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鹿茸研究对现代生物医学的贡献

作者:霍虹 霍玉书 来源:药通网 浏览:5634次 时间:2007-01-08 12:28:37

    鹿茸是哺乳动物惟一能够完整持续再生的器官。其再生发生于鹿茸生发骨膜。鹿茸具有自我分化能力。1968年,再生生物学专家Providence Brown University Richard J.Goss教授发现鹿茸的生长周期与其内分泌和环境有关,因而认为它是雄鹿的第二性征。1995年他从发生生物学角度提出了鹿茸研究的九个命题:1、为什么鹿茸会脱落并且每年再长出一个新的?2、鹿茸再生的形态控制机制如何?3、第一个鹿茸生长时,头皮怎样变成鹿茸的生发中心?4、为什么在鹿茸脱落后,肉茎表面会再长出鹿茸而不是形成疤痕?5、鹿茸为何能高速生长(60天完成5-10公斤的完成器官再生;)6、为什么鹿茸脱落后,肉茎表面的伤口愈合会延迟几个月而不受感染,直至长出新的鹿茸?7、为什么在热带生长的鹿可以在一年中的任何时候长出新鹿茸,而在温带生活的鹿只能在特定的季节再生?8、鹿在短短几个月中怎样得到足够的钙来长成如此大的鹿茸?9、鹿整体内分泌与鹿茸生长的关系。

    现在,鹿茸已经被作为一个快速的神经、血管、结蹄组织、软骨、皮肤和骨骼协调再生模型,受到世界学者的广泛关注。

    已经证明鹿茸的周期性再生是由于存在可以不断生发的干细胞的缘故。鹿体内睾酮水平的周期性变化使得鹿茸逐渐骨化,最终截断血流,使得鹿茸在春天会随鹿体内的睾酮水平达到最高峰时而脱落,并且开始新一轮的再生。鹿茸的脱落过程是一个典型的凋亡过程,仔细研究这个过程显然对深入探讨器官再生,骨折与创面愈合,肿瘤快速增殖、机体衰老过程,及退行性病变(骨质疏松、贫血、神经组织变性疾病、骨关节退化性疾病、免疫衰落等)具有十分重要的理论意义。鹿茸的脱落创伤面并不产生疤痕,新生鹿茸将从脱落面直接开始再生。脱落面不产生疤痕是由于鹿茸局部缺乏免疫功能的缘故,说明免疫与再生之间存在着密不可分的关系。虽然再生过程的启动和停止受类固醇激素的影响,但是人们发现直接导致鹿茸再生的却是那些干细胞或元基因组细胞的分化,它们通过自分泌和旁分秘所产生的多种生长因子,另外分布于鹿茸组织中的那些雌激素的受体、甲旁腺受体和甲旁腺相关蛋白受体等对其生长和分化也起直接影响作用,而类固醇激素、维甲酸等只起整体调节作用。

    在上世纪90年代中期前,研究鹿茸生物学的主要方法是通过大体/微观形态学、组织学变化;形态组织学中最重要的发现是:与通常的骨形成不同,鹿茸的软骨中有大量血管网络的存在,血流的持续性供给和浸入不但使得骨化难以形成,而且使鹿茸中神经、血管、结蹄组织、软骨、皮肤和骨骼获得快速协调生长所需的营养。上世纪90年代后期至今,人们已经不满足于在形态外观上对鹿茸生物学的了解和研究,鹿茸的研究已经进入细胞生物学和分子生物学水平的阶段。由于受生物大分子的分析、分离和制备技术的限制,鹿茸与其它植物药材相比,其药用开发因缺乏分子水平的、事实确凿的物质基础的支持而明显滞后。现在产业界对于鹿茸物质基础认识总体上还停留在鹿茸中含有胶原、氨基酸、脂肪、微量元素、激素、生长因子、黏多糖和灰分等化学成分的水平,而对鹿茸物质基础的描述还是“从鹿茸的顶尖部到底部和随着鹿茸生长时间延长,蛋白质和脂肪成分等逐渐减少而灰分逐渐增加”的认识水平上。

    1986年中国科学院大连化学物理研究所生物技术部开始采用鲜鹿茸按分离蛋白质--肽类的生物化学的方法进行研究,该所的霍玉书教授在美国德州大学圣安东尼奥医学研究中心首次发现鹿茸有神经生长因子样活性,对癌细胞促分化因子作用,并确立了一系列分离程序。1993年完成初步工艺路线并申报发明专利,并于1997年在国外和国内发表论文,并先后与辽宁中医学院基础部、福州大学生命科学院授,中科院大连化学物理研究所及清原城郊林场马鹿场等合作,进行鹿茸蛋白的分离鉴定工作,发现成骨细胞生长活性相关蛋白,进行分子量测定和氨基酸测序。并且在体外成骨细胞培养、体内给药的血清药理学方法、整体给药测定骨密度、以及骨代谢相关因子(IGF-1,TGF-β)的基因表达等方面取得新的成果。

国际上对鹿茸的研究已经进入分子生物学阶段,对现代生物医学领域将产生深远的影响。主要在以下几个主题将发生重大影响:
    1、鹿茸是哺乳动物惟一能够完整持续再生的器官。因此是研究器官再生的非常有用的模型,在90天内表达整个器官再生及凋亡的全过程,我们既可以在鹿茸的生发期研究其再生相关因子及其同步网络效应,而且还可以在骨化及凋亡期发现排斥机制及寻求抗排斥的分子机制,这将对再生医学的影响。

    2、现代医学研究的主要难题是重要脏器的退行性变及异常增生。组织细胞的退行性病变(Retrograde affection)是临床许多疾病的病理学基础,衰老、痴呆、骨关节疾病、骨质疏松、造血机能低下、心脑血管硬化、神经细胞退化。鹿茸的生长与脱落在90天左右的时间,我们也可以认为这是附属在哺乳动物的一个相对独立的器官的一个生命周期,再现了从基因指导下的在颅骨固定区域的干细胞的分化、发育,到高速按程序的协调生长、凋亡及脱落的过程。研究这一过程的分子生物学机制,对人类生命的各种阶段的生长、发育、衰老和与衰老相关的病变过程有非常重要的意义。

    3、鹿茸的脱落创伤面并不产生疤痕,新生鹿茸将从脱落面直接开始再生。脱落面不产生疤痕是由于鹿茸局部缺乏免疫功能的缘故,说明免疫与再生之间的存在着密不可分的关系,抓住鹿茸脱落后局部免疫反应中的相关因子及其动态变化,对于寻求免疫耐受现象及在特殊免疫反应状态下的抗感染原理是一个对创伤医学及抗炎症治疗的重要参考。

    4、生长因子学说建立已经30余年,大量生长因子家族被系统的研究和取得触目的进展,但是在整体水平如何完成正常细胞群调控及异常细胞增殖的群体动力学依然是一个瓶颈。鹿茸作为一个天然生长因子库,在短短的生命周期中表现出极强的生命力和迅速的凋亡。一定会有一些在人类基因中低表达短半衰期的不容易获得的生长因子群,在鹿茸中可能是高表达,较长半衰期,因此也为我们发现新的生长因子提供一个平台。同时也可以观察不同生长时期各种生长因子、各种激素、活性蛋白酶及小分子叠加成分在细胞调控过程乃至形成器官同步再生过程中是如何协同作用的,这一个网络化生命过程及其级联反应(Cascade Reaction)的时间动力学,可以在鹿茸的不同生长阶段的跟踪研究中获得宝贵的资料。对于模拟生命过程是一个很好的模型。

    5、鹿茸是我国最先发现和用于临床的中药,无论在临床经验及中医理论都对鹿茸的现代研究具有重要指导意义,许多临床效果都有其分子生物学的机理包含其中。因此应用我国鹿茸的经典著作去指导现代研究是十分重要的研究途径,也是我国学者的一个研究优势。但是不得不承认,最近10年国外对鹿茸研究的水准及所涉及的学科已远远走在我们前面。我国视为珍贵药材及具有显著疗效的品种。例如对人参的研究,人参皂甙是日本人发现的,但最好的人参产品是韩国的。因此我们要不失时机的加强对鹿茸的研究,千万不要从蹈人参研究之覆辙。

    6、中药的临床效果离不开中医理论的指导,从另一个角度来讲,应用现代科学对某种中药进行系统研究,可能对中医理论的发展有所贡献。鹿茸的研究就有可能对中医的补益原理和扶正固本的理论找到现代科学解释。许多中医理论是在大量临床实践中和人类在与大自然相互适应中升华的产物。这种人类认识自然的思维是科学螺旋式上升的过程,具有普遍的轮回性。在经过200多年的细胞病理学统治时期之后,一个天人合一,脏象相关,阴阳平衡的医学思维将在现代科学的综合交叉研究中得到新生。

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