尋找民族醫(yī)藥的春天——記中南民族大學(xué)劉向明教授

本刊記者 馬 兵

尋找民族醫(yī)藥的春天
——記中南民族大學(xué)劉向明教授

本刊記者 馬 兵

專家檔案：

劉向明，現(xiàn)任中南民族大學(xué)學(xué)科帶頭人，華中科技大學(xué)兼職教授。1951年出生，湖南省石門人，中共黨員，教授，華中科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)博士，2001年4月畢業(yè)。他在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)和數(shù)學(xué)的交叉處探索醫(yī)藥系統(tǒng)研究工作的新途徑，側(cè)重于探討離子通道門控動(dòng)力學(xué)及藥物對其影響，發(fā)表了一系列論文，填補(bǔ)了我國在此領(lǐng)域里的空白，其成果受到相關(guān)領(lǐng)域中老一輩知名專家及優(yōu)秀中青年專家的充分肯定。近年來，由于其在解決民族藥物研發(fā)中的關(guān)鍵問題所做的開拓性工作，使之在傳統(tǒng)藥物研發(fā)領(lǐng)域成為享有國際聲譽(yù)的知名學(xué)者。曾被評為湖北省有突出貢獻(xiàn)的中青年專家，獲國務(wù)院政府津貼。

2010年11月20日，中南民族大學(xué)的講堂里座無虛席，由中國生理學(xué)會(huì)、生物物理學(xué)會(huì)、神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)聯(lián)合主辦，中南民族大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院承辦的中國細(xì)胞電生理與膜片鉗技術(shù)研討會(huì)正在此召開。報(bào)告會(huì)上，中南民族大學(xué)劉向明教授作了題為《用膜片鉗技術(shù)探索龍血竭鎮(zhèn)痛效應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制》的專題報(bào)告。在報(bào)告中，劉向明教授以傣藥龍血竭的鎮(zhèn)痛效應(yīng)研究為生物學(xué)背景，提出了以民族藥物本身的藥理效應(yīng)為參照，將其成分(組合)的效應(yīng)與原藥物本身的效應(yīng)作比較，尋求能替代產(chǎn)生原藥物效應(yīng)的化學(xué)成分（組合）作為研發(fā)新藥的先導(dǎo)物這一新的方法學(xué)的基本原則。這是一種創(chuàng)新的關(guān)于民族藥物藥理機(jī)制和藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究的理論框架和方法學(xué)，它解決了民族傳統(tǒng)醫(yī)藥不能提供明確的藥理、毒理和臨床數(shù)據(jù)等相關(guān)材料，缺乏驗(yàn)證與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系等老大難問題。精彩的報(bào)告贏得陣陣熱烈掌聲，這掌聲中包含著對報(bào)告人劉向明教授在民族醫(yī)藥領(lǐng)域不懈的探索、取得佳績的肯定和欽佩。

數(shù)學(xué)工作者的生物實(shí)驗(yàn)室

說起來，劉向明是數(shù)學(xué)專業(yè)的出身。與眾多同齡人一樣，他也曾有過農(nóng)村插隊(duì)當(dāng)知青和磚瓦廠當(dāng)工人的人生經(jīng)歷，1973年進(jìn)入華中師范大學(xué)數(shù)學(xué)系學(xué)習(xí)，1978年以后一直在高校從事科研和教學(xué)工作。很長一段時(shí)間，他曾主講過《數(shù)學(xué)分析》、《高等代數(shù)》、《數(shù)學(xué)物理方法》、《隨機(jī)過程》和《統(tǒng)計(jì)學(xué)》等多門課程。上個(gè)世紀(jì)九十年代，劉向明漸漸注意到生物統(tǒng)計(jì)和生物數(shù)學(xué)這個(gè)新興的研究領(lǐng)域，他感到這個(gè)方向大有可為。1990年、1992年劉向明曾兩度赴北京醫(yī)科大學(xué)和中山醫(yī)科大學(xué)研修生物統(tǒng)計(jì)和生物數(shù)學(xué)，師從我國著名生物統(tǒng)計(jì)學(xué)家——美國加州大學(xué)伯克利分校生物統(tǒng)計(jì)博士方積乾教授，接受系統(tǒng)的科研訓(xùn)練。

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)就是用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理和方法，分析和解釋生物界的種種現(xiàn)象和數(shù)據(jù)資料，以求把握其本質(zhì)和規(guī)律性。扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底和較豐富的生物醫(yī)學(xué)知識讓劉向明能夠深入地開展醫(yī)學(xué)、生物學(xué)和數(shù)學(xué)的交叉學(xué)科研究，他擅長通過數(shù)學(xué)模型來對生物醫(yī)藥進(jìn)行定量和定性研究，開拓出一條全新的科研之路。比如，為克服用馬爾科夫過程建立離子通道門控動(dòng)力學(xué)模型時(shí)，傳統(tǒng)的確定通道狀態(tài)個(gè)數(shù)的多指數(shù)函數(shù)擬合法的不確定性和不直觀等缺點(diǎn)，在對大量的膜片鉗單通道記錄結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，提出了檢測離子通道狀態(tài)個(gè)數(shù)的新方法——連續(xù)分組平均持續(xù)時(shí)間檢測法；結(jié)合PC12細(xì)胞K+通道門控機(jī)理，在馬爾科夫過程模型的理論成果的基礎(chǔ)上開拓創(chuàng)新，探討了離子通道門控動(dòng)力學(xué)馬爾科夫模型的建模、參數(shù)估計(jì)和模型選擇的方法，為動(dòng)力學(xué)分析提供了一個(gè)范例；對狀態(tài)個(gè)數(shù)檢測法進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬研究，發(fā)展了生命科學(xué)中的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，拓寬了計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在生命科學(xué)定量研究中的應(yīng)用范圍，對于生物醫(yī)學(xué)數(shù)學(xué)建模有關(guān)問題的研究具有方法學(xué)上的參考意義。他的這些研究都在《Acta Pharmacologica Sinica》、《International Journal of Epidemiology》等權(quán)威雜志刊登。其中劉向明與導(dǎo)師一起率先在國內(nèi)開展了離子通道門控動(dòng)力學(xué)及藥物對其影響的研究，取得了一批成果。由于在這一領(lǐng)域里數(shù)理科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的高度交融，數(shù)學(xué)工具的深入應(yīng)用，至今國內(nèi)仍少有人涉足?！渡窠?jīng)科學(xué)進(jìn)展（二）》（2003年高等教育出版社）曾專門介紹過他的工作。

1998年，47歲的劉向明被華中科技大學(xué)破格錄取為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)林家瑞教授的博士研究生，2001年獲得生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)博士學(xué)位。勤奮的工作態(tài)度和執(zhí)著的科研精神使得劉向明努力追趕回了曾經(jīng)被蹉跎的青春，走向了事業(yè)上的一個(gè)又一個(gè)高峰。他歷任中南民族大學(xué)電子信息工程學(xué)院書記、藥學(xué)院院長，并擔(dān)任華中科技大學(xué)兼職教授，中國系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)醫(yī)藥衛(wèi)生系統(tǒng)工程專業(yè)委員會(huì)常務(wù)委員，《Planta Medica》、《Medical Science Monitor》、《生物物理學(xué)報(bào)》等雜志審稿專家，《生物醫(yī)學(xué)工程與臨床》雜志特邀編委，曾有二十多個(gè)國際上的生物醫(yī)學(xué)雜志向他邀稿或邀請他擔(dān)任客座編輯，同時(shí)他也是國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目評審專家，國家863計(jì)劃生物與醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域“生物信息與生物計(jì)算技術(shù)”專題中的神經(jīng)信息技術(shù)方向評審專家。他所組建的現(xiàn)代電生理實(shí)驗(yàn)室，是國內(nèi)第一個(gè)為數(shù)學(xué)工作者建立的生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室。雖然原學(xué)術(shù)背景是理科，劉向明卻在生物醫(yī)藥領(lǐng)域闖出了一條全新的路。

龍血竭的傳奇與奧秘

2002年以來，劉向明的研究興趣逐漸集中在民族醫(yī)藥上，在國家民委自然科學(xué)基金的資助下，他組建了民族藥物神經(jīng)藥理研究所，開展了民族藥物藥效物質(zhì)多成分構(gòu)成的檢測、分析與建模方面的研究工作。利用現(xiàn)代生命科學(xué)與信息科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物膜片鉗、細(xì)胞外記錄、多道陣列記錄，觀察臨床確有療效的民族藥物龍血竭、野木瓜、兩面針等對神經(jīng)細(xì)胞間通訊、離子通道、受體等的影響，并結(jié)合數(shù)學(xué)建模和計(jì)算機(jī)模擬研究，從分子、細(xì)胞和整體水平闡明這些藥物產(chǎn)生某種特定神經(jīng)藥理效應(yīng)的機(jī)制及相應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

說到藥物，一般老百姓都知道中西藥之分，卻很少注意到少數(shù)民族醫(yī)藥。中國有56個(gè)民族，每個(gè)民族在歷史的長河中都發(fā)展和積累了寶貴的醫(yī)學(xué)文化，一些民間口口相傳的土方確實(shí)有著診治疑難雜癥的絕招。中國的民族醫(yī)藥博大精深，近些年來以藏藥、蒙藥、苗藥等為代表的民族醫(yī)藥越來越受到關(guān)注。但是長期以來，民族醫(yī)藥也存在科研人才不足、缺乏整理逐漸失傳、過于粗放難于精確藥性等制約發(fā)展的難題。很多民族藥雖然具有多種藥理效應(yīng)，擔(dān)對于病癥的治療都是模糊的，人們很難區(qū)分其中起關(guān)鍵作用的到底是哪些化學(xué)成分。如何闡明其藥理作用機(jī)制，并確定其產(chǎn)生特定藥理效應(yīng)的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)？劉向明認(rèn)為這是傳統(tǒng)藥物研究中亟待解決的關(guān)鍵問題。他把突破口鎖定在傳統(tǒng)傣藥龍血竭鎮(zhèn)痛效應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)理的研究上。

龍血竭是百合科植物劍葉龍血樹的含脂木材經(jīng)提取得到的樹脂，是一種充滿傳奇色彩的民族藥，對于跌打損傷，化瘀止痛，外傷出血有很好的療效。劍葉龍血樹主要分布在我國云南及東南亞國家，生長很緩慢，一年之內(nèi)樹干增粗還不到1厘米，但在植物界中它的生命期最長，可達(dá)八千年，因此被植物學(xué)家們譽(yù)之為“植物壽星”。劍葉龍血樹的樹皮一旦被割破，便會(huì)流出殷紅的汁液，這種汁液是劍葉龍血樹分泌出的樹脂，像人體的鮮血一樣，因此得名龍血竭。作為一種名貴藥材，劍葉龍血樹已經(jīng)被列為國家重點(diǎn)保護(hù)的珍稀植物。龍血竭具有一般民族藥物的普遍特征：第一，它是由多種化學(xué)成分所構(gòu)成的混合物。從表面上看，藥物的全體成分共同作用產(chǎn)生效應(yīng)，這種表象遮蔽了某些成分在產(chǎn)生這種效應(yīng)中所起的關(guān)鍵作用；第二它具有多種藥理作用。如果能夠明確它的藥理效應(yīng)和作用機(jī)制，不但能夠確定它的治療方向，還能合成同樣的化學(xué)成分替代植物原料。

劉向明采用了“反向藥理學(xué)”的研究模式，將以往的“實(shí)驗(yàn)室——臨床”的藥物發(fā)現(xiàn)過程顛倒為“臨床——實(shí)驗(yàn)室”。反向藥理學(xué)指的是通過跨學(xué)科的探索性研究，整合已證實(shí)的臨床經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)觀察成分，并通過進(jìn)一步的預(yù)臨床和臨床研究將先導(dǎo)物開發(fā)為候選藥物的嚴(yán)格科學(xué)方法。這一過程中“安全”是最重要的出發(fā)點(diǎn),效應(yīng)變成有待確認(rèn)的事情。這個(gè)方法的創(chuàng)新性在于將有生命力的傳統(tǒng)知識和現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合起來，提供更好和更安全的先導(dǎo)物。首先確定作為一個(gè)整體的民族藥物和被考察的藥物成分（組合）的藥理效應(yīng)，然后將藥物的效應(yīng)與被考察的藥物成分（組合）的效應(yīng)依照兩者的藥理效應(yīng)參數(shù)值進(jìn)行比較，由此判別傳統(tǒng)藥物的某種成分，或某幾種成分的組合是否為其有效成分或藥效物質(zhì)。而把這一理念付諸實(shí)踐的可用工具之一則為膜片鉗技術(shù)，它通過記錄流經(jīng)離子通道的離子電流來反映細(xì)胞膜單一的或多個(gè)離子通道的分子活動(dòng)，在離子通道的電流記錄過程中，可分別于不同時(shí)間，不同部位（膜內(nèi)或膜外）施加各種濃度的藥物，研究它們對通道功能的可能影響，了解那些選擇性作用于通道的藥物影響人和動(dòng)物生理功能的分子機(jī)理。在大量實(shí)驗(yàn)工作基礎(chǔ)上，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)和分析，劉向明等人得出了這樣的結(jié)論：龍血竭的鎮(zhèn)痛效應(yīng)是由其3種化學(xué)成分協(xié)同調(diào)制痛覺信息在初級感覺神經(jīng)元和脊髓水平上的傳導(dǎo)所產(chǎn)生的。

這一結(jié)論背后蘊(yùn)含著更重大的意義就在于它提供了一種建立傳統(tǒng)藥物藥效物質(zhì)現(xiàn)代概念的思路和方法，形成了傳統(tǒng)藥物藥理機(jī)制與物質(zhì)基礎(chǔ)研究的框架。劉向明教授的研究論文連續(xù)三次在《中國科學(xué)》（2004，2006，2008）雜志上報(bào)道，《Brain Research》、《藥學(xué)學(xué)報(bào)》等重要雜志上也發(fā)表了相關(guān)的研究成果。在2005年第27屆IEEE生物醫(yī)學(xué)工程國際學(xué)術(shù)年會(huì)上，大會(huì)組委會(huì)曾評價(jià)這一方法學(xué)對確定民族（傳統(tǒng)）藥物的藥效物質(zhì)具有重要意義。2007和2008年美國Nova科學(xué)出版社連續(xù)兩次邀請劉向明在其最近出版的新書《Chinese Herbal Drug Research Trends》和《Handbook of Drug Targeting and Monitoring》中撰寫章節(jié)，較系統(tǒng)地闡述其研發(fā)民族藥物的思路、理念和方法學(xué)。2008年，國際上著名的民族藥物雜志《Journal of Ethnopharmacology》在其發(fā)表的評述文章《Dragon’s blood:Botany, chemistry and therapeutic uses》中，以Analgesic activity為題，整節(jié)介紹了劉向明教授對龍血竭的研究工作。2008年，在邀請出席享有盛譽(yù)的紀(jì)念化學(xué)療法創(chuàng)始人Paul Ehrlich獲諾貝爾獎(jiǎng)100周年大會(huì)的信函中，大會(huì)主席Fritz Sorgel教授評價(jià)劉向明教授的工作是卓越的，為藥物相互作用的研究做出了重要貢獻(xiàn)。

發(fā)展民族醫(yī)藥的先行者

隨著對民族醫(yī)藥研究的深入，劉向明教授更加深刻地感受到研究和搶救民族醫(yī)藥的緊迫性和重要性。二十一世紀(jì)的三大研究主軸是納米技術(shù)、生物科技和天然物，民族藥就是典型的天然物。它在滿足各民族人民群眾對醫(yī)藥服務(wù)需求中起著重要的作用，而且是當(dāng)今國際市場藥品的潛在豐富來源。開發(fā)民族醫(yī)藥對于繼承歷史資源、繁榮當(dāng)代醫(yī)學(xué)、發(fā)展少數(shù)民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)都有著積極意義，這樣一個(gè)熠熠生輝的寶庫卻因?yàn)樗幬镅芯?、醫(yī)生執(zhí)業(yè)、市場占有率等諸多問題難于挖掘開發(fā)。劉向明在這個(gè)領(lǐng)域努力做著自己力所能及的事情。

他積極組建民族藥物神經(jīng)藥理研究室，大力培養(yǎng)和提攜青年教師，狠抓學(xué)院的學(xué)科建設(shè)和科研工作，積極組織教師申請國家和省部級自然科學(xué)基金課題，除了在教學(xué)第一線講授多門本?？?、研究生課程外，他還親自指導(dǎo)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，指導(dǎo)研究生和青年教師的科研工作，努力為國家培養(yǎng)民族醫(yī)藥科研人才。

劉向明在擔(dān)任中南民族大學(xué)藥學(xué)院院長期間，積極參與中國民族藥傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝和技術(shù)保護(hù)工程，承擔(dān)了壯藥、土家藥、瑤藥、畬藥的調(diào)研項(xiàng)目。并與藥學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)班子成員一起親自帶領(lǐng)項(xiàng)目組深入到廣西、湖南、湖北、浙江等省的少數(shù)民族地區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，對上述幾種民族藥的資源、品質(zhì)、傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝和臨床療效有了深層次的了解，所撰寫的調(diào)研報(bào)告為國家制定“十二五”規(guī)劃及民族醫(yī)藥的產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略提供了可循的依據(jù)。

大力發(fā)展民族醫(yī)藥現(xiàn)在已經(jīng)成為全社會(huì)的共識，完善和發(fā)展民族醫(yī)藥，不僅有利于全民族醫(yī)療水平的提高，更有利于我國醫(yī)療衛(wèi)生資源的整合，建立起門類齊全、科學(xué)完善的醫(yī)療衛(wèi)生體制。近年來，國家對于民族醫(yī)藥發(fā)展的支持力度不斷增大，“十一五”重大科研專項(xiàng)中就有民族醫(yī)藥專項(xiàng)，同時(shí)正在編制的“十二五”中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展規(guī)劃中，也進(jìn)一步明確了民族醫(yī)藥發(fā)展的基本思路，而其中的重頭工作之一資源普查也即將展開。

不久前，由科技部社會(huì)發(fā)展科技司主辦的“首屆民族中醫(yī)藥區(qū)域合作論壇”在長春召開，論壇就進(jìn)一步加強(qiáng)中藥、藏藥、蒙藥、苗藥、壯藥、朝藥等民族醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的溝通交流，促進(jìn)地區(qū)間傳統(tǒng)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的長期合作和共同發(fā)展進(jìn)行了探討。種種跡象表明，民族醫(yī)藥百花齊放的春天即將來臨，作為開路先鋒，劉向明和他的研究團(tuán)隊(duì)一定比常人更能敏銳捕捉到春天的腳步聲，路漫漫其修遠(yuǎn)兮，唯將上下而求索。