1中医证候研究
作为中医治病救人的基础，辩证是中医认识与治疗疾病的起点，证候是机体在疾病发展过程中某一阶段的病理概括，包括了病位、病因、病性以及正邪关系，反映了疾病发展过程中某一阶段的病理变化的本质。人体中的金属元素是机体多种酶的组成成分以及激活因子，若机体发生异常状态，金属元素在体内的吸收、分布、排泄发生异常，这或许是证候发生发展的诱因。通过对体内金属元素的分析，我们可以了解中医证候状态下金属元素浓度的异常情况，在一定程度上来解释证候的发生机制和动态过程。目前针对金属元素在中医证候中的作用研究较多的有两个证型：湿热证和脾虚证。
1.1湿热证
目前，湿热证的物质基础研究多集中在消化、泌尿、生殖系统疾病上，如慢性胃炎脾胃湿热证及肝胆湿热证、妇科湿热证、IgA肾病湿热证等[4]，其中金属元素与湿热证关系的探讨也受到了研究者的重视[5]。刘立等[6-8]通过临床实验与动物实验系列研究，从湿热证患者、模型动物与金属元素和维生素E的关系入手去探讨湿热证存在的物质基础与矿物质元素和维生素E相关性。该系列实验通过检测临床湿热证患者、湿热证动物模型以及药物干预湿热证动物模型血清中Zn、Fe、Se和Cu元素含量，发现无论湿热证患者还是湿热证动物模型与健康对照组相比，血清中Zn、Fe、Se元素含量均下降；而Cu元素含量升高，结果表明湿热证的临床表现可能与这些元素的代谢相关。魏跃钢等[9]取40例雄激素性脱发湿热证患者前、中、侧、后的头发，用扫描电镜观察头发的表面形态，测定分析其化学元素的能潜图像，经计算机处理后可得到该微区内各种元素的重量百分比，以此来观察雄激素源性脱发湿热证毛发电镜元素的含量变化。结果发现湿热证患者发根与发干中，金属元素Mg含量百分比（发根：0.03%；发干：0.49%）存在显著性差异，为雄激素源性脱发湿热证患者的发病机制提供了一定的物质基础。作为临床上常见的证候类型，湿热证与氨基酸、有机酸、糖类、有机胺、脂肪酸等小分子代谢物群之间的相关性，作者所在课题组进行了初步探讨[10,11]，发现湿热证与部分金属元素之间存在一定相关性。
1.2脾虚证
脾虚证是一组能够比较集中地反映脾的生理功能不足的综合征候群[12]。近年来研究者对脾虚证的实验研究涉及了脾与消化吸收功能、免疫功能、内分泌、金属元素及血液变化等[13]，但是多数研究集中在动物实验层面[14，15]。随着金属元素与中医证候间关系的不断深入研究，研究者发现，中医脾虚证与金属元素含量的变化存在一定相关性[16，17]。王明香等[18]通过检测肺脾气虚证患儿和健康对照儿童血清微量元素（Cu、Zn、Ca）和T细胞亚群，探讨复感儿肺脾气虚证与血清微量元素、T细胞亚群之间的相关性，研究发现患儿中存在较高比例的微量元素降低或失调的现象。杨泽民等[19]通过对脾虚证和脾胃湿热证的慢性浅表性胃炎患者进行DNA芯片实验，分析慢性浅表性胃炎脾虚证与脾胃湿热证患者体内矿物质元素、脂类、蛋白质、等物质和能量代谢情况，从物质能量代谢的角度探讨脾虚证病理发生机制。研究发现COMMD1、SLC39A6、FTL、CHRFAM7A、SCGN和S100A6参与金属元素Cu、Zn、Fe和Ca的代谢，在脾虚证患者体内降低了这些矿物质元素的代谢，或许是脾虚证疾病发生的重要机制。另有研究者发现金属元素或半金属元素Se[20]、Ge[21]、Zn[22]、Li[23]可以提高免疫细胞因子的分泌，进而提高机体的免疫功能。
2中药药性理论研究
研究表明[24-26]，金属元素的含量、种类与中药性味、归经、功效等都有着一定的相关性。药性是中药理论的核心，中药寒、热、温、凉4性为其重要组成部分，是说明药物作用的主要理论依据之一。秦旭华等[26]从不同角度入手探讨了中药药性物质基础的研究，其中，中药中包含金属元素在内的各种无机元素含量水平是其药性的物质基础之一。早在20世纪90时代，李心河等[27]对当时《中药学》教材中313种中药中35种金属元素进行检测，试图探讨中药药性、药味、归经、药理和药效与金属元素的关系。随后的研究者[28]在此研究方法的基础上，建立了根据金属元素的含量判别中药药性的数字模型，该模型具有显著的判别效能。另外，盛良等[29-31]从药物能量的观点，利用广义酸碱原则和前线分子轨道理论中的电子得失解释了中药四气五味，探寻了中药四气五味的规律。其中，以矿物类中药材为主的寒热温凉四性的解释为：金属元素易失去电子吸收能量而为寒，非金属元素易接受电子放出能量而为热，金属元素与非金属元素之性有强弱不同，电子得失有难易不同，故元素有寒凉温热四性。对于不同功效的中药，有研究者[3]得出总结：补血药中的Fe、Mn、Zn、Cu的含量较高，补肾药中富含Fe、Mn、Cu，能维持内分泌机能的正常进行，明目中药均富含Mn、Zn、Cu等微量元素。
3中药药效研究
中药疗效与金属元素的关系源远流长，早在《神农本草经》就收载了41种矿物药,这些矿物药的组成成分主要为金属元素或者半金属元素，其中多数金属元素与人体正常生理机能息息相关。由于金属元素易形成离子状态从而与化合物结合，参与体内酶合成、还原氧化反应、能量代谢等重要的生化过程，是很多疾病发生、发展的重要因素，对疾病的预防、治疗、预后[32]也具有不可忽视的作用。金日光等[33]将各种中药、人体器官和组织中的金属元素根据金属离子和不同基团的络合能力分为有益元素群（Fe、Cu、Ca、Mg、Mn、Ni、Zn等元素）和有毒元素群（Ag、Cd、Pb、Hg、Tl、Be等元素），试图从金属元素角度分析病因并提供原始科学依据。钟越等[34]测定中药柴胡中微量元素的含量，发现其中含有丰富的Fe、Zn和Mn金属元素，为研究柴胡治疗呼吸系统疾病及清除自由基提供了有用的数据。刘小燕等[35]观察中药复方防感浓缩液治疗小儿反复呼吸道感染肺脾气虚夹瘀热证的临床疗效，试图通过检测治疗组血清微量元素的变化探讨健脾益肺、消积清虚热法对小儿反复呼吸道感染的治疗机制。该实验通过观察治疗期间呼吸道感染发作情况以及血清Zn、Ca、Fe含量变化，发现治疗组在治疗有效率和减少呼吸道感染次数，提高机体血清Zn、Ca、Fe的作用上均优于对照组，得出了防感浓缩液对患儿机体中微量元素血清Zn、Ca、Fe含量的恢复有一定促进作用的结论。魏道智等[36]测定中药蝼蛄中金属元素与药效的相关性，结果表明，蝼蛄比一般利尿中药含有更高的钾元素，蝼蛄中的其它微量元素Fe，Zn，Cu，Mn，Se和Sr等含量均比较高，这可能与其解毒、排石和抗肿瘤等功效有较为密切的相关性。
4中医组方原理研究
从微量元素的观点来看，中药组方实际上是某些与药物功效密切相关的微量元素进行配合与协调。经此配比与协调，使复方中微量元素的整体作用优于单味药材中微量元素的作用。组方中协调了与每组药物作用密切相关的微量元素的用量配比，在很大程度上突出了这些元素的作用。张明昶等对中医组方原则与微量元素关系进行了研究，分别测定了经典补虚方剂：左归饮方[37]、四逆汤[38]、六味地黄丸[39]和补中益气汤[40]中Zn、Cu、Mn、Fe、Co、Cr这6种微量元素的含量,并以中医药基本理论为指导，应用因子分析方法，研究同虚证密切相关的微量元素与药物功效的相关性，探讨微量元素与上述方剂组方原则之间的关系。初步总结了中医组方原则与微量元素种类和含量存在一定的相关性。
5中药炮制理论研究
将金属元素作为中药炮制理论的研究指标，其基本方法是通过测定炮制前后及不同炮制方法中微量元素含量，结合微量元素所具有的生理作用进行系统的分析，进一步揭示和阐明炮制机理和作用，为传统中药炮制理论奠定科学基础。王一硕等[41]通过测定中药斑蝥原药材及其不同炮制品中Cu、Mn、Zn、Fe、Mg、Ca等11种元素的含量，比较不同炮制品以及头、足、翅的元素含量，从金属元素角度探讨中药斑蝥的炮制机理。张燕等[42]对中药炮制前后微量元素的变化及其对功效的影响做了综述，提出炮制方法对微量元素的质和量影响较大,合理的炮制工艺可以增加人体必需微量元素的溶出,减少有害的微量元素溶出,起到增强疗效、降低毒性的作用。此外，该综述中作者根据不同炮制方法和不同炮制辅料阐述了中药炮制理论与微量元素的相关性，进一步佐证了从微量元素的角度解释中药炮制理论的可行性。
6中药质量控制的研究
金属元素在中药的真伪鉴定和质量控制方面中发挥着较大的作用，是中药质量控制不可或缺的参数[43]。其中，重金属元素因其较大的生物毒性和较长的半衰期，对机体危害极大，因此在中药的质量控制中，重金属元素是检测的重点。张凌艳[44]测定葛根中重金属元素Pb、Cd的含量,并与丹参、西洋参、白芍、黄芪中重金属的含量进行比较，以此考察葛根长期用药的安全性。胡军高等[45]对辅助癌症治疗的中成药—十一味参芪胶囊进行了常见的金属元素检测，并与国内外标准进行对比分析，说明药物质量，进一步保证临床用药安全。王静等[46]对9种道地四川药材川木香、丹参、大黄、川芎、川黄连、麦冬、羌活、川明参和白芷中金属元素Co、Ni、Cu、Zn等11种元素含量进行了分析测定，结果显示金属元素在不同的药材中含量差异较大，如Zn元素，在麦冬中的含量为5.36ppb，而在中药川黄连中的含量却高达118.29ppb。通过对照相应药材标准，一方面明确了金属元素可能参与药效的发挥，另一方面提示中药材种植加工中应做到标准化操作，避免重金属超标。
7金属组学
近年来发展起来的金属组学，是由日本学者HaraguchiH[47]于2003年提出的，它是一门对若干涉及金属相关生命过程的分子机制以及对细胞与组织内全部金属离子和金属配合物进行综合研究的学科。与化学、临床生物学、药理学、动植物生理学及营养学等多学科息息相关，成为继基因组、蛋白组和代谢组后系统生物学中用来揭示生命规律的又一重要的组学技术[48]。目前，金属组学以其广泛的样本来源已运用到疾病发病机理、诊断、治疗研究以及药物研究中。例如YasudaH[49]等运用金属组学通过检测自闭症儿童头发中金属元素，发现了自闭症儿童患者Zn、Mg等金属元素缺乏，而有毒金属超标，为自闭症疾病的研究提供了一定的线索；李昕[50]建立了基于电感耦合等离子质谱技术与出生缺陷相关疾病的尿液、血清及羊水的金属组学研究方法，考察了妊娠时营养不良的孕鼠和正常孕鼠羊水中金属元素谱的差异，分析了临床诊断孕育神经管缺陷和胚胎停育胎儿孕妇以及正常孕妇尿液和血清金属元素的差异；SussuliniA等[51]运用金属组学的方法研究Li制剂对于抑郁症的治疗效果。然而十多年来，金属组学在中医药研究中的应用在国内外报道不多。夏明月等[52]通过金属组学高通量的金属元素检测方法，发现中成药四味肝泰颗粒抑制荷瘤小鼠瘤组织生长的作用机制可能涉及金属元素。LiuF等[53]采用大鼠尿液代谢组学和大鼠血清金属组学相结合的方法，对高脂饮食大鼠模型注射中药黄连素，进而分析研究黄连素的药效机制。研究结果发现，注射黄连素后，大鼠模型体内柠檬酸循环、胆固醇代谢以及渗透压调节发生改变。另外，金属元素V、Mn、Na、K在大鼠血清中有显著性改变。结果提示，从差异性代谢物和差异金属入手，或许是探讨黄连素药效作用机制的潜在生物标志物的方法。笔者初步运用金属组学探讨中药药对作用于大鼠脂肪肝模型药效机制的研究，采用基于微波消解的ICP-MS技术检测动物血清、组织样本中Ca、Fe、Mg、Cu、Mn、Se、Zn等28种金属元素含量，运用SPSS、SIMCA-P+等统计学软件分析给药组和对照组大鼠体内金属元素的差异，试图从金属元素的角度入手，结合疾病自身发生、发展的过程，探讨中药药对发挥疗效的作用机制。从在中医药研究中的运用情况来看，目前，金属组学在中药药效研究方面中的应用，还处于起步阶段，而其它方面如中医证候、中药药性、中药炮制等也可以采用金属组学的研究方法。
8展望
综上研究，不难发现，当前以金属元素为入手点的中医药研究还处在含量测定和种类分析的阶段，虽有部分研究者较为深入地探究中药中金属元素的形态，但其研究多为某单一元素。中医证候物质内涵不仅仅包含几种理化指标，而是多层面各指标间的网络联系[54]；与此同时，中药发挥作用也是机体内众多的生化反应的结果。这些问题的阐述均不是一种或几种金属元素所能解释清楚。中医药的现代化研究要求我们能清楚地解释中医药理论，全面系统地继承和发扬我国传统文化的瑰宝[55，56]。相较于传统的研究方法，基于高通量检测技术的金属组学在扩大样本金属元素的检测范围的同时，通过联用技术、分子生物学实验等，可更加深入地探讨金属元素在中医证候以及中药药理物质生态农业论文内涵等方面研究中的生物学意义。相信随着其他组学技术在中医药研究中的发展，金属组学有望为中医药的现代化做出更大的贡献。
作者：李倩华 孙淑军 王洋 房军伟 郑宁宁 张永煜 单位：上海中医药大学中医方证与系统生物学研究中心
