资料来源：王玥，郑丰杰，李宇航. 从热力学角度研究中药寒热量化的回顾与思考. 环球中医药，2019，12（11）：1765-1769

摘要：开展中药寒热度的定量研究，建立一套系统的中药药性寒热度评价体系，是中药药性研究和临床迫切需要解决的问题。热力学方法鉴于其具有的整体性、可量化性，是中药寒热量化比较理想的方式之一。本文总结了近10年从热力学角度研究中药寒热药性的主要方法：冷热板示差法、微量热仪法及由其衍伸的细胞学MTT测定法、红外热成像、体温检测法，对各方法的理论依据、研究成果进行了回顾，评价其优点和弊端，并分析了上述研究中存在的问题，重点论述了中药归经与热敏通道理论对研究的影响。在此基础上对未来提出展望，认为中药寒热度的研究需考虑“点”“面”“体”“时”多个维度，以期为今后开展相关研究提供借鉴。

《素问·阴阳应象大论篇》曰：“善诊者，察色按脉，先别阴阳。”《伤寒论》六经辨证中的“六经”亦是先别阴阳，在此基础上又各自分为三个等级，形成三阴三阳辨证体系，是中医遣方用药、制定治则治法遵循的主要原则。组方寒热的量化首先需明确单味中药的寒热定量，因此开展中药寒热度的定量研究，建立一套系统的中药药性寒热度评价体系，是中药药性研究和临床迫切需要解决的问题之一，这也是本团队“基于六经阴阳的量化组方研究”研究方向的主要内容。

诸多中药寒热药性的研究方法中，由于热力学方法具有整体性、可量化性等优点，是目前对中药寒热药性进行评价和量化中使用最广泛的方式之一。本文总结了近 10 年从热力学角度研究中药寒热药性的方法，并对各方法的优点和弊端进行了评价，分析研究中存在的问题，以期为今后开展相关研究提供借鉴。

1 中药寒热药性的量化研究背景

中药寒热药性的物质基础是什么？其内在分子机制如何？是否可以建立一套系统的中药药性评价体系？这是困扰科研工作者的关键问题。自20世纪70年代以来，国内各个领域学者从不同角度开始对中药寒热属性及其寒热等级进行研究。

目前对中药寒热的研究，主要有两个研究策略。一是致力于寻找决定中药寒热属性的物质基础，继而开展量化研究。并从化学元素、电子得失偏移[1]，微量元素[2]、总含糖量[2]、总蛋白含量[3]、脂类成分[4]等角度，发现中药寒热性同所含化学元素、微量元素、总糖、总蛋白含量以及与脂类成分存在一定相关性，可以作为判别中药寒热药性的辅助工具，遗憾的是尚未能证实其与寒热有关的“金指标”。二是从生物学效应角度开展研究，发现中药寒热差异性主要体现在对机体中枢神经、交感神经、内分泌系统、基础代谢、血液循环系统等方面影响不同。然而，由于中药具有多维属性，其功能不限于某个系统或某几个脏器，无法用单一的指标量化。为此，有研究者引入了热力学观点，认为能量的改变是温热或寒凉中药内部所具有的“共性”[5]，并开展了一系列研究，如冷热板示差法、微量热仪法，红外热成像、体温测定法等，这些研究中所测定的热量转移值、温度变化等参数可以作为中药寒热量化数学模型的雏形，用于不同药物寒热药性间简单的比较。由于热力学方法是从整体出发对机体的状态进行检测，符合中医整体观的思维方式，并具有较强的可量化性，是目前寒热药性研究中比较理想的方式之一。

2 热力学主要研究方法

热力学观点认为能量（流）是生命活动的主导，能量代谢和热变化遵循热力学的基本规律。中药寒热药性的实现是基于干预机体的能量流，温热药表现为功能的亢奋，机体代谢加剧[5]。

由于物质在体内氧化过程中释放的能量 50%以热能的方式体现，其余则转化为化学能储存在ATP等高能化合物中，以供机体完成各种功能活动，包括合成细胞的各种组成成分、合成生命活性物质、维持膜两侧离子电化学梯度、机械功、离子跨膜转运、神经传导、腺体分泌和递质释放等，而这些功能活动中，除肌肉活动转化为机械功外，其他化学能均最终转化为热能。因此，温热类药物所引起的新陈代谢加剧最终体现在机体产热的增加，寒药的效用则相反[6]。凡是考察寒热药性中药干预下机体新陈代谢过程中的能量转移和热变化的方法均可归为热力学方法。

2.1 冷热板示差法

冷热板示差法的原理是，经寒热中药干预后的动物体内会出现能量（热）变化，从而对寒热环境产生趋向性。寒热环境主要通过不同温度的冷热板实现。赵海平等[7]、周灿平等[8]研究者各自采用这一方法考察了一些寒热中药，发现动物被给予中药后显示出的温度趋向性特征基本符合古籍记载的寒热药性。然而，这一方法仅能直观表明中药的寒热药性，无法进行量化。

2.2 微量热仪法

微量热仪法主要是通过测定细菌在密闭体系中经寒热药物干预所表现出的能量（热）变化，以反映中药的不同特性。主要测定指标包括生长速率常数、达峰时间、产热量等，并形成热功率——时间曲线，即热谱图，从而定量生物体能量代谢变化及能量周期，具有实时、快速、灵敏、高通量、自动化程度高等特点。本团队检测黄连、白芍、干姜、桔梗对大肠杆菌放热的影响，发现对细菌放热的影响干姜＞桔梗＞正常＞白芍＞黄连，差异具有统计学意义[9]；通过对附子、干姜、吴茱萸、茯苓、大黄、黄连、黄芩7味中药的研究，发现黄连黄芩可以抑制细菌放热，附子、干姜、吴茱萸则起到促进效果，大黄和茯苓与正常组相比则未观察到明显的区别[10]。此外，亦有研究者采用微量量热法评价方剂寒热，如证实左金丸（黄连：吴茱萸=6：1）和反左金丸（黄连：吴茱萸=1：6）均抑制肠道菌群生长，但前者的抑制率更强[11]。以上研究表明，中药寒热药性是客观存在的，与古籍记载存在一定的吻合性，可通过微生物代谢过程的产热量来体现。

微量热法的基本原理是通过测定细菌生长代谢的能量变化，由于细菌具有增殖迅速的特性，其生长速率，即细菌数量改变所带来的热变化远超过其他代谢活动，因此微量热法中，影响能量改变的，主要是细菌的增殖曲线，寒热药性的不同，也主要体现在对细菌增殖的影响。由此产生了微量热法的变体，即直接检测中药对细胞增殖率（MTT法）的影响，温热类药物可以促进细胞增殖，寒药主要表现为抑制作用。如王亚男等[12]检测了黄连、黄芩、黄柏和附子、干姜、附子对 A549 和 LO2 细胞增殖的影响，发现在一定浓度范围内，寒凉药抑制细胞增殖，而温热药则起到促进作用，过高浓度的温热药对细胞则为抑制作用。这一实验结果证明了寒热药对细胞增殖的不同影响，与中医理论相吻合。也有研究者用这一方法评价古籍记载有争议的药物如野菊花的药性[13]、复方的药性[14]和西药的药性[15]，为从细胞水平认识寒、热药性开辟了新的思路。

微量热仪法和细胞学增殖抑制测定法均是基于一种假设，即温热药可以促进细菌/细胞的增殖，寒凉药抑制增殖。然而，这一假说的原理尚未明确，增殖这一指标是否为温热药/寒凉药内部的“共性”仍存在争议。前文所列举的文章中亦得到一些与中医理论不符的结果，如大黄这一普遍认为的寒凉药对细菌生长不表现明显的抑制作用，反左金丸（黄连：吴茱萸=1：6）中热药比例偏高，但仍对细菌生长起到抑制作用。

2.3 红外热成像法

生物热力学的基本观点是温热类药物引起新陈代谢加剧，最终体现在机体产热的增加，体温升高，寒凉药物则导致体温降低。因此，体温的变化是最直观反映热力学变化的指标。传统的接触测温法会影响目标表明的温度分布，且精确率较低。

红外热成像是一种非接触测温法，其原理是当物体温度高于绝对零度时，其内部存在分子的振动，振动产生能量会以电磁波的形式向外界辐射，其中大部分是红外线。机体体温不同所形成辐射热的差异可以被红外热成像仪接收并转化为电信号，生成人体温度强度分布图，并得到热辐射源的深度和数值（敏感度达 0.02 ℃）[16]。

红外热成像法具有精确性、非接触性等特点，并能得到全身热图，有助于对机体全面的、整体的进行描绘。如朱明等[17]检测了干姜和黄芩作用于人体后的红外热成像图，发现干姜组腹部热辐射增强，黄芩组头面部热辐射减弱。李小梅等[18]研究表明胃热证大鼠经归胃经寒性中药治疗后中焦热辐射减弱。

然而，红外热成像技术用于动物检测需要对动物进行麻醉，可能对某些药效的发挥造成影响，且无法实现长时间、连续性的观测。目前使用红外热成像法多用于在人体上进行研究，但人体个体差异较大，且受到依从性、个人生活习惯等诸多因素影响，重复性不佳，需要大样本数据作为支撑。

2.4 体温测定法

基于红外热成像法所存在的问题，也有研究者使用了体温测定法进行寒热药性的研究，选择热电阻接触式测温技术，建立恒温恒湿环境，利用无纸记录仪动态监测系统，构建热电阻恒温观测平台，保证体温测定的精确性，并结合经穴特异性理论，选择多个特异性穴位进行温度测定，以弥补体温测定部位单一、无法从整体观测的不足。本团队前期研究主要检测了附子、干姜、吴茱萸、黄连、黄芩、大黄水煎液对家兔经穴温度的影响。结果显示，寒性中药10倍剂量组体温变化趋势以先升高后降低为主，20 倍剂量组均以降低为主；热性中药10倍剂量组附子组表现为先降低后升高，其他热性中药先升高后降低，20 倍剂量组以降低为主[19]。这一结果与传统认知的药性不尽相符，原因可能与机体体温自我调节机制、测量时间不足、中药归经、测量位置单一等诸多因素有关。

3 寒热药性量化研究面临的问题

如上所述，热力学研究方法中，冷热板示差法无法进行定量研究； 微量热仪法以细菌为研究载体，无法全面反映多细胞生物的生物学效应，且其理论基础仍然存在争议； 红外热成像法和体温测定法在开展中药寒热量化上相对更有发展潜力。这两种方法都是基于寒热药物对体温的生物学效应进行量化，但基于机体体温的中药药性研究又受到中药归经的影响。中医学认为，各种病证都是脏腑或经络发病的表现，因而某药物能治疗某些脏腑经络的病证，就归入某经。中药多具有各自特有的归经，单一部位的测量犹如盲人摸象，仅能得到片面的、主观的结论而无法了解事物的全貌。

除此之外，机体体温调节机制对基于体温的药性研究亦会造成影响，如何认识并改进、避免这一弊端，是应用体温测定法开展中药寒热量化研究的前提。

3.1 机体体温调节机制对寒热药性的影响

机体体温受到体温调节中枢的调控。机体外周和中枢神经系统分布的温度感受器感受外界温度变化后，经相应的传导通路将信号传导到体温调节中枢，中枢整合后通过多种途径调节机体的产热和散热过程，如调节皮肤血流量、控制竖毛肌和汗腺的活动，通过躯体运动神经影响骨骼肌活动，通过内分泌系统调节机体代谢等。其中，热敏、冷敏神经元作为中枢神经温度感受器，在体温调节中发挥重要作用，其感受温度变化的物质基础是热敏通道。

热敏通道是非特异的瞬时受体电位阳离子通道（transient receptor potential cation channel，TRP），允许 Ca2+、Na+等阳离子通过。目前发现的热敏通道包括 TRPV1（TRP subfamily V member 1）、TRPV2、TRPV3、TRPV4、TRPM8 （TRP subfamily Mmember 8）和TRPA1（TRP subfamily A member1）。

其中 TRPV1 和 TRPV2 主要受到热信号的激活，TRPV3 和 TRPV4 受到温信号的激活，TRPM8 和TRPA1 则分别受到凉和寒信号的激活[20]。这些受体也能被炎症因子和某些小分子物质如 H+等激活，并受到机械刺激的影响，与温度刺激产生叠加效应，这可能是病理状态下产生烧灼感、冷痛的原因之一。研究发现，这些受体也可以被某些中药激活。如辣椒、生姜、干姜、花椒、吴茱萸、胡椒等可以激活热感觉受体TRPV1；肉桂醛、芥末油等可以激活冷感觉受体 TRPA1[21]，热敏通道和冷敏通道的激活剂具有交叉脱敏作用[22]，即热敏通道的激活剂可以拮抗冷敏通道的激活，治疗冷痛，反之亦然。

中药的寒凉温热是感官的产物，现今发现的热敏通道被温度激活的 4个等级正好可以对应中药热、温、凉、寒 4个等级，热敏通道的发现提供了中药表征寒热生物学特征的一种新方式，同时，热敏通道的热激活阈值的测量可以为客观量化中药寒热提供依据[23]。然而，并不是所有中药都可以激活热敏通道受体，目前所发现的中药激活剂多为辛香刺激类药物； 某些中药的寒温属性与中医古籍记载和临床经验并不一致，如肉桂普遍认为是温性中药，但激活的是寒性热敏通道，说明中药的感觉与其寒热属性存在一定的差异，并不能完全画等号。

3.2 热敏通道对寒热药性研究的影响

热敏通道理论虽然不能用于完全解释中药寒热药性，但对全面了解寒热药性研究提供了重要的理论依据，也解释了之前体温检测所显示的寒热药性与传统认知不符的部分原因。研究显示，TRPV1激动剂如辣椒素、姜辣素口服或皮下给药可以引起迅速的体温下降，这种降温的作用一般在2～3小时内恢复[24]，大剂量给药则会在降温后出现持续几天的核心体温上升[25]。冷通道 TRPAl 的激动剂如薄荷醇、桂皮醛则具有增热效应[26]。因此，一定剂量的温热类药物如干姜进入机体后，可能由于激活热敏通道受体，表现出体温先降低后升高的趋势； 寒凉类药物进入机体后，则可能由于激活冷敏通道，表现出体温先升高后降低的趋势。同时，由于温热药大剂量给药后的体温上升会出现在几天后，若只测量给药后 24 小时的体温变化，则不足以完全反映中药的真正药性。

值得注意的是，温热药物中亦存在激活冷敏通道的中药如肉桂，体温初期的变化可能出现与干姜等激活热敏通道的温热类药相反的趋势。《神农本草经》中记载肉桂味辛温，清代黄宫绣的《本草求真》云：“肉桂气味纯阳，辛甘大热，直透肝肾血分，大补命门相火，益阳治阴。”临床实践表明肉桂可以治疗肾阳不足、命门火衰证，肉桂的温热性质可以确定。但是由于其能激活冷敏通道，给药后会出现体温先升高再降低的趋势。现代研究亦表明，肉桂具有强心，扩张冠脉和脑动脉血管，促进肾上腺皮质系统功能增强代谢的作用，使产热增加，然而这一效应起效较慢，短时间的监测无法充分体现中药的寒热特性[27]。

4 展望

基于以上分析，本科研创新团队提出：中药寒热度的研究是一个涉及多维度、多因素、多靶点的复杂问题。因此，中药作用于机体的热力学研究，不仅要考虑到“点”“面”，也要考虑到“体”“时”等多个角度。（1）“点”指观测点，可反映出某一局部的中药寒热效应值；（2）“面”指中药寒热效应面积，即观察点扩大到热效应的范围；（3）“体”指寒热效应的体积，即观察视野从单一面，扩大到机体的不同层面。如此，不仅有助于综合评价中药的寒热属性，也有助于发现并揭示中药寒热效应与其归经的关系；（4）“时”指中药的寒热效应会随时间延续而发生变化。可以将某单位时间段内的数个时间点的机体热效应值的总和，作为中药寒热的综合效应值，用∑来表示。

如此，对中药寒热药性开展深入研究，则有助于更加客观、更加全面的评估中药寒热属性及其寒热度，为建立中药寒热度等级评估体系奠定基础，进而指导临床用药。

参考文献（略）