寻找民族医药的春天——记中南民族大学刘向明教授

本刊记者 马 兵

寻找民族医药的春天
——记中南民族大学刘向明教授

本刊记者 马 兵

专家档案：

刘向明，现任中南民族大学学科带头人，华中科技大学兼职教授。1951年出生，湖南省石门人，中共党员，教授，华中科技大学生物医学工程专业博士，2001年4月毕业。他在医学、生物学和数学的交叉处探索医药系统研究工作的新途径，侧重于探讨离子通道门控动力学及药物对其影响，发表了一系列论文，填补了我国在此领域里的空白，其成果受到相关领域中老一辈知名专家及优秀中青年专家的充分肯定。近年来，由于其在解决民族药物研发中的关键问题所做的开拓性工作，使之在传统药物研发领域成为享有国际声誉的知名学者。曾被评为湖北省有突出贡献的中青年专家，获国务院政府津贴。

2010年11月20日，中南民族大学的讲堂里座无虚席，由中国生理学会、生物物理学会、神经科学学会、生物医学工程学会联合主办，中南民族大学生物医学工程学院承办的中国细胞电生理与膜片钳技术研讨会正在此召开。报告会上，中南民族大学刘向明教授作了题为《用膜片钳技术探索龙血竭镇痛效应的物质基础和作用机制》的专题报告。在报告中，刘向明教授以傣药龙血竭的镇痛效应研究为生物学背景，提出了以民族药物本身的药理效应为参照，将其成分(组合)的效应与原药物本身的效应作比较，寻求能替代产生原药物效应的化学成分（组合）作为研发新药的先导物这一新的方法学的基本原则。这是一种创新的关于民族药物药理机制和药效物质基础研究的理论框架和方法学，它解决了民族传统医药不能提供明确的药理、毒理和临床数据等相关材料，缺乏验证与评价标准体系等老大难问题。精彩的报告赢得阵阵热烈掌声，这掌声中包含着对报告人刘向明教授在民族医药领域不懈的探索、取得佳绩的肯定和钦佩。

数学工作者的生物实验室

说起来，刘向明是数学专业的出身。与众多同龄人一样，他也曾有过农村插队当知青和砖瓦厂当工人的人生经历，1973年进入华中师范大学数学系学习，1978年以后一直在高校从事科研和教学工作。很长一段时间，他曾主讲过《数学分析》、《高等代数》、《数学物理方法》、《随机过程》和《统计学》等多门课程。上个世纪九十年代，刘向明渐渐注意到生物统计和生物数学这个新兴的研究领域，他感到这个方向大有可为。1990年、1992年刘向明曾两度赴北京医科大学和中山医科大学研修生物统计和生物数学，师从我国著名生物统计学家——美国加州大学伯克利分校生物统计博士方积乾教授，接受系统的科研训练。

生物统计学就是用数理统计的原理和方法，分析和解释生物界的种种现象和数据资料，以求把握其本质和规律性。扎实的数学功底和较丰富的生物医学知识让刘向明能够深入地开展医学、生物学和数学的交叉学科研究，他擅长通过数学模型来对生物医药进行定量和定性研究，开拓出一条全新的科研之路。比如，为克服用马尔科夫过程建立离子通道门控动力学模型时，传统的确定通道状态个数的多指数函数拟合法的不确定性和不直观等缺点，在对大量的膜片钳单通道记录结果进行数据分析的基础上，提出了检测离子通道状态个数的新方法——连续分组平均持续时间检测法；结合PC12细胞K+通道门控机理，在马尔科夫过程模型的理论成果的基础上开拓创新，探讨了离子通道门控动力学马尔科夫模型的建模、参数估计和模型选择的方法，为动力学分析提供了一个范例；对状态个数检测法进行计算机模拟研究，发展了生命科学中的计算机模拟技术，拓宽了计算机模拟技术在生命科学定量研究中的应用范围，对于生物医学数学建模有关问题的研究具有方法学上的参考意义。他的这些研究都在《Acta Pharmacologica Sinica》、《International Journal of Epidemiology》等权威杂志刊登。其中刘向明与导师一起率先在国内开展了离子通道门控动力学及药物对其影响的研究，取得了一批成果。由于在这一领域里数理科学和生物医学的高度交融，数学工具的深入应用，至今国内仍少有人涉足。《神经科学进展（二）》（2003年高等教育出版社）曾专门介绍过他的工作。

1998年，47岁的刘向明被华中科技大学破格录取为生物医学工程专业林家瑞教授的博士研究生，2001年获得生物医学工程专业博士学位。勤奋的工作态度和执著的科研精神使得刘向明努力追赶回了曾经被蹉跎的青春，走向了事业上的一个又一个高峰。他历任中南民族大学电子信息工程学院书记、药学院院长，并担任华中科技大学兼职教授，中国系统工程学会医药卫生系统工程专业委员会常务委员，《Planta Medica》、《Medical Science Monitor》、《生物物理学报》等杂志审稿专家，《生物医学工程与临床》杂志特邀编委，曾有二十多个国际上的生物医学杂志向他邀稿或邀请他担任客座编辑，同时他也是国家自然科学基金重点项目评审专家，国家863计划生物与医药技术领域“生物信息与生物计算技术”专题中的神经信息技术方向评审专家。他所组建的现代电生理实验室，是国内第一个为数学工作者建立的生物医学实验室。虽然原学术背景是理科，刘向明却在生物医药领域闯出了一条全新的路。

龙血竭的传奇与奥秘

2002年以来，刘向明的研究兴趣逐渐集中在民族医药上，在国家民委自然科学基金的资助下，他组建了民族药物神经药理研究所，开展了民族药物药效物质多成分构成的检测、分析与建模方面的研究工作。利用现代生命科学与信息科学相结合的产物膜片钳、细胞外记录、多道阵列记录，观察临床确有疗效的民族药物龙血竭、野木瓜、两面针等对神经细胞间通讯、离子通道、受体等的影响，并结合数学建模和计算机模拟研究，从分子、细胞和整体水平阐明这些药物产生某种特定神经药理效应的机制及相应的物质基础。

说到药物，一般老百姓都知道中西药之分，却很少注意到少数民族医药。中国有56个民族，每个民族在历史的长河中都发展和积累了宝贵的医学文化，一些民间口口相传的土方确实有着诊治疑难杂症的绝招。中国的民族医药博大精深，近些年来以藏药、蒙药、苗药等为代表的民族医药越来越受到关注。但是长期以来，民族医药也存在科研人才不足、缺乏整理逐渐失传、过于粗放难于精确药性等制约发展的难题。很多民族药虽然具有多种药理效应，担对于病症的治疗都是模糊的，人们很难区分其中起关键作用的到底是哪些化学成分。如何阐明其药理作用机制，并确定其产生特定药理效应的药效物质基础？刘向明认为这是传统药物研究中亟待解决的关键问题。他把突破口锁定在传统傣药龙血竭镇痛效应的物质基础和作用机理的研究上。

龙血竭是百合科植物剑叶龙血树的含脂木材经提取得到的树脂，是一种充满传奇色彩的民族药，对于跌打损伤，化瘀止痛，外伤出血有很好的疗效。剑叶龙血树主要分布在我国云南及东南亚国家，生长很缓慢，一年之内树干增粗还不到1厘米，但在植物界中它的生命期最长，可达八千年，因此被植物学家们誉之为“植物寿星”。剑叶龙血树的树皮一旦被割破，便会流出殷红的汁液，这种汁液是剑叶龙血树分泌出的树脂，像人体的鲜血一样，因此得名龙血竭。作为一种名贵药材，剑叶龙血树已经被列为国家重点保护的珍稀植物。龙血竭具有一般民族药物的普遍特征：第一，它是由多种化学成分所构成的混合物。从表面上看，药物的全体成分共同作用产生效应，这种表象遮蔽了某些成分在产生这种效应中所起的关键作用；第二它具有多种药理作用。如果能够明确它的药理效应和作用机制，不但能够确定它的治疗方向，还能合成同样的化学成分替代植物原料。

刘向明采用了“反向药理学”的研究模式，将以往的“实验室——临床”的药物发现过程颠倒为“临床——实验室”。反向药理学指的是通过跨学科的探索性研究，整合已证实的临床经验和实验观察成分，并通过进一步的预临床和临床研究将先导物开发为候选药物的严格科学方法。这一过程中“安全”是最重要的出发点,效应变成有待确认的事情。这个方法的创新性在于将有生命力的传统知识和现代技术结合起来，提供更好和更安全的先导物。首先确定作为一个整体的民族药物和被考察的药物成分（组合）的药理效应，然后将药物的效应与被考察的药物成分（组合）的效应依照两者的药理效应参数值进行比较，由此判别传统药物的某种成分，或某几种成分的组合是否为其有效成分或药效物质。而把这一理念付诸实践的可用工具之一则为膜片钳技术，它通过记录流经离子通道的离子电流来反映细胞膜单一的或多个离子通道的分子活动，在离子通道的电流记录过程中，可分别于不同时间，不同部位（膜内或膜外）施加各种浓度的药物，研究它们对通道功能的可能影响，了解那些选择性作用于通道的药物影响人和动物生理功能的分子机理。在大量实验工作基础上，经过统计和分析，刘向明等人得出了这样的结论：龙血竭的镇痛效应是由其3种化学成分协同调制痛觉信息在初级感觉神经元和脊髓水平上的传导所产生的。

这一结论背后蕴含着更重大的意义就在于它提供了一种建立传统药物药效物质现代概念的思路和方法，形成了传统药物药理机制与物质基础研究的框架。刘向明教授的研究论文连续三次在《中国科学》（2004，2006，2008）杂志上报道，《Brain Research》、《药学学报》等重要杂志上也发表了相关的研究成果。在2005年第27届IEEE生物医学工程国际学术年会上，大会组委会曾评价这一方法学对确定民族（传统）药物的药效物质具有重要意义。2007和2008年美国Nova科学出版社连续两次邀请刘向明在其最近出版的新书《Chinese Herbal Drug Research Trends》和《Handbook of Drug Targeting and Monitoring》中撰写章节，较系统地阐述其研发民族药物的思路、理念和方法学。2008年，国际上著名的民族药物杂志《Journal of Ethnopharmacology》在其发表的评述文章《Dragon’s blood:Botany, chemistry and therapeutic uses》中，以Analgesic activity为题，整节介绍了刘向明教授对龙血竭的研究工作。2008年，在邀请出席享有盛誉的纪念化学疗法创始人Paul Ehrlich获诺贝尔奖100周年大会的信函中，大会主席Fritz Sorgel教授评价刘向明教授的工作是卓越的，为药物相互作用的研究做出了重要贡献。

发展民族医药的先行者

随着对民族医药研究的深入，刘向明教授更加深刻地感受到研究和抢救民族医药的紧迫性和重要性。二十一世纪的三大研究主轴是纳米技术、生物科技和天然物，民族药就是典型的天然物。它在满足各民族人民群众对医药服务需求中起着重要的作用，而且是当今国际市场药品的潜在丰富来源。开发民族医药对于继承历史资源、繁荣当代医学、发展少数民族地区经济都有着积极意义，这样一个熠熠生辉的宝库却因为药物研究、医生执业、市场占有率等诸多问题难于挖掘开发。刘向明在这个领域努力做着自己力所能及的事情。

他积极组建民族药物神经药理研究室，大力培养和提携青年教师，狠抓学院的学科建设和科研工作，积极组织教师申请国家和省部级自然科学基金课题，除了在教学第一线讲授多门本专科、研究生课程外，他还亲自指导本科毕业设计，指导研究生和青年教师的科研工作，努力为国家培养民族医药科研人才。

刘向明在担任中南民族大学药学院院长期间，积极参与中国民族药传统生产工艺和技术保护工程，承担了壮药、土家药、瑶药、畲药的调研项目。并与药学院领导班子成员一起亲自带领项目组深入到广西、湖南、湖北、浙江等省的少数民族地区进行实地调研，对上述几种民族药的资源、品质、传统生产工艺和临床疗效有了深层次的了解，所撰写的调研报告为国家制定“十二五”规划及民族医药的产业发展战略提供了可循的依据。

大力发展民族医药现在已经成为全社会的共识，完善和发展民族医药，不仅有利于全民族医疗水平的提高，更有利于我国医疗卫生资源的整合，建立起门类齐全、科学完善的医疗卫生体制。近年来，国家对于民族医药发展的支持力度不断增大，“十一五”重大科研专项中就有民族医药专项，同时正在编制的“十二五”中医药事业发展规划中，也进一步明确了民族医药发展的基本思路，而其中的重头工作之一资源普查也即将展开。

不久前，由科技部社会发展科技司主办的“首届民族中医药区域合作论坛”在长春召开，论坛就进一步加强中药、藏药、蒙药、苗药、壮药、朝药等民族医药产业的沟通交流，促进地区间传统医药产业的长期合作和共同发展进行了探讨。种种迹象表明，民族医药百花齐放的春天即将来临，作为开路先锋，刘向明和他的研究团队一定比常人更能敏锐捕捉到春天的脚步声，路漫漫其修远兮，唯将上下而求索。