中医药前沿技术在特种作战医学保障中的应用

胡甜甜，王伟，田雅婷，张阵阵

传统中医药在现代医学中不断积累发展，在军队卫生防疫及战伤救治等方面具有显著优势。两栖特种作战部队是我军的新型作战力量，在未来战争中受到前所未有的高度重视。特战队员日常体能训练的高强度与高负荷，对其生理与心理产生较大影响，如何运用传统中医药提高特战队员的机体机能及其军事作业能力，是当前的研究热点。笔者对现代医药领域前沿技术结合中医药在特种作战军事中的应用进行简要分析，以期为提高特种作战队员的军事作业能力以及医学防护措施等研究提供一定参考。

1 纳米技术及载药纳米微粒

纳米技术（nanotechnoiogy）是在纳米级水平研究物质特性，载药纳米微粒是采用包裹、溶解的方式将活性成分置于微粒内，或采用吸附的方式将活性成分置于微粒表面。根据中药复方或单体化学性质及靶向部位的特征，纳米技术在载体和制备上均有突破，如聚合物纳米粒载体技术、固体脂质体纳米粒载体技术、纳米包合技术和固体分散技术等［1-2］。纳米技术会带来中药的物理形态发生改变，使有效成分在给药方式、释放速度、生物利用度、代谢速度等方面表现出极大优势，不仅增强原有疗效，也可能发现新的功效［3-7］。如中药纳米眼部传递系统研究发现，纳米微粒能提高有效成分姜黄素与槲皮素的稳定性，增加其生物利用度，且具缓释作用［8］。

2 蛋白质组技术

中药在体内发挥功效可由多途径多靶点方式到达靶器官或组织，而药物间彼此作用导致该器官或组织的某些蛋白质丰度变化［9-10］。研究机体蛋白质变化的技术称为蛋白质组技术，包括差异蛋白质组技术、质谱多反应监测（multiple reaction monitoring，MRM）联合同位素标记肽段技术以及化学蛋白质组技术。

2.1 差异蛋白质组技术差异蛋白质组技术是先经由蛋白质组技术得到一批蛋白质，该蛋白质丰度在不同干预措施下发生了显著变化，再经药理学及功能分析进行具体的机制探索。在中药配伍机制研究中，经常使用差异蛋白质组技术验证配伍药比单方药具有更好疗效，常用技术有双向凝胶电泳技术、荧光双向差异凝胶电泳技术［11］及同位素标记的相对/绝对定量技术［12］。双向凝胶电泳技术是根据蛋白质在电泳过程中的等电点与分子量大小不同将蛋白质分开。荧光双向差异凝胶电泳技术在双向凝胶电泳技术基础上发展而来，使用Cy2、Cy3、Cy5 荧光染料标记不同组别蛋白，在同一凝胶上对该蛋白混合物进行电泳、分离，再用激光扫描仪于相应波长下扫描，即可在一张凝胶中得到3 组蛋白图谱。同位素标记的相对/绝对定量技术是利用质谱分析和同位素标记的相对/绝对定量技术标记相结合对蛋白质进行定量，先将蛋白质用酶消化成多肽片段，用同位素标记的相对/绝对定量技术试剂对肽段进行差异标记后再进行串联质谱分析。

2.2 MRM 联合同位素标记肽段技术MRM 联合同位素标记肽段技术可对特异性蛋白进行高灵敏度、高准确度定量分析［13］。常用的有绝对定量法、定量串联体法、蛋白质标准物绝对定量法、细胞培养下的稳定同位素标记绝对定量法（abosolute SILAC）等［14-19］。绝对定量法法是将同位素标记的肽段作为内标，进行蛋白质绝对定量，可用于蛋白质及其修饰状态的定量分析。定量串联体法是将编码肽段的DNA 序列串联克隆到载体上，进行重组，并将该表达菌株培养于含同位素标记氨基酸的培养基中，可得到带同位素标记的定量串联体蛋白，再对此蛋白进行定量，将该已知含量的定量串联体蛋白与该待测蛋白混合并酶切，再进行质谱分析，即可对目的蛋白绝对定量。蛋白质标准物绝对定量法是将重标的精氨酸和赖氨酸加入提取物中反应，合成重标蛋白；abosolute SILAC 法是将目标蛋白DNA 插入质粒中并转化大肠杆菌，在重标缺陷培养基中培养，诱导表达重标蛋白，再进行质谱分析可检测重标蛋白覆盖的肽段。由于MRM 联合同位素标记肽段技术能准确鉴别高同源性的CYP450 亚型并进行定量，成为了研究中药对肝细胞色素CYP450 酶作用机制的新手段［20-21］。

2.3 化学蛋白质组学化学蛋白质组学是利用化学小分子与细胞内靶蛋白间的相互作用，使用具有生物活性的靶向探针研究蛋白质组中特异性酶或蛋白。最常用的技术是将生物活性靶向探针与串联质谱分析相结合进行蛋白质分析，简称ABPP 法。Yang F 等［22］将数据非依赖型的质谱采集模式（data independent acquisition，DIA）与ABPP 技术相结合，开发出DIA-ABPP 无标定量方法。该方法DIA 根据质荷比不同划分若干采集窗口，并对每个窗口全部肽段进行分析，信息采集无遗漏、无差异，蛋白质定量重现性好、准确度和覆盖度高。化学蛋白质组技术可用于检测中药靶向性，从分子水平层面揭露靶蛋白与化学小分子（中药）之间的相互作用，由此精确找到中药与靶蛋白的结合部位或作用靶点。在中药研究中，蛋白质组学技术将在药靶研究上提供新的策略与方法。

3 高内涵分析技术（high content analysis，HCA）

HCA 应用荧光数码影像系统在细胞水平上检测指标，是一种基于细胞表型和途径分析的高效新药筛选技术。根据HCA 软件配置的特点，可以实现不同的监测需求［23］，比如靶标蛋白空间位移、靶标蛋白丰度、形态学、细胞凋亡、受体/配体颗粒形成、神经生长和微核形成等［24-25］。由于HCA 分析技术不仅具有高通量与多指标、高灵敏度与多靶点的优点，而且还克服了现有药物筛选方法的局限性，因此在基于中药的药物研发、研究作用靶点及评价安全性等方面都得到了广泛的应用［26-28］。

4 细胞代谢组学技术

代谢组学是对生物或细胞中的小分子代谢产物进行定性与定量分析。传统整体代谢组学从体液层面阐述中药作用机制，而细胞代谢组学从细胞层面研究中药代谢网络，从细胞水平上阐明药效机制。目前细胞代谢组学已广泛应用于中药抗炎症等免疫机制的研究，王彦［29］在中药单体抑制小胶细胞活化研究中发现，使用葛根素干预后，BV2 小胶质细胞内硫胺素、烟酰胺等小分子代谢物被诱导向活化型转变，从代谢物层面上阐释了葛根素提高BV2 小胶质细胞对机体的抗炎症作用。细胞代谢组学也能从细胞水平研究中药毒性作用，如对马钱子的肾毒性研究发现，马钱子损伤细胞后，尿素和谷胱甘肽等代谢物的水平发生了明显改变，而服用甘草后，该代谢物的水平回调，阐释了甘草对马钱子肾毒性损伤的保护作用机制［30］。

5 中药组学前沿技术

以本草基因组学（herbgenomics）为代表的中药组学前沿技术为中药新品种选育、中药材鉴定研究提供了新方法。宋经元等［31］提出“本草基因组学”，将基因组学与多种组学技术相结合，以中药遗传信息为主要研究内容，研究中药的物种体系、选种育种、基因鉴定、合成生物学、培育优良品种与代谢途径等，并创建了第一个中草药DNA 条形码鉴定体系，用于中草药的物种鉴定，目前DNA 条形码鉴定已被纳入2015版《中国药典》中。现阶段，DNA 条形码鉴定已应用于中成药鉴定中，如鉴定当归成药时，开发出当归分子身份证（1 段37 bp），非当归不具备该分子身份证。DNA 条形码技术开启了中药材的物种鉴定之路［32-35］。

中草药DNA 条形码物种鉴定体系已经成为国内外研究的亮点。在得到中草药基因组的条件下，可通过基因组遗传信息来筛选中草药品种，利用合成生物学来制备重要中药新药原料或天然药物，开发分子标记用于鉴别伪中药材，建立中草药基因信息数据库，通过该数据库进一步研究中药在人体内的代谢与药效关系等。

6 人工智能与中医药机器人

当前，借助于智能感知、互联网、云存储等新技术，中医药典籍及中医药知识和经验转化为数据已成为可能，基于深度学习和数据发掘技术所形成的中医药类大数据将为中医药智能化提供丰富的经验基础。目前，人工智能与中医药机器人在中医药领域应用已取得了一定的进展，体现在辅助中医诊断［36］、中医药健康管理［37］、中药识别［38］等方面。由中科院中医药信息研究所主导研发的中医智能机器人能模拟医生采集患者症状、智能问症、推荐处方；北京经开自主研发的中医经络调理机器人，能够识别人体全身经络，实现中医手法的数字化和标准化。中医药研究需要大量的试验和海量的数据分析，而人工操作带来的试验结果不稳定性是中医药研发的巨大隐形成本。深圳药检院联合中国食品药品检定研究院研发的“中药智能检验机器人”，能实现中药检验定量分析提取流水线操作。未来，利用人工智能技术分析明确疗效的古方中的有效成分，减少研发时间，更有效率地明确中药有效成分，进而开发新药。由中国中医科学院医学实验中心与镁伽机器人科技有限公司共建的“中医药机器人智能实验室”，将极大助推人工智能在中医药领域的应用。

7 讨论

特种作战部队作为我军两栖作战的重要力量，在未来海战中的作用越发重要。作战环境错综复杂，涵盖亚热带、热带等区域，囊括了海上与水下、抢滩登陆与岛礁夺控、空中突击与垂直投送等多种作战模式，创伤率极高，特种作战队员暴露于各种慢性和急性的应激中，包括环境因素（空气、极端气候等）、任务需求（睡眠限制、疲劳、损伤威胁等）［39］，且军事训练强度及损伤风险、心理承受压力大，远高于常规部队。在特种医学中，中医药为保障部队战斗力发挥了重要作用，如训练伤病药物云南白药、热射病防治药物十滴水、急性上呼吸道感染预防药物复方一枝蒿等。然而，随着现代中医药前沿技术的发展，以军事需求为牵引，瞄准国内外前沿技术，深入开展中医药制剂研发，提高官兵的医疗保健水平，增强机体效能，提高和维持军事人员单兵执行基本任务能力，推动特战队员整体适应能力，以应对平战时军事需求，是当下及未来军事医药研发的重中之重。

在未来军事医学中，将纳米技术及载药纳米微粒、蛋白质组技术、HCA 技术、细胞代谢组学技术、中药组学前沿技术、人工智能等前沿技术应用于传统中药领域，如纳米药物：抗感染药物小檗碱纳米微粒［40］、多糖纳米药物［41-42］；通过尿液代谢组学研究大川芎方多组分中药制剂对急性偏头痛大鼠模型的作用［43］；应用本草基因组学破译人参、灵芝等全基因组图［44-45］；中医药智能机器人［46-47］等，将这些技术融合到特种医药中，开发新型效能增强药物或康复治疗方案，提高特种作战队员的身体机能和生理心理素质，能够推动特种作战部队军事作战能力及抗损伤能力的发展。

在当前特种作战军事医学研究中，将中医药前沿技术应用于特种作战医学中，研究影响作战队员身体健康及军事作业能力的各种因素，有针对性地对这些因素采取预防措施，特种作战医学既要继承和发扬传统中医药的优势与特色，又要根据军事医学保障需求，充分利用现代科技手段，对前人积累的高效且适宜特种作战队员使用的中药单方、复方及有效成分（部位）进行深入筛选和提炼，以保护军人身心健康和提高军事作业能力为目标，从提高作战队员体能、智力及情景感知力等方面着手，开展创新性研究，侧重研制疗效好、体积小、易携带、无不良反应且质量优的现代中药制剂。通过此类中药制剂在特种作战部队中推广应用，对提高作战队员免疫力和应激适应力，增强体质与体能、提高部队战斗力具有重要军事意义。