中医五行学说的分子生克机制初探*

孙　雷，彭　欣，秦　林（山东中医药大学基础医学院，山东省济南市长清区大学科技园，济南250355）

中医五行学说的分子生克机制初探*

孙雷，彭欣，秦林
（山东中医药大学基础医学院，山东省济南市长清区大学科技园，济南250355）

现代生物学的理论与方法日益为传统中医学研究所用。探讨中医五行学说中生物大分子五行生克机制，揭示生物大分子与机体脏腑组织器官之间的内在联系，可为指导临床诊断与治疗提供一定的理论依据。通过运用中医五行原理，结合分子生物学的中心法则和生化的分子代谢原理，并结合国内外最新研究成果，初步发现生物大分子的中医五行配属为DNA属肾水，RNA与肝木相配，蛋白质配心火，糖类为脾土，脂类属肺金。大分子之间不仅存在已知的DNA衍生RNA、RNA衍生蛋白质、蛋白质衍生糖和糖衍生脂类之直线关系，而且存在着与机体五行五脏相关的“相生、相克”之循环关系。

中医五行；生物大分子；关系；相生；相克

五行是中国传统文化的要素，作为朴素的哲学思想在社会发展中起到了重要作用。中医药学的发展巧妙地体现并运用了五行的思想，从人体的整体宏观性出发，建立了中医理论和诊疗体系。现代生物科学研究在微观领域取得了显著的成就，不断为医学发展提供动力。运用五行简要形象的哲学方法，概括和提炼现代生物学中蕴含着的复杂的关联性特征，分析生物大分子之间的相互关系，将有助于认识中医学五行学说的分子内涵，既可以指导生物科学的发展，也能促进中医药学与现代生物学的交融。

中医五行学说，是指利用“金、木、水、火、土”五种物质属性的抽象概念，对人体脏腑组织进行归类，并用以说明脏腑组织的相互滋生、相互制约的运动规律和脏腑组织与外界环境的关系。由于中医五行学说是经典中医理论体系的核心内容，自古以来均为历代医家所重视，研究至今不衰［1-4］。生物五大分子是指DNA、RNA、蛋白质、糖和脂肪，五大分子不仅是组成生命的最基本物质，也是日常食物的主要营养成分。尤其值得关注的是，其分子性能和分子之间的关系，与中医五行学说有诸多相似之处。笔者研究发现，五行学说不仅可以用来认识脏腑以及脏腑之间、脏腑与体表组织、脏腑与天象四时、饮食五味之间的关系，也能用来认识生物分子之间、以及分子与中医脏腑之间的关系，是认识诸多事物之间关系的桥梁。而认识脏腑五行与生物五大分子的关系，将进一步为指导临床合理饮食、正确用药，以提高养生保健和防治疾病的水平，提供进一步的理论依据。因此，具有重要的理论和实用价值。

鉴于上述意义，笔者运用中医五行原理，结合分子生物学的中心法则和生物化学的代谢原理，以及国内外最新研究成果，初步分析归纳了中医五行学说的分子基础。期待与学界同仁的交流。

1　生物大分子的五行属性与其相生关系

1.1肾水与DNA中医五行学说认为，“水曰润下”，其性沉静、闭藏、下行，在机体脏腑中与肾相对应。作为生物分子之DNA，其结构序列稳定，有静谧之水象。一方面，DNA两条单链通过碱基互补配对，牢固地结合在一起。同时，双螺旋碱基对间存在纵向的相互作用力，即碱基堆积作用，是稳定DNA结构的最重要因素。另外，带负电的磷酸基团均处于双螺旋外侧，减少了双链间的静电斥力，也增强了DNA双螺旋结构的稳定。

不仅如此，从生理特征而言，中医之肾为“先天之本，水火之宅，阴阳之根”，肾阴肾阳互根互补，须臾不得分离。而生物大分子之DNA，随先天而来，其双螺旋结构主要有3个特点：其一，由两条反向平行的单链沿中心纵轴缠绕而成。第二，亲水与疏水分子的排位内外有序。其中，脱氧核糖和磷酸为亲水分子，位于双螺旋的外表面；而作为疏水分子之碱基，则位于双螺旋的内部。第三，氢键配对相依互补。DNA的两条单链上的碱基，依照特定配对原则，A与T、G与C形成氢键配对，彼此不离不弃。上述内容构成了DNA之“反向、内外”以及“相依互补，须臾不得分离”的阴阳特征。因此，DNA与肾之生理属性相似。

从功能而言，肾藏先天之精，具有主生殖和促生长发育之用。而作为遗传物质之DNA，代代相传，实为肾藏之精的主要物质基础。一方面，DNA的稳定性结构特点，为肾的“封藏”功能提供了重要保证。其次，DNA通过半保留复制，实现了遗传信息的准确而稳定的传递，保证了物种的繁衍。第三，DNA分子承载着基因信息，后者蕴藏有生命体生长、发育、衰老的奥秘。实验研究已证实，DNA的损伤若累及生殖细胞，能导致先天不足的遗传疾病，并且DNA的损伤也与衰老密切相关［5］。因此，DNA的功能与肾藏精的功能也是相似的。

1.2肝木与RNA中医五行理论中之“木曰曲直”，是指树木的枝干可曲可直，而肝与之相似，故“肝归属于木”。生物分子中，RNA为单链结构，但其单链的不同局部序列间有碱基互补性，可形成局部双链区，而互补序列间的RNA突出为一个单链的“环”，并与局部双链区的“茎”相连接，此结构也称为“茎环结构”。这种结构有屈有伸，与“木曰曲直”的特性类同。

更为重要的是，按照分子生物学的中心法则，细胞以DNA为模板经转录而得到RNA（包括mRNA），再以mRNA为模板翻译获得蛋白质。mRNA处于DNA与蛋白质之间，虽然不直接发挥生物功能，但能承上启下，类似于肝木“舒畅调达”之特征。

从五行相生关系而言，“水能生木”。属于肾水之DNA与属于肝木之RNA，依照中心法则，在生理上实现了“DNA生RNA”，体现了“肝肾同源”之关系。同时，《医宗必读》有“东方之木，无虚不可补，补肾即所以补肝；北方之水，无实不可泻，泻肝即所以泻肾”之中医治则，而细胞中RNA含量的调节体现了该原则。一方面，中药可加强DNA转录，使RNA合成增加，实现“补肾即补肝”。例如，淫羊藿苷可改变去卵巢大鼠或皮质酮大鼠的骨髓干细胞的基因表达谱，增加成骨作用［6］。另一方面，基因（DNA）的异常转录可导致RNA过量，细胞功能因之异常；“促进靶RNA的降解”即有“泻肝即泻肾”之意，而RNA干扰为目前减灭细胞特异RNA的研究技术［7］。

1.3心火与蛋白质中医五行中“木能生火”，而“火曰炎上”，在脏为心，具有活跃的特点。依照中心法则，细胞遗传信息的流向为“DNA到RNA，RNA到蛋白质”，这与五行“水生木，木生火”之流向相同，即属于肾水之DNA经由属于肝木之mRNA翻译出蛋白质。因此推测，蛋白质应为“心火”之位。

与DNA的稳定静态相对，蛋白质分子在细胞中是变化的、活跃的、动态的。一方面，在变化的内外环境中，细胞表达的蛋白质的种类和数量不停地变化。另一方面，蛋白质的活性状态也在变化之中，受变构、前体肽段的切除和化学集团修饰等因素的调控影响。因此，蛋白质属“心火”。

从生理功能而言，“心主血脉”。生物学认为，血液的重要功能为运送氧气，而完成此任务的即是红细胞中的血红蛋白（属于蛋白质之一）。由于成熟红细胞没有细胞核，因此红细胞不具备有核细胞的复杂的生物学功能，而主要作为血红蛋白的运输载体，携带血红蛋白在循环系统周而复始地完成“装”、“卸”氧气的动作。可以认为，血红蛋白在“心主血脉”中担负着重要使命。

不仅如此，《素问·调经论》说：“心藏神。”《素问·灵兰秘典论》记载：“心者，君主之官也，神明出焉。”“故主明则下安，以此养生则寿……主不明则十二官危，使道闭塞而不通，形乃大伤，以此养生则殃。”“心主神明”，既包括主宰生命活动、并在调节脏腑功能中居主导地位的广义之神；也包括精神、意识、思维、情志等狭义之神。故《灵枢·邪客》曰：“心者，五脏六腑之大主也，精神之所舍也。”《灵枢·本神》也谓：“所以任物者为之心。”

蛋白质执行着体内诸多重要的生理活动，并参与调节各种生理功能，与心主“广义之神”的意义相类似。例如，酶催化代谢反应；抗体执行机体防御功能；肌球蛋白、肌动蛋白实现肌肉收缩；纤维蛋白参与血液凝固；脂蛋白、运铁蛋白等参与物质运输；血红蛋白携带、运送氧气；白蛋白调节渗透压、维持体液平衡；激素（多为蛋白质或氨基酸衍生物）调控多种生理功能等。

现代医学的进一步研究，也为心主“狭义之神”提供了蛋白质的证据。在神经系统的病变中，可以观察到蛋白质的异常髓样聚集，患者表现出行为的紊乱、甚至痴呆。近半个世纪来，朊病毒已被证实为重要病因，其机制为朊病毒蛋白诱导机体正常蛋白构象改变而实现。

1.4脾土与糖生化理论认为，在长时间饥饿的情况下，机体需由非糖前体自行合成葡萄糖，启动糖异生过程。糖是生物体主要的能源物质，因此可以讲，糖为中医之土为“万物之母”、“后天之本”之说，提供了分子基础。

汉代张仲景在其《伤寒论》中有“药后啜稀粥”以保护脾胃的服食方法；而大枣味甘，主入脾经，也常在《伤寒论》的方剂配伍中，发挥健脾补中之作用［8-9］。现代研究发现，服用大枣多糖后，仓鼠胃肠传输时间变短，粪便湿度增加，每日氨排出量降低，胃肠微环境改善［10］。

从五行相生来讲，“火生土”。虽然蛋白质分子自身并不直接参与能量代谢，但是蛋白质可降解为氨基酸，部分氨基酸为生糖氨基酸，可异生为能量物质糖。因此蛋白质的糖异生过程，即为“火生土”之过程。

1.5肺金与脂肪中医五行学说认为，“金曰从革”，具有肃降、收敛之性，在脏为肺。而生物大分子之脂类，具有敛降、浓缩之性；脂类为细胞膜的重要组成部分，其脂双层结构形成细胞之“皮毛”，也与肺金主皮毛相对应。正常生理条件下，碳水化合物在体内易转化为脂类，参与构成生物体中的细胞膜，有“糖生脂，土生金”之相生关系；而中医学有“脾为生痰之源，肺为储痰之器”的病理认识，意思是指过度摄入糖类，会因产生过多的脂类，而导致肥胖，“胖者多痰”又易引发肺脏相关的病证。“糖生脂，土生金”属于正常的相生关系，而过度相生则会产生疾病。

根据现代分子生物学理论，DNA是由脱氧核苷酸通过磷酸二酯键聚合而成，即在DNA中，磷酸集团分别以两个酯键连接两个核苷；而脂类分子的合成也依赖以酯键。因此，两种分子有极为密切的关系，也体现了“金水相生”的关系。

2　生物大分子的五行相克

五行相生相克是自然界之大法。上述分子五行特征和相生关系的探讨，为分子之间相克关系之认识，提供了理论前提。

2.1蛋白质克脂肪依据五行“火克金”理论，属于火之蛋白质，能克制属于金之脂肪。众所周知，脂肪酶能催化脂肪的分解，而酶的本质即为蛋白质。但是，与分解糖和核酸的结合酶不同，脂肪酶的催化活性仅决定于它的蛋白质多肽链，不需要辅助因子，又称为“单纯酶”。而分解糖、核酸的酶之活性需要辅助因子（如金属离子），故其酶称为结合酶；结合酶若失去辅助因子则毫无催化活性。因此，可以认为单纯酶（蛋白质）降解脂肪，应属于火克金范围。

2.2脂肪克RNA根据“金克木”的理论，脂肪能够阻碍RNA之转录。Joo等［11］应用基因芯片技术，在高脂肪饲料饲喂大鼠的脂肪组织中，查找转录出现变化的基因。结果发现了数十个变化的基因，其转录改变大多为降低，以在褐色脂肪组织中尤甚，90%以上的基因转录水平下降，提示脂肪抑制了基因转录。

2.3RNA克糖五行理论认为“木克土”，而以本文的认识推理，属于肝木之“RNA”能制约脾土之“糖”。现代实验研究也已证实，RNA可改善高糖诱导的细胞损害［12-13］，为RNA克糖的理论提供了一定依据。

2.4糖克DNA如前所述，DNA对应于肾水，糖配属于脾土。按“土克水”的五行理论，应为“糖克DNA”。现代生物学研究证实，糖与DNA可发生非酶促反应，形成晚期糖基化终末产物［14］。而该类糖代谢产物可改变遗传物质DNA的结构和功能。如在卵母细胞的分裂过程中，晚期糖基化终末产物影响细胞的正常分裂，损伤遗传物质DNA，从而干扰了遗传信息的精确传递［15］。同时，晚期糖基化终末产物与衰老进程有关，也与衰老相关疾病（如神经退行性疾病、糖尿病的心血管并发症和结缔组织病）有关［16］。此与中医认为的“肾气亏虚是早衰的根本原因”之认识不谋而合。

2.5DNA克蛋白质如前所述，DNA属水，蛋白质为火。从生物大分子间的关系理解，虽然DNA中包含了形成蛋白质的基因信息，基因信息进一步表达即可得到蛋白质。但是，基因组中各个基因信息能否表达而得到蛋白质，则受基因表达调控机制的决定。如随着环境的变化，不同的信号转导途径被激活，可以改变基因之表达谱，从而调控蛋白质的形成［17］。因此，DNA与蛋白质之间可以归于“水克火”之相克范畴。

虽然，本研究对于生物大分子五行相克关系的认识是初步的，还有待于进一步完善，但是上述认识已基本具备了“分子五行相克”之雏型。

3　分子五行生克机制的研究意义

3.1揭示生物大分子与脏腑组织之间的有机联系

作为机体脏器组织的重要组成部分，生物大分子与脏腑组织之间有着密切的关系，现代临床和基础研究已证实，许多脏腑经络的疾病均与生物分子异常有关［18］。因此，探讨五行学说的分子生克机制，不仅有利于揭示生物大分子与脏腑组织之间的有机联系，使中医基础理论的脏腑五行关系认识，进入微观分子水平，也有助于认识健康和疾病的分子本质，指导临床，防治疾病。见表1。

表1　五脏（五行）与宏观组织和微观分子的关系表

3.2揭示分子之间的生克制化机制中心法则揭示了生物体的DNA与RNA、蛋白质的衍生关系；物质代谢理论揭示了从蛋白质到糖，再至脂肪的衍生关系。但是，以上关系还属于简单的直线关系。本研究在上述理论认识的基础上，结合中医五行理论，进一步探讨了分子之间相互的循环关系，揭示了蛋白质、糖、脂肪、DNA、RNA生物五大分子之间“生我”、“我生”的相生关系，和“克我”、“我克”的相克关系。正如《类经图冀》所言：“造化之机，不可无生，亦不可无制，无生则发育无由，无制则亢而为害。”正是分子之间的五行生克制化机制，才有可能构成完整的反馈调节，从而保持动态的稳定平衡。

3.3指导临床合理饮食与用药，调整脏腑协调关系现代研究已证实蛋白质、糖、脂肪和核酸（包括DNA及RNA）等生物大分子，不仅是生命的最基本物质之一，也是日常食物的主要营养成分。近几年最新研究还发现，蛋白质、糖、脂类与临床中药也有密切的关系，是中药性能的重要物质基础之一［19-21］。因此，全面认识生物大分子之间五行相生相克关系，将有助于指导临床运用五行原理，根据“虚则补其母，实则泻其子”以及“抑强扶弱”等治疗原则，运用分子五行理论，合理调节饮食结构，正确进行用药配伍，以恢复和调整脏腑之间的正常的协调关系，进一步提高健康养生和疾病防治水平。这与近年来提倡的“运用五行原理进行合理养生”的思路是一致的［22］。

3.4促进传统中医药理论与现代分子生物学理论的有机融合阴阳五行作为认识世界的哲学思想和理论，不仅蕴含于中医学理论中，也体现于现代生物学理论中，并成为两种理论体系有机融合的纽带。鉴于《分子生物学》课程已是多数高等中医院校学生学习现代医学科学知识的重要基础课程［23-24］，充分挖掘中医学中的分子内涵，也将会提高学生的学习积极性，提高中医学的认识水平。

［1］张维耀.中医学与阴阳五行学说（一）［J］.天津中医药，2004，21（5）:387-390.

［2］张维耀.中医学与阴阳五行学说（二）［J］.天津中医药，2004，21（6）:482-485.

［3］刘春香，徐振中，于洁，等.浅谈五行学说与五脏相关论的关系［J］.天津中医药，2010，27（1）:41-42.

［4］王正山，张其成.五行生克内涵辨析［J］.天津中医药大学学报，2014，33（5）:257-260.

［5］Soares JP，Cortinhas A，Bento T，et al.Aging and DNA damage in humans:a meta-analysis study［J］.Aging（Albany NY），2014，6（6）:432-439.

［6］Bian Q，Huang JH，Liu SF，et al.Different molecular targets of icarrin on bMSCs in CORT and OVX-rats［J］.Front Biosci （Elite ED），2012，4:1224-1236.

［7］Casgtrl SE，Martienssen RA.RNA interference in the nucleus:roles for small RNAs in transcription，epigenetics and beyond［J］.Nat Rev Genet，2013，14（2）:100-112.

［8］罗裕兴，毛淑敏，陈建萍.从仲景方中生姜、大枣、甘草的使用看佐药在方剂配伍中的作用与意义［J］.中国实验方剂学杂志，2006，12（1）:65-69.

［9］叶亮，郭盛，段金廒，等.大枣在方剂中的配伍规律及应用特点［J］.新中医，2009，41（3）:96-98.

［10］Huang YL，Yen GC，Sheu F，et al.Effects of water-soluble carbohydrate concentrate from Chinese jujube on different intestinal and fecal indices［J］.J Agric Food Chem，2008，56 （5）:1734-1739.

［11］Joo JI，Yun JW.Gene expression profiling of adipose tissues in obesity susceptible and resistant rats under a high fat diet［J］. Cell Physiol Biochem，2011，27（3-4）:327-340.

［12］赵芳，汪瀚，陈明，等.微小RNA-34a调控高糖诱导H9c2心肌细胞凋亡的初步研究［J］.中华老年心脑血管病杂志，2013，15（11）:1184-1188.

［13］Li G，Li Y，Liu S，et al.Gremlin aggravates hyperglycemiainduced podocyte injury by a TGFβ/smad dependent signaling pathway［J］.J Cell Biochem，2013，114（9）:2101-2113.

［14］Ahmad S，Moinuddin，Dixit K，et al.Genotoxicity and immunogenicity of DNA-advanced glycation end products formed by methylglyoxal and lysine in presence of Cu2+［J］. Biochem Biophys Res Commun，2011，407（3）:568-574.

［15］Tatone C，Heizenrieder T，Di Emidio G，et al.Evidence thatcarbonyl stress by methyglyoxal exposure induces DNA damages and spindle aberrations，affects mitochondrial integrity in mammalian oocytes and contributes to oocyte aging［J］.Hum Reprod，2011，26（7）:1843-1859.

［16］Desai KM，Chang T，Wang H，et al.Oxidative stress and aging:is methylglyoxal the hidden enemy［J］.Can J Physiol Pharmacol，2010，88（3）:273-284.

［17］Vigneault F，Guérin SL.Regulation of gene expression: probing DNA-protein interactions in vivo and in vitro［J］. Expert Rev Proteomics，2005，2（5）:705-718.

［18］李岭.从DNA到中医［M］.北京:科学出版社，2012:40-88.

［19］陈永新，李峰，黄爱云.40种中药脂类含量与中药寒热性相关性研究［J］.中医药信息，2011，28（1）:10-11.

［20］冯帅，李峰，王心.50种中药总蛋白含量与寒热药性的相关性研究［J］.辽宁中医杂志，2010，37（8）:1412-1414.

［21］王晓燕，李峰，薛付忠.基于60种植物药多糖HPLC图谱的寒热药性分析及统计模式识别研究［J］.中华中医药杂志，2012，27（4）:943-947.

［22］朱斐.从五行的本义谈养生思路［J］.天津中医药，2013，30（10）:606-608.

［23］赵歆，王利敏，单丹雅，等.中医药院校开设生物与中医校本课程的设想［J］.中国中医药现代远程教育，2012，10（16）:73-74.

［24］孙雷.中医药学专业分子生物学本科教学心得浅谈［J］.中医教育，2010，29（6）:43-44.

Molecular connotation of Chinese medicine Wuxing theory

SUN Lei，PENG Xin，QIN Lin
（College of Basic Medicine，Shandong University of Traditional Chinese Medicine，Jinan 250355，China）

The modern biological theories and methods have been introduced to study traditional Chinese medicine. Exploring the biological molecular generation/inhibition mechanism of traditional Chinese medicine（TCM）Wuxing theory and discovering the connection between biological molecules and the Zangfu in terms of TCM would implement the TCM theory concerning diagnosis and treatment.On the ground of TCM Wuxing theory，the central dogma and biochemical metabolism，as well as the latest progress，we proposed that the Wuxing traits apply to biological molecules，that is，DNA represents for Shen-shui，RNA for Gan-mu，protein for Xin-huo，sugar for Pi-tu and lipid for Fei-jin，and that in addition to the linear relationship that RNA is derived from DNA，protein from RNA，protein from RNA，sugar from protein and lipid from sugar，the molecular circle of generation/inhibition exists，similar to Chinese medicine Wuxing theory.

Chinese medicine Wuxing theory；biological molecule；relationship；generation；inhibition

R226

A

1673-9043（2015）03-0132-05

10.11656/j.issn.1673-9043.2015.03.02

山东省自然科学基金资助课题（ZR2013HM053）。

孙雷（1971-），男，博士，副教授，主要研究方向为中医生物学。

秦林，E-mail：qinlin0531@163.com。

（2015-01-28）