中医阴阳平衡与氧化还原态平衡的关系及评价

关键词：阴阳平衡；氧化还原态；评价指标

中图分类号：R22文献标识码：A

文章编号：1007-2349（2012）01-0006-04

中医学，在几千年的实践中被继承发展，对人类的健康甚至历史的演进做出了不可磨灭的贡献。但是随着生命科学的发展，人体生命活动的客观规律被越来越多的揭示，中医理论的主观性与神秘性阻碍了中医学向全世界范围的传播和发展。如何用客观的西医检测指标来反映中医理论，使中医与西医找到客观的物质结合基础，使传统医学理论客观化更容易被客观接受和传承，一直是医学界孜孜不倦研究的课题。阴阳平衡学说是中医学理论的基础，中医辨证候，无不先辨阴阳；而氧化还原态（Redox status）平衡是内环境稳态的基础，西医则处处从内环境的改变探讨病情的发展。阴阳平衡与氧化还原态平衡是否相关?两种平衡状态的评价指标是什么？本文拟从以下几方面进行阐述。

1 中医阴阳平衡及其评价

阴阳是由中国古代朴素的唯物主义哲学发展而来，指导中医辨证理论。阴阳平衡是中医学理论的基础与核心，“阴阳者，天地之道也，万物之纲纪，变化之父母，生杀之本始，神明之府也，治病必求于本。”（《素问•阴阳应象大论》）。阴阳平衡的含义是脏腑平衡、寒热平衡及气血平衡。实质是阳气与（精、血、津、液）的平衡，即人体各种功能与物质的协调。阴阳是自然界的根本规律，生命就是人体阴阳对立双方的对立统一运动，人体各种生理病理变化都是阴阳运动变化的结果，阴阳运动变化的根本在于平衡。“阴平阳秘，精神乃治”（《黄帝内经》）。人体阴阳运动是处在动态的平衡之中的，维护阴阳平衡，守之则健，失之即病。如果这种平衡受损到一定程度，就会“阴阳离决，精气乃亡”。因而人体阴阳对立统一运动的平衡与否，决定了人体的健康与疾病，成为了辨证论治的重要原则，正如《素问•至真要大论》说：“善诊者，察色按脉，先辨阴阳。”“谨察其阴阳所在而调之，以平为期。”

阴阳学说抽象地阐明了生命的起源和本质、人体的生理功能、病理变化、疾病的诊断和防治的根本规律，阴阳学说贯穿于中医的理、法、方、药理论中，一直有效地指导着中医临床实践。但是，阴阳学说因其抽象性和对证候评判的主观性，已阻碍了中医向世界范围的传承和发展，已不能与生命科学的发展相适应。中医和西医必须结合在一起，用客观指标反映中医理论，中西医贯通真正为人类健康谋福祉，正如名中医祝未菊先生所言：术无中西，真理是尚；医无中西，殊途同归。为此，国内外学者为阴阳学说的客观化作了不少研究，涉及到人体各系统、细胞内外离子状态及基因水平的变化等，如：肾阳虚证候与下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴的功能减退有关；脾虚证与消化系统功能减退有关；心火旺证与交感神经过渡亢奋，交感-肾上腺髓质系统兴奋，儿茶酚胺类物质过渡释放有关；阴阳失调模型小鼠的Th1/Th2类细胞因子表达呈抑制状态，IFN-γ表达的抑制程度不同，Th1类细胞因子IFN-γ的表达处于相对优势[1]。

但是，现有关于阴阳的研究无一能阐明阴阳的物质基础到底是什么？人体内最基本的具有“阴阳互根”属性的物质是什么？怎样用客观指标来评价？这可能还要从中医和西医对人体基本生命过程描述的相似性来研究，理清中西医结合的物质基础。阴阳平衡实质是机体内环境稳态的另一种表述[2]，而氧化还原态平衡是机体内环境稳定的基本内涵之一，阴阳平衡与氧化还原态平衡是否有联系？氧化还原态指标能否反映阴阳平衡状态？目前尚无研究。

2 氧化还原态及其评价

需氧生物细胞对氧的代谢利用，每时每刻都会产生化学性质活泼的活性氧（Reactive oxygen species，ROS）与活性氮（Reactive nitrogen species，RNS），ROS和RNS很容易对细胞产生损伤作用。当体内产生的ROS和RNS过多，超过机体的清除能力，和/或机体抗氧化能力下降，ROS和RNS将对生物大分子结构产生破坏性修饰。目前研究表明，ROS和RNS对靶蛋白的氧化还原修饰方式主要有：可逆性巯基/二硫键转换、谷胱甘肽化和S-亚硝基化等。蛋白质上的半胱氨酸残基和谷胱甘肽（Glutathione，GSH）形成混合型二硫键，蛋白质的这种修饰方式称作谷胱甘肽化。这种氧化修饰可能是信号转导调控中的一种新的分子机制，成为除磷酸化修饰、糖基化修饰及泛素化修饰外的重要方式[3]。ROS导致组织细胞产生氧化性损伤（Oxidative damage）的病理过程，称为氧化应激（Oxidative Stress，OS）[4~6]。反之，因氧化不足，还原产物蓄积，也可造成还原应激[7~8]。需氧生物体内有效的抗氧化系统，主要为酶类与非酶类抗氧化剂。酶类包括有超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase）、谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidase，GSH-Px）以及谷胱甘肽转硫酶（Glutathione S-transferase，GST）等等。非酶类抗氧化剂主要提供还原当量的各种脂溶性、水溶性化合物，主要包括有谷胱甘肽（Glutathione，GSH）、硫氧还蛋白（Thioredoxin，TRX）、胡萝卜素以及维生素C和维生素E。

机体自身对于氧化应激具有非常强大的防御、拮抗能力，两者的平衡构成了机体内环境的一个重要稳态机制，称为氧化还原态（Redox status，REDST）。机体在氧化-抗氧化间维持相对恒定的氧化还原状态，以维持机体的内环境稳定[9]。对于细胞而言，氧化还原状态发生变化后，对细胞膜以及细胞内分子所产生的氧化或还原作用，引起结构和构象改变，在细胞的信号转导、基因转录等过程中发挥重要的调控功能。氧化还原态失衡可以影响到基因的转录，细胞信号的转导，酶和生物大分子的活性，细胞和器官的功能，以及细胞的增殖、分化、凋亡、坏死等许多生理病理过程[10]。因此，氧化还原是决定细胞生存状态的重要因素，健康的机体应保持一个相对稳定的氧化还原平衡状态。

氧化还原对是机体内能够通过提供或接受还原当量的方式交换电子的一类成对分子。其通过自身还原型与氧化型的转变，起到类似缓冲剂的作用，避免过多氧化剂或还原剂对细胞内环境的直接作用。此外，由于氧化还原对是直接应对细胞内外氧化还原状态变化的物质，因而，其比例变化是反映氧化还原状态的可靠指标。

体内主要的氧化还原对是谷胱甘肽还原型/氧化型（GSSG/GSH）和辅酶Ⅱ（NADPH/NADP+），各种细胞中都存在极高水平的GSH，浓度在0.1～1mmol/L之间，GSH占细胞内非蛋白质硫总量的90%以上，而在肝脏中，GSH占总自由巯基的95%。GSH是体内广泛存在的非常重要的氧化还原缓冲系统，参与多种生理功能：GSH-Px酶系统能对ROS代谢的毒素进行解毒，从而防止ROS进一步损伤细胞；GSH可以与摄入体内的异物毒素结合，以硫醚氨酸的形式排出体外，而达到解除异物毒素的功能；GSH还可以直接或间接提供还原当量给维生素C、E、α-硫辛酸等，使蛋白巯基维持与合适的氧化还原状态，从而稳定和保护蛋白质结构。通过巯基（-SH）和二硫键（-S-S-）形式的转换，使蛋白质改变细胞内的氧化还原状态，从而实现对蛋白质功能的调控[11~13]。GSH缺乏或GSH/GSSG、Eh（GSH / GSSG）向氧化方向偏移可引起氧化应激反应，使许多信号分子活化产生损伤效应。体内GSH水平对机体遭受氧化应激特别敏感，比如早期神经退行性疾病早期还未检测到明显氧化损伤代谢产物标志时，即可出现GSH水平减低[14]。

GSH水平在氧化应激时会降低，在非氧化应激事件也会降低[15~16]，此外ROS还可诱导GSH合成而引起循环血液中GSH水平增高，因此单纯测定血浆中GSH浓度不足以反映机体氧化还原态。氧化应激反应时GSH浓度降低，GSSG浓度增高，导致GSH/GSSG比值降低，因而可以利用Nernst方程计算GSH/GSSG的氧化还原电位值（Eh（GSH / GSSG））来评价机体氧化-抗氧化的动态平衡。在每一分子GSH氧化还原反应中，涉及2个电子传递，1分子GSSG还原成2分子GSH，因此GSH/GSSG比值并不是反映氧化还原态变化的最佳指标。研究[17]显示Eh（GSH / GSSG）比GSH/GSSG比值更重要，因为Eh（GSH / GSSG）考虑到了2GSHGSSG这一化学计量关系，而且Eh（GSH / GSSG）可定量表示GSH/GSSG获得或失去电子的趋势。综上，GSH浓度、GSSG浓度、GSH/GSSG比值、Eh（GSH /GSSG）四个指标可能更有效评价机体氧化还原状态的改变。

辅酶Ⅱ是体内许多还原酶的重要辅助因子，在体内许多代谢反应中发挥递氢作用，其在体内有两种形式：氧化型（NADP+）和还原型（NADPH）构成了重要的氧化还原对。机体氧化损伤机制同样受到NADP+/NADPH氧化还原状态的调节，选择NADPH/NADP+作为氧化还原态指标是因为该氧化还原对是维持GSH/GSSG平衡的关键因素，NADPH为谷胱甘肽的氧化还原提供还原当量，以维持GSH/GSSG正常的氧化还原状态，从而保护一些含巯基蛋白质及酶免受氧化剂损伤，GSH的消耗须由NADPH递氢、经GSH还原酶（GSH reductase）催化重新生成。所以在测定血浆GSH的基础上再测定辅酶Ⅱ的含量，有助于进一步了解机体的氧化还原状态。

3 阴阳平衡与氧化还原态平衡的联系

首先，二者从不同角度反映了人体内环境稳态的重要性。内环境稳态是指正常机体在神经、体液的调节下，在不断变化的内外环境因素作用下，能够保持各系统机能和代谢的正常进行，维持内环境的相对稳定性。中医虽然没有直接使用“内环境稳态”这一术语，但其阴阳平衡的理论中却处处体现了内环境稳态的作用。中医稳态观见于以下几个重要方面：①脏腑之间的平衡，如心与肾能量的相互交济，肺降肝升，脾升胃降，肝疏泄肾封藏等，均属阴阳平衡概念范畴。每一内脏本身两种力量的平衡，如肺之宣与肃，肾之阴与阳等，肺宣肃功能正常，卫表协调，腠理致密，则不会患病。②水与火的平衡，人体生理之火属阳，精血津液属阴，二者的相对平衡在维持生命活动及体温方面有着极为重要的作用。③气血的平衡，气属阳，血属阴。这是从人体营养物质来划分，即属阳的气体物质和属阴的液态物质的平衡。正是以上平衡基础，才能使人体“精神乃治”，“治”即是生命活动正常之义。人体正常生命活动形式，内环境的稳定，是体内阴阳相对平衡的结果[18]。

而机体氧化还原态平衡本身就是人体内环境稳定的内容之一。正常机体在神经和体液因素的调节下，在不断变动的内外环境因素作用下，能够保持各系统机能和代谢的正常进行，维持内环境的相对稳定性，就是内环境稳态。内环境稳态是美国生理学家Walter Bradford Cannon对法国著名生理学家Claud Bernard提出的内环境进一步深化与扩展，阐明了内环境是一种可变的但又相对稳定的状态，并且用“稳态”表达了内环境相对恒定现象及其中的调节过程。人体内环境的稳定，包括人体、细胞与内环境之间，内环境与外环境之间不断进行的物质交换的平衡，涉及内容广泛，如酸碱平衡，水、电解质平衡，体温的相对恒定，器官、组织、细胞以及大分子物质水平的动态平衡，交感副交感神经系统对器官功能的调节等。诸多稳态平衡，基本都与体内化学反应的氧化还原平衡密切相关，而中医则用阴阳平衡来高度概括。

其次，二者都具有“互根”的特点。阴阳双方相互依存，互为根本的关系即阴阳互根，阴阳的互根是阴阳的基本关系之一。阴或阳任何一方都是以其对方的存在作为自己存在的前提和条件，任何一方都不能脱离对方而单独存在，即“无阳则阴无以生，无阴则阳无以化”（《黄帝内经》）。除此之外，阴和阳在发挥作用上，也是相互依赖的。人体的物质与功能之间，功能属阳，物质属阴，人体功能的发挥，必须以人体的物质为基础；而人体物质的化生及代谢，又离不开人体的功能活动。阴阳这种互根的特点，在机体氧化还原态上也有相似的表现。一个物质的氧化必伴有另一物质的还原，过多地偏离平衡态的氧化或还原性物质终会促进别的物质被氧化或被还原，而自身则被还原或被氧化。氧化与还原处于一个对立的有机体中，没有还原就没有氧化，没有氧化则无所谓还原，只有这样才能维持机体的健康。

其三，二者的平衡都是动态的平衡。不论是中医阴阳平衡还是西医的氧化还原态平衡，都不是一成不变的，而是一种动态的平衡。中医认为“阴阳平衡，天人相应”为健康。一个健康人的阴阳在某一时刻也不是完全平衡的，因为受自然界阴阳二气的影响，早晨的阳气相对较重，晚上阴气相对较重，但是，纵观一天的情况，阴阳是基本处于平衡状态的。同理，机体的氧化和还原当量在某一时刻也不是完全相等，只要从整体而言，某一时间范围而言，氧化和还原是大致相等的，机体的氧化还原态是平衡的。

综上所述，中医阴阳平衡和机体氧化还原态平衡有着许多共同点，通过比较健康人群和临床上各种阴阳失衡患者的氧化-还原态指标，探讨阴阳平衡态与氧化-还原态之间的关系，这在技术上是可行的。活跃的氧化-还原反应伴随的电子转移是自由基产生的重要来源。因此，机体的氧化-还原态无论是向氧化过强方向偏移、或是向还原过强方向偏移都会对机体造成损害。而现有关于阴盛阳虚或阳亢阴虚的一些研究报告中，由于尚未关注到氧化-还原平衡的问题，报导大多认为多种证候都为氧化增强、氧自由基损伤的表现，导致在临床实践中，有的病症给予抗氧化剂效果不明显，这也应证了阴阳失衡不总是氧化损伤，还可能存在还原应激。因此，理清阴阳失衡证候与氧化还原之间的关系，从而对中医理论客观化，阴阳本质的认识，中医诊断、治疗及药物研究等都具有重要价值。

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（收稿日期：2011-09-16）