“精”学说与干细胞辨识

张进 中医思维十 今天

I摘要：成体干细胞功能不足则会导致生长发育障碍或人的早衰现象，中医认为此为先天之精不足，临床以补肾填精法来治疗如五软五迟和早衰等病证。故今后或许可从调控干细胞增殖分化角度来研究中医学中由于先天之精不足所导致的一系列病证。从干细胞角度来阐述中医学“精’学说，讨论了它们的相似之处。认为全能干细胞蕴藏了全部先天之精，这是精的来源。并将全能干细胞及已发现的多种成体干细胞的功能，与“精’的繁衍生殖、生长发育、生髓化血等功能相比较，认为“精’与干细胞的基本属性较相似。试图为中医基础理论现代化研究提供一个新的思路。

近几年内干细胞研究发展十分迅速，取得一系列重大的新发现。干细胞研究具有不可估量的医学价值，它促使科学家们重新认识细胞生长、分化、生物发育机制等基本的生命规律。中医学的“精”学说，也是描述人体构造与生长、发育、衰老过程的基本理论。随着干细胞研究的深入，我们发现中医学的“精”在内涵上与干细胞有很大的相关性，对有两千多年历史的中医药来说，这种相关性也许意味着在基础理论与临床实践上有取得重大突破的历史机遇。

 

1干细胞研究的概况

 

1.1干细胞概念

 

干细胞(Stem cell)的“干”，译自英文"Stem"，意为“树”、“干”和“起源”。大多数生物学家和医学家认为干细胞是一类具有自我更新与增殖分化能力的细胞，能产生表现型与基因型和自已完全相同的子细胞，还能分化为祖细胞。作为干细胞，它应具有以下属性：（1）自我维持和自我更新的能力；（2）具有多种分化潜能，具有分化为本系大部分类型细胞的能力；（3）增殖分裂能力；（4）自我更新和多分化潜能可以维持相当长时间，甚至终生；（5）对损伤和疾病具有反应能力。

 

1.2干细胞的分类

 

1.2.1 按其组织发生的名称分类

 

目前干细胞已在许多部位被发现，其来源包括胚胎、骨髓、血液、皮肤、角膜、视网膜、牙髓、肝脏、胃肠道、胰腺等部位。其名称有造血干细胞、胚胎干细胞、神经干细胞、骨髓间充质干细胞(或称骨髓基质细胞)、表皮干细胞、血管内皮干细胞、肝脏干细胞、胰腺干细胞、肠上皮干细胞、生殖干细胞等。

 

1.2.2 按其分化潜能分类

 

按分化潜能的大小，干细胞基本上可分为以下三种类型：

 

（1）全能干细胞

 

它具有发育成完整个体的分化潜能。包括从受精卵卵裂至8细胞期间的所有细胞。受精卵是最原始的干细胞，是无可争议的全能干细胞，从2个细胞分裂至8细胞期间的细胞是否具有全能性，尚有部分争议。

 

（2）多能干细胞

 

这种干细胞具有分化出多种组织细胞的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力，发育能力受到一定限制。如分离自胚泡内细胞群的胚胎干细胞，它可以无限增殖并分化成为全身三个胚层200多种细胞类型，进一步形成机体的所有组织器官。又如造血干细胞，它可分化出至少12种血细胞。间充质干细胞可分化骨、肌肉、肌键、软骨、脂肪等中胚层组织和其它胚层组织如神经组织等。

 

（3）单能干细胞

 

也称专能干细胞。这类干细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化。很多成体干细胞如角膜干细胞、肝脏干细胞等都属于此类。但随着转分化或称横向分化的发现，如神经干细胞向血液系统细胞转分化，此种细胞的分化潜能还不可预测，大多数观点认为干细胞分化与微环境密切相关。

 

1.3干细胞的应用

 

干细胞在组织工程、治疗组织坏死性疾病(如脑组织缺血性坏死、化学灼伤引起的角膜缺失等)及作为基因治疗的载体等方面有巨大的应用价值，本文暂不做详细介绍。

 

2从干细胞角度来阐述精学说

 

目前在人体越来越多的部位发现了干细胞，关于干细胞功能的研究也越来越深入，从干细胞研究已知的结果分析，干细胞的存在及其功能在许多方面可解释中医药学之'精’学说内容。

 

中医学的精，即人体之精，由禀受于父母的生命物质与后天水谷精微相融合而形成。是人体生命的本原，也是构成人体和维持人体生命活动的最基本物质。如《素问·金匮真言论》云：“夫精者，身之本也。”

 

2.1从精的生成看

 

中医学精的生成有两来源，一为先天之精，即禀受于父母的生殖之精。人之始生，秉精血以成，借阴阳而赋命。父主阳施，犹天雨露；母主阴受，若地资生。男女媾精，胎孕乃成。“一月为胞胎，精气凝也；二月为胎形，始成胚也”(《颅囱经》)，即所谓“人始生，先成精”(《灵枢·经脉》)。父母生殖之精结合，形成胚胎之时，便转化为胚胎自身之精，此即禀受于父母以构成脏腑组织原始生命物质。

 

从干细胞角度，来自父母精子与卵子结合成受精卵，此即全能干细胞，它含有分化成新个体的全部遗传物质，并且在其发育过程中，相关基因按一定的顺序启动和关闭，这种启动与关闭机制是整个发育过程的核心，故可以说“先天之精”来于全能干细胞，其内涵包括干细胞内的全部遗传物质及其蕴藏的种属特异的发育信息。通常在受精卵发育至5天形成胚泡时，取其内细胞群，即为胚胎干细胞，它具有分化发育成三个胚层所有种类细胞的能力。胚胎在母体中依母体的营养而成长，胚胎干细胞分化成人体各个部位的干细胞，再分化成前体细胞或祖细胞，最终分化为各器官组织的终末细胞。

 

从整体过程上看，一个全能干细胞，最终发育成独立的个体，此即先天之精形成的过程。

 

胚胎时期，干细胞的分化过程是由全能干细胞，到胚胎干细胞，再到各部组织器官的干细胞，最后分化为终末细胞，但各部组织器官内的干细胞并没有全部分化，在生后仍有许多干细胞继续存在，它们在个体发育成熟过程的特定时空状态下及组织修复过程中，起很重要的作用。这些干细胞统称为成体干细胞，它们多为专能干细胞，常处于静息状态，其分化潜能受到限制，仅能分化成其所在胚层或所在系统或器官组织的细胞，它们终身存在于人体。在生后发育过程中，这些专能干细胞，能按一定的时间与空间顺序，分化成特定的终末细胞。从中医学角度来说，这些专能干细胞及其分化潜能，仍属于先天之精，但其分化能力的正常发挥离不开后天之精的充养。

 

后天之精，是中医学“精”的另一来源，它是由脾胃获取后天水谷精微生成，并转输到五脏六腑，而成为五脏六腑之精，以维持脏腑的生理活动。人在先天之精的基础上，不断吸取生成后天之精，两精相合，共成人体之精，化气，生血，生津，而能由婴儿发育成长为成熟的个体。后天之精充养人体的终末细胞及各器官系统里存在的成体干细胞，从而使人体各器官系统运作正常，保持正常的生理功能。因此，“后天之精”，主要是指吸收的各种营养物质，及人体细胞在正常的营养状态下，保持整体正常的生理功能。

 

2.2从精的功能看

 

中医学的“精”主要有四大功能，繁衍生殖、生长发育、生髓化血、濡养脏腑，这是精学说指导中医学临床实践的主要理论依据。从干细胞的角度来看，精的功能大部分都是干细胞的功能体现，都可以用干细胞来解释。

 

2.2.1繁衍生殖

 

此即生殖之精，具有生殖以衍后代的作用。男女天癸至，则具有生殖能力。男女媾精，故能有子而繁衍后代。老年，精气衰微，天癸竭而地道不通，则丧失了生殖繁衍能力。从发育的角度说，人体生殖之精，起源于胚胎期的原始生殖细胞，它位于生殖嵴，研究者从生殖嵴分离的原始生殖细胞具有与胚胎干细胞相似但分化潜力相对较弱。生殖嵴最终发育成性腺(睾丸或卵巢)，生殖嵴内的原始生殖细胞则发育成生殖干细胞，当人体发育至青春期时，“天癸”已至，生殖干细胞再分化为精子或卵子，即具有生殖能力。老年人，女性在绝经期后已不能产生卵子，故已丧失生殖能力，老年男性的精子，在数量与活力上，已大不如年轻人。故精的生殖功能，应是精在中医学中最初最基本的含义，生殖干细胞发育成熟形成生殖细胞，生殖细胞相结合成受精卵，即开始了下一代的发育过程。

 

肾藏精，肾精充足，则生殖能力强；肾精不足，就会影响生殖能力。故补肾填精是临床上治疗不育、不孕等生殖机能低下的重要方法。而研究补肾药对在体和离体生殖干细胞分化能力及分化终末细胞的活力对生殖机能低下的实验治疗研究具有较大意义。

 

2.2.2生长发育

 

人之生始于精，由精而成形，精是胚胎形成和发育的物质基础。人出生之后，犹赖精的充养，才能维持正常的生长发育。随着精气由盛而衰的变化，人则从幼年而青年而壮年而步入老年，呈现出生长壮老已的生命运动规律。所以说“人之血气精神者，所以奉生而周于性命者也。”(《灵枢·本脏》)先天之精在生后的作用主要通过各器官系统的成体干细胞及其先后分化的终末细胞的正常功能来体现。生理情况下，生后发育为成熟个体的过程中，人体各部分细胞产生的数量大于死亡、凋亡或被清除的细胞数量，而由壮年至衰老死亡的过程中，则相反，壮年时期，人体新生与清除的细胞数量则处于一个动态的平衡中。

 

一般认为，人的终末细胞都不具有分化能力。那么成熟个体新生的细胞都从哪里来呢？普遍存在于人体各器官组织的成体干细胞起了关键的作用。在损伤后各器官组织之所以具有修复和再生能力，也是如此原因。发育过程中，成体干细胞按一定的时间与空间顺序增殖分化，这种时空关系是早已由生物体的遗传性规定了严格的程序和模式，这是一个非常复杂的过程，也是发育生物学和细胞生物学最大的谜题之一。人体在这种基因控制为主的干细胞增殖分化机制下而趋向成熟。

 

衰老过程中，成体干细胞的数量与分化能力不足，导致细胞产生数量少于清除数量而导致总体数量减少，同时各器官组织终末分化细胞的机能也呈下降状态，最终人体因整体功能不能维持而死亡。

 

成体干细胞功能不足则会导致生长发育障碍或人的早衰现象，中医认为此为先天之精不足，临床以补肾填精法来治疗如五软五迟和早衰等病证。故今后或许可从调控干细胞增殖分化角度来研究中医学中由于先天之精不足所导致的一系列病证。

 

2.2.3生髓化血

 

肾藏精，先天之精及后天脏腑之精统归于肾。故肾能主骨，生髓，通脑。“肾生骨”(《素问·阴阳应象大论》)，“肾精盛，则骨髓充满，骨骼因而坚固有力，齿为骨之余，牙齿亦能坚固而有光泽。“髓海有余，则轻劲多力。”(《灵枢·海论》)精盈髓充则脑自健而生智慧。精血同源，精生髓，髓可化血。从干细胞角度说，肾精盛，即为干细胞功能正常。

 

骨髓中现已发现至少有造血干细胞与是间质干细胞两种干细胞。间充质干细胞具有分化成骨、软骨、肌肉、肌键、脂肪等组织的能力，其主要存在于骨髓中，能参与诱导、调节骨髓造血干细胞和基质的发育，而且发挥动力作用，促进细胞外基质分子的有序排列，是骨髓的重要组成部分。另外在外周血、脐带血、皮肤结缔组织、骨骼肌、骨膜及脂肪等组织中都分离到间充质干细胞。在体外诱导条件下，间充质干细胞可分化为各种定向干/祖细胞如成骨细胞、成软骨细胞、成肌细胞、成脂肪细胞等细胞。故间充质干细胞对骨的生长发育及功能的维持都起不可缺少的作用，所以说肾精足髓充而骨骼能坚固有力。另牙髓中有牙髓干细胞，其功能正常则牙而能坚固。

 

骨髓中的造血干细胞是目前研究最为深入一种干细胞，造血干细胞移植已被常规用于治疗肿瘤、血液病及其它免疫系统疾病。造血干细胞能最终产生所有种类的血细胞，包括淋巴系细胞、髓系血细胞和血小板。淋巴系细胞主要包括B淋巴细胞与T淋巴细胞，它们是人体免疫系统的重要活性细胞。髓系血细胞包括红细胞、粒细胞、单核巨噬细胞、巨核细胞等。红细胞能携带提供细胞生命活动所需的氧气与新陈代谢的产物二氧化碳，粒细胞、单核巨噬细胞具有吞噬异物、消除体内病变衰老细胞、调节免疫应答的作用，巨核细胞能产生血小板，参与止血与凝血。故造血干细胞的终末分化产物担负人体的营养与代谢产物运输功能、免疫功能、凝血止血功能等十分重要的生理功能。所以肾精足，造血干细胞功能正常，则能生血。造血干细胞，作为先天之精的一部分，是精生髓化血功能的最完全的执行者。肾精足则化生肾气，使正气充足，“正气存内，邪不可于”，正气即人的免疫功能，主要由造血干细胞产生的淋巴细胞与粒细胞等来执行。气盛则能摄血、止血，这是血小板的功能。因此，造血干细胞与精的化髓生血及化气后的防御、摄血止血功能等十分相关。

 

存在于颅腔与椎管的脑与脊髓与骨髓腔中的骨髓古人均认为是髓，同由精所生。脑与脊髓主要由神经干细胞发育而成，在出生后，从动物研究得知，脑中仍有大量神经干细胞存在一段时期，限于研究方法，人出生后中枢神经系统中的神经干细胞是否存在及存在时间尚未有确切的结论。但脑发育成熟后，人的中枢神经系统神经细胞仍然存在。目前研究发现，成人的神经干细胞确切存在于与学习记忆相关的海马齿状回及脑室的室管膜与室管膜下区，其它区域本文作者从理论上推知应有神经干细胞的存在，但目前还没有从实验得到证实。精能生髓通脑，肾精充足，脑髓得养，则脑的发育及功能正常，这与神经干细胞密不可分，且神经干细胞存在海马，与人的学习记忆功能有关，这也与精的“生智慧”相合、年老后记忆力下降，神经干细胞的数量也下降，显示两者之间存在一定的相关性，其实临床上防治老年性痴呆，中医学者们多从补肾益髓入手，故神经干细胞化生脑髓有较大联系。

 

2.2.4濡养脏腑

 

主要指后天之精的作用。补益肾之阴精以治，因此研究慢性病后期的干细胞现象，或许能为肾伤精理论提供实际帮助。

 

干细胞研究是生命科学前沿热点之一，进展很大，并且有新的发现产生，如干细胞的横向分化现象，目前已发现，骨髓间充质肝细胞能转分化为神经系统细胞、肝细胞、心肌细胞系等。这些现象说明作为先天之精的干细胞在人体内有着精的共同属性，精是构成人体的基本物质，在各组织器官间能相互转化，这为'精’的干细胞学说提供更充分的依据。

 

另外，以干细胞研究为基础的组织工程研究，寻求组织与器官的形成与再生，说明干细胞作为人体之“精”，可以再生人体的各组织部分，与精作为构成人体和维持生命活动的基本物质属性相符合。

 

作为共同的研究对象——人体，中、西医从不同的角度阐述对生命的基本认识，并以之指导临床实践。基于历史形成的原因，中医学有许多理论尚不能以现代科学来阐述或理解分析。中医学属自然哲学，是中国传统的自然科学，限于当时的科学水平与认识能力，古人在阐述生命、健康和疾病时，也必然会将哲学与医学、抽象与具体的概念混称。因此理解中医学“精”学说内涵时，必须按中国传统的有体有用、体用如一的思维模式来认识，把“精”理解为实体及其作用、功能、属性等辩证统一。

 

21世纪是生命科学的世纪，将不断发现的最新的生命科学新发现、新观点，与中医学的基础理论相互结合，相互比较，是中医现代化的必然途径。精学说作为中医认识人体的基本理论之一，与干细胞学说有十分密切的联系。相信随着干细胞研究的深入，精学说与干细胞之间的联系将会有越来越合理贴切的解释方法。