，川芎嗪不仅对急性放射损伤后小鼠骨髓造血功能的修复有一定的促进作用，还可以增强骨髓中血管内皮生长因子（VEGF）、血小板内皮细胞黏附分子-1 （PECAM-1）的表达水平，以促进骨髓微环境和功能的修复[6]。

2.3 刺五加

刺五加性温，味辛、微苦。刺五加多糖提取物可以抑制辐射引起的鼠的损伤，与对照组相比，它可以降低MDA水平，增强抗氧化酶的活性[7]。孟氏等[8]认为，刺五加多糖对氧自由基有明显清除作用。

2.4 当归

当归性温，味甘、辛。孙氏等[9]发现，当归多糖ASP3对亚急性辐射损伤小鼠的外周血白细胞、淋巴细胞数量的回升均有明显的促进作用，并能有效地抑制嗜多染红细胞（PCE）微核的形成，促进外周血淋巴细胞转化以及肝组织的抗氧化能力，增强机体的辐射耐受性。

2.5 黄芪

黄芪性微温，味甘。杨氏等[10]采用大剂量60Co γ射线一次性全身照射雌性昆明小鼠，制成放射损伤动物模型。小鼠在照射3 d及照射后，以不同剂量的黄芪总黄酮连续灌胃14 d，发现黄芪总黄酮具有较强的抗辐射作用，能显著提高受致死剂量60Co γ射线照射小鼠的存活率，降低辐射对小鼠外周血白细胞和血小板及脾脏的损伤作用。蒋氏等[11]研究发现，黄芪对辐射损伤细胞与骨髓造血细胞有一定的保护作用，能使损伤的脾细胞向正常逆转，加速粒细胞增殖与动员作用，促进成熟迟粒细胞成熟进入储存池，从而进入外周血循环，对淋巴细胞有激活作用。

2.6 三七

三七性温，味甘。有学者发现，三七可明显对抗辐射所致小鼠骨髓抑制，且对造血功能的调节具有双向作用[12]。

2.7 鬼臼

鬼臼性温，味辛、苦。鬼臼的辐射防护活性非常显著，甚至超过了合成的辐射防护剂氨磷汀和diltiazem。Coleman等[13]最先报道了鬼臼对小鼠的辐射防护作用，在辐射前用鬼臼的根状茎提取物处理比辐射后处理保护作用更明显，且在该条件下的最适剂量为200 mg/kg。线粒体作为生成腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）的部位，它对辐射损伤后的修复过程非常重要，实验表明，鬼臼还可减轻辐射对哺乳动物线粒体造成的伤害。在对人肝癌HepG2细胞的研究中发现，在辐射前1～2 h用0.1～1.0 g/mL较低浓度的鬼臼水提取物处理起到的辐射防护作用最明显，其作用的机理可能是通过增加细胞中抗氧化剂谷胱甘肽（GSH）的浓度从而抑制由辐射引起的线粒体膜脂质和蛋白质的氧化损伤[14-15]。

2.8 罗勒

罗勒性温，味辛。Weiss等[16]对其辐射防护作用进行过系统的研究，分别用零陵香水和乙醇提取物对小鼠腹腔给药进行处理，经过为期30 d的观察发现，两者均能明显提高小鼠的成活率，且前者更加明显；同时还发现，不仅腹腔给药比口服更有效，且分多次给药比一次性单一剂量给药也更加有效。

2.9 沙棘

沙棘性温，味酸。Goel等[17]研究发现，受到强度为1 Gy的X射线辐射处理的兔子在口服沙棘浓缩果汁之后，可使得血液中11氧醛固酮的水平恢复正常，并且能存活更长的时间。Samarth等[18]使用单细胞电泳技术对沙棘浆果乙醇提取物的作用机理进行研究发现，该提取物对辐射诱导的鼠胸腺细胞中DNA单链缺口的产生具有明显的抑制作用，在体外条件下该提取物可持续维持染色质的紧缩状态使得细胞核可抵抗高达将近1000 Gy的辐射处理。

3 平性药的辐射防护作用

3.1 灵芝

灵芝性平，味甘。陈氏等[19]研究了全芝孢子粉对辐照后恢复小鼠外周血白细胞的数量，增加小鼠骨髓细胞DNA含量，升高小鼠血清溶血素的水平，对小鼠体重增长无影响，表明全芝孢子粉具有抗辐射损伤的作用。

3.2 枸杞子

枸杞子性平，味甘，具有抗氧化作用，枸杞子可以升高外周血白细胞数，降低微核率，提高骨髓细胞增殖活性，具有抗辐射损伤作用[20]。此外，枸杞子对辐射所致DNA损伤具有良好的修复作用，为延缓细胞衰老的分子生物学研究提供理论基础[21]。

3.3 银杏叶

银杏叶性平，味甘、苦、涩。金氏等[22]发现，银杏叶提取物增加辐射小鼠白细胞、淋巴细胞数量，减轻辐射对肝脏合成功能的损伤，增加SOD、GSH活性，降低MDA含量。

药物的酸碱软硬决定其四气五味。根据以上提到的量子理论，盛氏[23]列出其相互关系：热是阳中之阳，软酸，受电子强；温是阴中之阳，交界酸偏软，受电子较强；凉是阳中之阴，交界酸偏硬，受电子对较弱；寒是阴中之阴，硬酸，受电子弱。辛是阳中之阴，交界碱偏硬，给电子较弱；苦是阳中之阳，软碱，给电子较强；甘是阴阳反复，交界碱适中，给电子一般；酸为阴中之阳，交界碱偏软，给电子较强；咸是阴中之阴，硬碱，给电子较弱。

结合现代医学，人体80%是由水组成，人体在受到辐射的过程中，射线的照射辐射引起水辐射解反应，产生自由基，主要有·OH、eaq-、O2-、H2O2、HO2等[24]，使人体得到富余的电子，而从以上数十种具有辐射防护作用的中药来看，基本为性温、平，味辛、甘，从其宏观化学成分的角度解释，即是软酸硬碱，接受电子能力较强，给电子较弱，这可以认为是还原剂，在运用到人体起治疗作用的过程中，还原辐射产生的氧自由基以及氧化物，使人体电荷平衡，从而达到辐射防护的作用。这不但与西医辐射防护药中清除自由基、抗氧化作用相对应，观察其性温（温经通络、回阳救逆），味辛（能散、能行）、甘（能补、能和、能缓），也与传统中医健脾和胃、滋补肝肾等防辐射原则相呼应。

4 寒性药的辐射防护作用

4.1 南沙参

南沙参微寒，味苦。杨氏等[25]实验表明，南沙参可提高6.0 Gy 60Co γ射线全身低剂量均间断照射小鼠106 d存活率，增加谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性，清除辐射过程中的脂质过氧化物（LPO），间接抑制过氧化分解产物对组织和器官的损伤，对亚慢性受照损伤的小鼠具有明显的保护作用。

4.2 柴胡

柴胡性微寒，味辛、苦。实验表明，柴胡多糖对辐射损伤的小鼠具有非常显著的保护作用和增强免疫的效果[26]。

4.3 茜草

茜草性微寒，味苦。研究表明，茜草对受照小鼠的造血组织有一定的保护和促进作用，表现为脾重量增加，外周血白细胞数明显增加[27]。

4.4 积雪草

积雪草性寒，味辛、苦。Arora等[28]研究发现，积雪草提取物100 mg/kg可明显缓解接受2 Gy低剂量离子辐射小鼠所产生的体质量减轻和反胃症状；另外，口服该提取物对接受8 Gy亚致死剂量的60Co γ射线照射的小鼠也具有类似的保护效果。Gupta等[29]报道了积雪草还可以减轻γ-辐射和氯化镉产生的组合毒性。

4.5 芦荟

芦荟性寒，味苦。马氏等[30]观察芦荟多糖对同样接受辐射的正常细胞株和肿瘤细胞株的防护作用，结果显示两者作用存在差异，芦荟多糖对正常细胞株有显著的辐射防护作用。

4.6 虎杖

虎杖性微寒，味苦。研究显示，虎杖的提取物白藜芦醇能抑制辐射诱导的小鼠脾细胞的凋亡，具有抗辐射损伤的作用[31]。

一方面，中医学认为放射线属“火热毒邪”，作用于人体能使热毒过盛，津液受损，进而灼津烁血，伤阴耗气，导致气血损伤、脾胃失调、肝肾亏损等，因此，治宜清热解毒、养阴生津、凉补气血、健脾和胃、滋补肝肾等[32]。从这个角度来说，寒性药显著的抗辐射效果毋庸置疑。另一方面，总结以上具有辐射防护作用的微寒性或寒性药，从中药成分酸碱本质的角度考虑，性微寒，味苦、辛，其中寒为硬酸，而苦为软碱，辛偏硬碱，虽然较温性药还原能力差一点，但总体来看硬酸偏软碱，根据前线轨道理论，离子键成分较多，即是有较多的可以游离的离子，但性温味甘的药里离子键较之少[33]。这样一来游离的离子较多，因此更能有效利用以增加消除自由基的机率，其结果也达到了辐射防护的目的。

因此，总结以上我们可以提出，由于射线带有能量，从化学反应的本质是电子转移的角度来看，在筛选抗辐射药物时，受电子能力较强的或者受电子能力较弱但其化学键的离子性较强的药物均应纳入考虑的范围，也即是性温，味甘、辛的药物，或性微寒，味辛、苦的药物。同时这也对应了中医治疗辐射损伤的原则，因为通常的温性或微寒性的辛味药、甘味药、苦味药都具有发散行血、补虚和中、清热燥湿、凉补生津的功效。

5 小结

目前，对中药抗辐射机制的研究，大多是从西医的角度来解释，即某一类化学成分，然而，用中医药的观点来看待以上药物辐射防护的机制仍然很少。本文一方面将中药的药性与西药理论中量子化学、定量构效关系（Hansch）等理论结合起来，使中医药理论更具科学性；另一方面，宏观地揭示了这些药物在辐射防护过程中电子转移的本质，为更多具有辐射防护活性的药物研究提供一些新思路。利用以上规律，我们可以在更多天然产物中筛选出更多具有辐射防护活性的药物，但由于分子生物学、实验技术等发展的限制，在验证中药抗辐射的机理研究上面仍然存在一些缺陷，抗辐射药物的研究依然任重道远。

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（收稿日期：2011-07-08，编辑：梅智胜）

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