论阴阳学说在神经科学中的应用

阴阳学说是研究阴阳的运动变化规律及其内涵,用以解释万物万象的发生、发展及变化的一门古代哲学,如《素问·阴阳应象大论》说:“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”。阴阳学说认为世界是阴阳二气对立统一的结果,如《周易·系辞上》言:“一阴一阳之谓道”;《素问·阴阳应象大论》说:“阴阳者,万物之能始也”。古代先贤用阴阳来分析、阐释一些难以理解或不能直接观察的复杂事物变化的机制,如用阴阳来解释地震:《国语·周语》曰:“阳伏不能出,阴迫不能烝,于是有地震”。此外,阴阳学说的基本内容,还包括阴阳的对立制约、阴阳互根互用、阴阳交感和互藏、阴阳消长、阴阳转化和阴阳自和6个方面。

神经科学是指探求解释神智活动的生物学机制,包括脑科学、神经病理学、行为遗传学、神经生物学等领域,包括分子和细胞神经科学、认知神经科学和发育神经科学3个分支[1]。

大量研究表明,中医阴阳学说在生命科学的研究具有重要指导意义。1974年,美国生物学家GoldbergND等[2]根据环磷酸腺苷(cyclicadenosinemonophosphate,cAMP)和环磷酸鸟苷(cyclicguanosinemonophosphate,cGMP)这对核苷酸在细胞功能调节方面具有相反功能,结合阴阳学说,提出了生物控制的阴阳学说,之后SetoE等[3]发现具有双重转录活性的基因及其表达的蛋白质,并以阴阳命名为核转录因子阴阳1(yinyang1,YY1)。YY1可与共调节因子联合或作为多亚基复合物的一部分而达到高度特异性[4],研究发现,YY1在神经发育、髓鞘形成、神经功能发挥及神经疾病等方面具有重要作用[5]。

因此,本文尝试从微观到宏观,从分子到细胞到系统,阐释阴阳学说在神经科学领域中的应用。

阴阳与分子神经科学

1.阴阳与神经递质神经递质是由神经末梢所释放的用于支配神经元或效应细胞膜上的受体,从而完成信息传递的特殊化学物质。苏晶[6]研究显示,健康人体内多巴胺的含量变化与自然界阴阳的盛衰相一致,其含量随阳气的增长而增长,到夏季阳气最旺盛时达到高峰,后随阳气衰弱,阴气渐盛而降低。而5-羟色胺一年四季含量的变化刚好与多巴胺相反。人体大脑内存在的以谷氨酸(glutamicacid,Glu)为代表的兴奋性神经递质和以γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid,GABA)为代表的抑制性神经递质[7],这两种神经递质的关系可以用阴阳对立制约和互根互用来解释,在生理作用上对立制约,相互拮抗,共同维持大脑的生理稳定;在代谢机制上互根互用,两种神经递质因Glu/GABA-Gln代谢环路而存在偶联机制[8]。神经递质5-羟色胺和去甲肾上腺素对于大脑前额皮质的认知能力、工作记忆力及冲动性起到相反作用[9]。

2.阴阳与神经内分泌神经内分泌是由动物体内某些特化的神经细胞分泌的一类生物活性物质,能经血液循环或通过局部扩散调节其他器官的功能。

褪黑素是主要由脊椎动物大脑松果体分泌的一种激素,其合成与分泌受光照信号的影响,具有昼夜节律性,呈现明显的“昼低夜高”的分泌变化,即白天的分泌量低,夜晚分泌量高,分泌峰值在午夜子时[10]。有研究指出,褪黑素的合成与分泌呈现季节性变化,呈“冬高夏低”[11]。褪黑素的合成与分泌变化与昼夜、四季的阴阳变化相一致。

3.阴阳与神经营养因子神经营养因子是一类对神经元的发育、存活和凋亡起重要作用的蛋白质,主要由星形胶质细胞和神经支配的组织(如肌肉)产生。

BaiLu等[12]认为,深入了解神经营养因子的阴阳双重活性对我们进一步了解神经营养因子在广泛的细胞内的作用具有重要意义,并提出了神经营养因子作用的阴阳模型。RLee等[13]发现,神经营养因子前体与神经营养因子发挥不同的生物活性,神经营养因子与受体结合可以促进神经元生长,而神经营养因子前体与P75神经营养因子受体结合导致神经元凋亡。血管内皮生长因子及色素上皮衍生因子在对于神经系统的疾病有多重作用,两者在神经保护方面,特别是在神经退行性疾病中的作用应引起足够的重视[14]。

脑源性神经营养因子(brain-derivedneuotrophicfactor,BDNF)对神经元的生存和突触的生长具有重要作用,与长时程增强/抑制(long-termpotentiation/depressing,LTP/LTD)的过程密切相关,BDNF前体通过P75神经营养因子受体促进LTD,BDNF通过酪氨酸激酶受体B促进LTP,由此提出BDNF对大脑活动的阴阳调控理论[15]。

阴阳与神经细胞

神经细胞主要包括神经元和胶质细胞。神经元又称神经细胞,是神经系统和结构的基本组成单位,是一类具有长突起的细胞,由胞体和细胞突起构成。

轴突与树突或细胞膜构成突触结构,在形态方面,在电镜下观察到突触的结构像“阴阳鱼”,轴突颜色较深、发黑,是阴的属性,树突颜色较浅、发白,是阳的属性[16]。在功能上,ChenF等[17]关于突触信号的最新研究显示,神经肌肉接头的突触在形成的过程中存在着“阴阳”调和机制。神经肌肉接头是运动神经突触末梢与骨骼肌之间形成的功能性联系部位,由运动神经元合成的聚集素可促进突触结构形成和保持稳定状态,从而达到了阴平阳秘状态。近年研究发现,乙酰胆碱(acetylcholine,ACh)除了能够激动乙酰胆碱能受体(acetylcholinereceptor,AChR)之外,还会激活钙蛋白酶,从而导致AChR解聚。相反,聚集素可以抑制钙蛋白酶,从而使突触结构保持稳定,因此,突触结构的稳定和受体的解体符合阴阳对立统一的辩证关系。研究发现,Wnt家族成员酪氨酸激酶受体在轴突双向发展中起到重要作用,可以运用阴阳对立的属性来解释。Wnt5a能指导中枢神经系统中突触的建立,具有阳的属性,而酪氨酸激酶被证实是突触再生的最主要抑制因子,具有阴的属性[18]。

此外,小神经胶质细胞是中枢神经系统中的重要组成部分,对大脑发育有双向作用。一方面加强中枢神经系统的损坏,另一方面有益于中枢神经系统损害后的恢复[19]。

阴阳与自主神经系统

自主神经系统,即交感神经和副交感神经,两者的关系可以用阴阳对立、阴阳消长和阴阳转化的理论来阐释。刘克强等[20]认为,自主神经的双重调节作用是阴阳理论的生理解剖基础。人体大部分组织器官受自主神经双重支配,其作用往往是相互拮抗的。如交感神经促进心脏的活动,使心跳加快,而副交感神经则抑制心脏的活动,使心跳减慢,心房收缩减弱。人体在安静状态时,副交感神经的活动占优势,这时胃肠的活动加强,消化液分泌量增加,有利于机体对食物的消化和吸收;同时心跳减慢、心房收缩减弱,血糖与血压降低,瞳孔缩小。可以看出,在不同的生理状态下,交感与副交感神经系统具有不同的阴阳对立属性;交感神经与副交感神经系统的作用在某些特殊情况下,也可以此消彼长、相互转化,如副交感神经可加强胃肠活动,但在胃肠的紧张性过高时,其表现出来的不是引起兴奋而是起到抑制作用;在胃肠的紧张性过低时,则交感神经可对胃肠道起兴奋作用。

小结

中医“阴阳学说”在现代生命科学的应用才刚刚开始,用阴阳来解释、阐释各种生命科学现象的研究并不多。随着神经科学的研究不断深入,特别对于分子和细胞神经科学的研究越来越微观,神经科学的理论越来越繁杂,彼此间缺少整体统一性,而阴阳学说是中国古人用以解释宇宙万事万物对立统一的学说,其理论与神经科学某些微观物质对机体的作用有共同性,用阴阳学说可以较好解释神经科学中的各种双向作用。本文通过总结阴阳学说在神经科学中的应用,为神经科学的研究提出新的思路与方法,同时也寻求阴阳学说在当今研究的应用,提出用中医思路与方法去解决生命科学研究中诸多问题的这一新理念。

许民栋王琳许云龙许民栋王琳许云龙