中医现代化的基础理论与临床实践
人类认识自然、适应自然、利用自然的能力也在创新和成长。从古代人的言传身教、结绳记事，到东西方语言的成熟，造纸和凸版印刷技术的发展和应用，人类的知识、文化和技术在很长一段时间内得到了更加准确的传播；随着现代计算机和网络的发展和应用，全人类丰富多彩的文化知识和科技信息几乎被“一网打尽”。
在过去的一两百年里，人类在哲学、数学、科学、文化、天文和科技方面都取得了飞速的进步。辩证唯物主义是科学世界观产生的条件。人类对生命的认识也进入了分子层面。1912年，X射线结晶学开始发展，应用于确定一系列有机化合物的晶体结构，后发展到确定蛋白质的晶体结构。1953中DNA晶体结构的确定及其双螺旋结构模型的提出，使医学研究进入了分子水平。从(生物)物理和(生物)化学定律出发，人类对生命本质的认识螺旋上升到亚分子和原子水平，接近了对生命本质认识的极限。
生命形式丰富多彩，但其表现形式背后都有* * *相同的分子模型和原理。从细菌到人类，在分子层面有很多相似之处:都是用相同的积木来构建大分子，都遵循相同的遗传规则，即遗传信息通过核糖核酸(﹝mRNA﹞)从DNA传递到蛋白质，以三磷酸腺苷(ATP)为能量载体。确定DNA中的核苷酸序列，确定病毒、细胞和许多生物体的基因组以及人类基因组，克隆技术，基因治疗的发展和应用，阐明代谢控制机制，阐明膜转运和转化过程，揭示蛋白质构象与其生物活性的关系，代谢和能量的产生和储存，遗传信息的表达和精细调控，分子生物学中信息的相互作用，构象、调控和代谢，生理和病理过程， 分子疾病(如镰状细胞性贫血)的发现和发展，以及对药物作用机制的诸多研究，极大地丰富了分子水平的医学研究和人类对生命的认识。 分子医学也深入到今天的临床诊疗中。酶分子、抗原和抗体的测定是衡量一个病人是否有疾病的快速、准确、重要的指标(如心肌酶、转氨酶、肝炎抗原和抗体等)。)，并进一步为合理使用、研究和设计新药提供依据。疾病的分子机制和早期诊断正在发展和完善。细胞的发育和分化、特化组织和器官的形成、记忆的机制、肿瘤和艾滋病的机制和诊断、生命的分子基础，也为探索生命的本质和新的挑战性课题提供了分子平台。生命形式从厌氧生物向有氧生物的转变是生物进化的重要一步，因为有氧代谢(阳)从葡萄糖产生的能量比无氧代谢(阴)产生的能量高18倍。脊椎动物进化出两种进食机制:循环系统和携氧分子(如血红蛋白和肌红蛋白)。血红蛋白是由血红素基团和铁原子组成的具有携氧功能的单位。血红素中的铁原子可以处于两种不同的氧化态:亚铁(+2价，负)或三价铁(+3价，正)，对应的血红蛋白称为氧结合亚铁非极性核心或极性核心高铁血红蛋白。血红蛋白还可以携带H+和NO，受H+、CO2、NO和有机磷的调节，不仅通过蛋白质变构作用调节其与氧的结合。变构相互作用发生在蛋白质中，在生物系统中起着控制和整合分子事件的关键作用，具有开关、时差和控制反应方向的功能。H+、CO2和NO促进氧的去除。这些调节分子与血红蛋白的不同部分结合，不同部分通过蛋白质四级构象的变化相互沟通。两个或多个肽链之间的接触面积可以增大或减小，构象变化可以在两个蛋白质亚单位之间转移。因此，蛋白质的功能特性使其对环境中的某些特定分子敏感。在生物分子的进化中，出现了一种可以感受环境信息的生物大分子。血红蛋白是目前了解最清楚的变构蛋白，它至少表现出三种已知的变构效应:①血红蛋白与氧结合的合作型表现为氧结合曲线的S形；②H+、CO2和NO能促进氧脱离血红蛋白，其生理意义在于使代谢活跃的组织释放更多的氧。③血红蛋白对氧的亲和力也受2，3-二磷酸甘油酸(DPG)调节。血红蛋白的变构性质从何而来？然后呢。亚基之间的相互作用。t型四级结构对氧的亲和力低(阴性)，R型四级结构对氧的亲和力高(阳性)。DPG、H+、CO2和NO都通过稳定T型来降低氧亲和力。
酶是生物系统中的催化剂，都是蛋白质。酶具有高度的特异性和很强的催化能力。通过降低化学反应的活化能，可以使反应速度至少提高107倍，但不改变化学平衡。酶可被特定的小分子或离子抑制，表现为可逆(竞争性)和不可逆(非竞争性)抑制。生物体系中可逆反应分子间的相互作用源于静电键、氢键和范德华引力。水作为一种介质对这些相互作用有着重要的影响。水的重要特征在于它的极性，它不仅是氢供体，也是氢受体和水的粘结性。静电因素、几何因素(底物构象变化)和适当诱导的实验结果表明，这两个因素至少使催化作用加速了3600倍。然而，pH和温度对催化反应有明显的影响。氢键或静电荷的键能约为3-7千卡/摩尔，范德华键能约为1千卡/摩尔，分子在室温(22℃)下的平均热能为0.6千卡/摩尔。显然，温度对分子的键能有很大的影响。氢键的重要特征是它的方向性。底物和酶结合的高亲和力和特异性是由于氢键提供的精确方向。当存在立体互补时，范德华键的相互作用起着重要的作用。酶对底物的识别是酶活性位点构象变化的动态过程。有些酶自发解离成由其氨基酸序列决定的独特三维构象，同时获得所有酶的活性；一些酶被酶原(阳性)切割形成具有活性构象的酶(阴性)。控制止血机制的血凝反应是一系列酶原激活步骤，伴随着分步反应放大效应。显然，组织和细胞酶的活性必须精确地控制在适当的位置、时间和大小。生物膜也是由蛋白质和脂类组成的有机集合体。该膜是高度选择性和半渗透性的，这使得细胞与其环境相对隔离。膜控制细胞与周围环境的信息交换，利用其分子泵或受体感受外界环境的变化或刺激，膜产生化学或电信号进行反应。因此，细胞膜在生物交流中起着核心作用。不对称膜内部具有流动性。温度可以通过影响饱和与不饱和脂肪酸的组成比例和胆固醇含量来影响膜的流动性。膜的流动性是膜蛋白嵌入膜的基础，也是膜蛋白构象和功能变化的基础。太阳(光)是万物生长的能量来源。为了生存、生长或分化，细胞需要从环境中吸收能量并合成大分子。生物系统中最重要的两个能量转换过程是光合作用和氧化磷酸化，分别由叶绿体和线粒体膜系统进行，膜中含有高度有序的酶和其他蛋白质。这些活跃的反应过程是由许多高度整合、相互交织、精确控制的生化反应来进行和完成的，这些反应总被称为代谢。即使是细菌这样简单的生物，也至少有上千种化学反应。许多最重要的代谢反应过程已被阐明，但其调节机制尚不清楚。生物代谢经历漫长的自然选择，反应的设计非常准确高效，有很多相似之处。胞外发酵的发现推翻了发酵绝对离不开活细胞的教条。它打开了现代生物化学的大门，新陈代谢可以用化学来研究。细胞色素C在植物、真核生物和动物细胞的线粒体呼吸链中的构象是相似的。
在代谢中，反应过程(数)或步骤很多，但体现的类型很少，如氧化(正)或还原(负)。自由能是一个用来描述新陈代谢的热力学概念，是一个系统在标准状态(恒温恒压)下做有用功能力的度量。系统是一定范围内的物质(阴)，宇宙其余部分称为环境(阳)。热力学第一定律定义为能量守恒，即系统及其周围环境的总能量是一个常数。其重要特点是系统的能量变化只取决于初态和终态，与转化方式无关。它不能预测反应是否会自发进行。热力学函数的熵是系统随机性或无序性的量度。热力学第二定律指出，只有当系统和环境的熵之和增加时，过程才能自发进行。反应的标准自由能变化(？g)取决于反应物的性质及其浓度。千卡是能量的单位(一卡等于将1克水的温度从14.5℃升高到15.5℃所需的热量)。1只有什么时候？当g为负时，反应可以自发进行；2如果？g为零，则系统处于平衡状态，不会发生净变化；3如果？如果g为正，反应不能自发进行，需要输入自由能来促进反应。一系列反应的总自由能变化等于每一步的自由能变化之和。一个热力学上不利的反应可以被一个热力学上有利的反应促进，比如中间体和* * * *的偶联。活性生物(阴)需要从外界(阳)不断输入自由能，其载体是ATP，具有细胞分子运动的机械功、分子和离子的主动转运、其他生物分子的合成三大功能。这些自由能来自环境，这些运动和合成过程使生物系统远离平衡。在典型的细胞环境中，ATP完全水解释放的自由能约为12 kcal/mol。ATP是自由能的主要直接供体，转化率高，而不是其储存形式。只有当ATP被ADP不断再生时，分子运动、主动转运、信号放大、生物合成和分解才能发生。ATP-ADP循环是生物系统能量转化的基本方式，正常细胞的ATP/ADP比值维持在~ 500的较高水平。然而，一个ATP的水解可以使偶联反应的平衡移动108倍，或者n个ATP分子的水解可以使偶联反应(或反应序列)的平衡移动增加108n倍。因此，只要热力学不利的反应序列与足够数量的ATP分子的水解相结合，它就可以转变成热力学有利的反应。在有氧生物中，燃料(营养物质)被氧化合成ATP，线粒体内膜上NADH电子载体传递链式反应的电子最终传递给氧受体。随着这种电子流，ADP和Pi形成ATP，称为氧化磷酸化。NADPH是还原过程中的主要电子供体。碳水化合物葡萄糖的完全氧化可产生36个ATP，消耗12个氧原子。当P:O比为3时，热力学效率为38%，即在合成过程中消耗了62%的热力学。氧化磷酸化的速率取决于对ATP的需求，ADP水平对其速率的调节称为呼吸控制。最简单的细菌细胞也有成千上万个独立的反应。显然，这些交织在一起的整合反应必须受到精确的调节，而新陈代谢的调节必须是灵活的，即能够适应外界环境的变化。代谢调控中的一个重要手段是控制酶的数量(或浓度)和质量(或活性)，包括酶的合成或降解速率的控制、催化活性的控制、可逆变构结构的控制、反馈控制、化合价修饰的调节控制。代谢的一个重要原理是生物合成(正)和降解(负)的途径总是不同的，细胞代谢的调节性和灵活性也是被区域化分开的。新陈代谢的很多反应都是由细胞内部的能量状态控制的，能量电荷是能量状态的一个指标，定义为{[ATP]+&；frac 12；[ADP]}/{[ATP]+[ADP]+[AMP]}，其值介于0和1之间。实验表明，高能电荷抑制ATP产生的途径，促进ATP利用的途径(合成大分子代谢增加)。大多数细胞的能荷在0.85-0.95之间。万物生长在太阳上，“天人合一”表现为宇宙中物质和能量的运动，即生命中能量的运动、反应方式和调节；其分子基础是生命中光、电、水、气通过食物链的变化和运动。生物系统中最重要的两个能量转换过程是光合作用和氧化磷酸化，分别由叶绿体和线粒体膜系统进行。叶绿体通过光合作用将光能转化为化学能，线粒体通过呼吸作用将营养转化为ATP，形成过程发生在电子通过电子传递链从NADH或FADH2转移到氧气的过程中。每个NADH被氧化生成三个ATP分子，而每个FADH2被氧化生成两个ATP分子，电子最终被氧气接受生成水。电子在电子传递链过程中释放的能量，通过内膜转化为具有H+浓度的势能，驱动氧化磷酸化和光合磷酸化合成ATP，这是生物体可以直接利用的能量。物质是不灭的，物质和能量既不会被创造，也不会被消灭，只是在不同的体系和形态中转化。阴阳应该是一样的，既不创造也不毁灭，只是在不同的体系和形态中转化。它来源于自然，又归于自然，在分子基础上，“天人合一”形成“人与自然的统一或一致”。
人类对生命本质认识的逐步发展，微生物学、生物化学、生理学、病理学、遗传学等学科的发展以及许多核心途径的阐明，其实都是许多代人不断努力和艰苦奋斗的结果。大麻是世界上最古老的植物药，在中药中的应用已有近5000年的历史，在《神农本草》中就有记载。只是在最近50年，人们对大麻的认识才在它的化学、药学、临床药效学等方面有了详细的研究和了解。从植物外源性大麻(THC)主要药理成分的分离、纯化、鉴定和应用，到合成药物的制造，再到人体内源性大麻成分存在的发现，以及大麻药理成分详细受体作用途径和机制的揭示，大麻受体与腺苷酸环化酶的关系，与G蛋白的结合，大麻受体的克隆和纯化，受体拮抗剂的发现和开发， 大麻受体基因动物的研究表明，大麻肝脏中主要成分的代谢产物比植物来源的大麻更有效，这使人们对大麻有了更多的了解，也提示和证实了各种器官和组织之间的协同或拮抗作用。 神经内分泌系统的存在也揭示了系统调节的复杂性和精确性。
曾几何时，在中华大地上，中医诊疗技术是防治疾病的唯一基础理论和临床实践方法，中草药是防治疾病的唯一或主要资源。西医的发展和完善不是一日之功；几百年前中医和西医几乎处于同一水平；黄帝和历代名医，即勤快又敏感，有所发现；敢于求索，但能创新；当你不知道它的解或它的意义时，你有勇气去听它的方式，它的理论，它的原因和它的形状。中医也需要与时俱进，发展完善，吸收消化应用一切现代先进的科学理论和技术；现代医学在细胞和分子水平发展最为迅速，是现代医学基础理论和临床实践的核心发展部分。中医基础理论的核心是“阴阳”，即系统与环境的相互作用和运动规律。现代中医的阴阳学说需要在现代科学技术的基础上发展和完善，宏观整体的发展要建立在局部微观基础的发展上，即整个体系要建立在各个局部的物质基础上；否则，没有坚实的物质基础的整体建筑将是空中楼阁。现代科学理论和技术为中医基础理论和临床实践提供了丰富的营养和知识、发展源泉和动力，可供中医借鉴。中医要用现代科学技术武装、发展、提高。
阴阳理论在世界现代医学中的应用也在不断扩大。据调查，超过50%的美国医生认为阴阳学说将应用于科研、教学和临床。通过PubMed*可以检索到很多主题词为“阴阳”的文章，显示了阴阳学说在西医各个层面的初步应用。在分子水平上可分为:例如以“阴阳转录因子”命名的基因表达调控、氧化还原反应、蛋白质磷酸化、蛋白质修饰、糖基化、视神经的锌指蛋白、血管紧张素、几丁质酶、p73启动子、生长因子、细胞因子、趋化因子、凋亡、肿瘤坏死因子和组蛋白去乙酰化酶(Sirtuins，见图65438)。过敏性炎症反应、G蛋白受体激酶、蛋白磷酸酯酶、雄性生殖细胞激酶、生物标志物、前列腺素、蛋白质构象与功能、过氧化物歧化酶功能、肌动蛋白；在细胞水平上有:细胞分化、细胞发育、细胞周期、胚胎发育、肠上皮细胞和肝肿瘤细胞的基因表达、组织相容性抗原决定簇的鉴定、线粒体功能、药物作用、药效学试验、药物基因组学分析、雌性激素调控、染色体和性激素、遗传、性别分化、基因组理论的应用；在组织器官层面，有:免疫、肿瘤、心血管、心脏功能、冠心病、糖尿病、肾病、干扰素、炎症和自身免疫性疾病、偏头痛、疼痛、衰老、系统性红斑狼疮、月经周期、迷走神经交感神经和心脏功能、针刺功能。说明“阴阳学说”已经走向世界，正在被越来越多的现代西医应用于各个领域、各个层面。从基础研究到临床实践，应用“阴阳学说”揭示、解释和认识分子运动和疾病的规律和规律。
图1:引自《科学》2007，317: 461中Andrew Dillin和Jeffery W. Kelly的《Sirtuins的阴(Yin)-阳(Yang)》。
根据前述，人类对事物本质认识的发展过程包括现代人类对宇宙、宏观、微观、生命在器官组织分子水平上的认识，对中医基础理论核心阴阳学说的解读延伸到:阳/阴、外/内、正/负、环境/人体、高温/低温、高氧/缺氧、气/水、酸/碱、菌/水。蛋白质/mRNA、mRNA/DNA、起始码/终止码、受体/效应子、ATP/ADP、ADP/AMP、cAMP/cGMP、底物/产物、合成/分解、氧化/还原、激活/抑制、酶激活剂/磷酸酶、磷酸化/去磷酸化、收缩/松弛、免疫增强/免疫降低。在上述中医阴阳发展理论的基础上，应用现代科学理论和技术发展和完善中医。本文对中西医学进行了简要的回顾、总结、比较和展望，希望能对中医的现代化和提高有所贡献。
*注:PubMed是美国国家医学图书馆(NLM)下属的国家生物技术信息中心(NCBI)开发的生物医学文献检索系统，位于美国国立卫生研究院(NIH)的检索平台上。该系统检索了包括MEDLINE在内的1950以来全球70多个国家4300多篇主要生物医学文献的书目索引摘要数据库，并提供部分全文链接服务。
参考文献:(正在整理参考文献、图表)