黃燕 張大錚 蹇文淵 路雪婧

代謝組學[1]是20世紀90年代繼基因組學、轉錄組學和蛋白質組學之后新發(fā)展起來的一門學科,它通過對生物體液和組織中隨時間改變的代謝物進行檢測、確定、定量和分類,以高通量檢測和數據處理,建立代謝產物信息與系統(tǒng)整體之間關系為目標的系統(tǒng)生物學的一個分支。目前,代謝組學數據的采集、處理和解析方面存在著兩種流派,采用化學計量學方法和定量代謝組學或定向輪廓分析[2]。它采用全面、系統(tǒng)方法解釋生理、病理過程的原則和方法與中醫(yī)“整體觀念”和“司外揣內”的思維模式有很多相通之處,所以為中醫(yī)的現代化研究提供一個新技術手段,新的突破口。近年,中醫(yī)證候分型、中醫(yī)藥新藥開發(fā)、中醫(yī)個體化治療等方面的研究,開始嘗試用代謝組學進行分析[3,4]。本文就其在幾種常見疾病中的中醫(yī)證候分型中的應用情況綜述如下:

1 高血壓病

高血壓病通過中醫(yī)“四診合參”辨證可分為肝火亢盛、痰濕壅盛及陰虛陽亢三型,但這三種證型之間如何客觀、統(tǒng)一化、量化,如何克服中醫(yī)傳統(tǒng)方法的局限性。LU Yi-hong等[5]從中醫(yī)辨證論治的角度運用GC/MS代謝組測定方法,測定了健康人組32例、原發(fā)性高血壓患者33例的血清內源性代謝物,采用主成分分析和偏最小二乘判別分析法研究健康人與高血壓病人血清代謝譜的關系,得出了不能明顯區(qū)分不同證型高血壓。最后通過馬氏距離分析直接識別異常代謝的生物矩陣,從而可以清晰地區(qū)分三種證型的高血壓,同時還顯示了不同證型高血壓的演變過程,從而為中醫(yī)辨證分型客觀化探索提供新方法。范群麗等[6]在觀察77例病人(健康人21例,原發(fā)性高血壓病56例)采用主成分分析(PCA)和偏最小二乘-判別分析(PLS-DA)法研究高血壓病陰虛陽亢證的代謝組學研究陰虛陽亢證與健康組人群血漿代謝物數據中挖掘出:健康組血清樣品產物中的氨基酸、小分子有機酸、脂肪酸類、脂類、糖醇類顯著高于陰虛陽亢組;陰虛陽亢證病人血漿中絕大多數化合物水平明顯低于正常組、肝火亢盛、痰濕壅盛組;從中推測出肝陰虛可表現為肝的合成和分泌物質的功能降低,腎陰虛可表現為腎臟的排泄毒素的功能下降,肝陽亢則表現為體內分解代謝率偏高,通過對代謝產物動態(tài)的變化研究,可以推斷出證型之間的區(qū)別,進一步提高中醫(yī)辨證論治準確性及指導臨床用藥。

2 冠心病

王廣基等[7]研究冠心病不同中醫(yī)證型的體內物質基礎以探索中醫(yī)分型,觀察病例70例(健康組27例,冠心病組43例)采用基于GC～TOF/MS測定技術的代謝組學研究手段和利用多變量數據分析和方差分析等統(tǒng)計方法,主要從能量代謝、氨基酸代謝和核苷酸代謝中的代謝產物區(qū)分痰阻心脈型、氣陰兩虛型冠心病患者及健康組。能量代謝方面:痰阻心脈型患者的血漿脂肪酸、氣陰兩虛型患者的血漿琥珀酸和脂肪酸顯著升高;氣陰兩虛型中血漿3-羥基丁酸有升高趨勢,但痰阻心脈型較氣陰兩虛型低。氨基酸代謝方面:只有氣陰兩虛型患者血漿色氨酸水平顯著下降且顯著低于痰阻心脈型。核苷酸代謝方面:痰阻心脈和氣陰兩虛型患者血漿核苷酸中間產物次黃嘌呤顯著降低,而終產物尿酸水平升高。從中推斷出:氣陰兩虛證和痰阻心脈證臨床表現“心悶如窒而痛”“身體困重”“胸悶隱痛”“倦怠、 乏力”等癥狀與能量代謝異常有關;“懶言”、“頭暈”“失眠”等情緒表現與氨基酸代謝異常有關;核苷酸代謝中高血尿酸可能是“痰瘀”致病因素的物質基礎。據此提出代謝組學所研究的體內小分子化合物可能正是中醫(yī)分型的物質基礎這一觀點。

朱萱萱[8]進一步把冠心病辨證分為痰阻心脈、氣陰兩虛、氣虛血瘀及氣滯血瘀4型。其中觀察病例119例,冠心病患者90例(男44例、女46例)健康人29例(男15例、女14例),采用GC-TOF/MS測定健康人及不同中醫(yī)證型的冠心病患者血清內源性代謝物,從處理后的樣品分布散點圖中可以發(fā)現疾病組和健康對照組、男性患者氣虛血瘀型與痰阻心脈型、,女性患者氣虛血瘀型、痰阻心脈型與氣陰兩虛型有顯著差異。

王娟[9]等在冠心病不穩(wěn)定心絞痛血瘀證患者尿液代謝組學特征的研究中收集冠心病不穩(wěn)定心絞痛血瘀證患者28例(男14例,女14例),健康自愿者23例(男124例,女11例)的尿液代謝物,采用偏最小二乘-判別分析(PLS-DA)法研究的對H-NMR圖譜進行分析。結果顯示,冠心病不穩(wěn)定心絞痛血瘀證患者尿液中脯氨酸、丙氨酸、異亮氨酸、葡萄糖、纈氨酸、組氨酸、馬尿酸等物質的含量升高;檸檬酸、肌酸酐、牛磺酸等物質的含量下降,提示冠心病不穩(wěn)定心絞痛患者與健康人之間存在尿液成分代謝產物譜的顯著差異。同時可以說明這些代謝產物改變構成了冠心病不穩(wěn)定性心絞痛血瘀證患者的代謝組學特征。

3 慢性心力衰竭

鄭海生等[10]在慢性心力衰竭腎陽虛證患者代謝組學研究中,收集慢性心力衰竭患者54例(其中腎陽虛證27例、非腎陽虛證27例)及正常人24例的空腹晨尿尿樣,通過GC-TOF/MS及模式識別為主的代謝組學方法研究,發(fā)現慢性心力衰竭腎陽虛證患者、非腎陽虛證患者和正常人具有不同的代謝模式,且在尿液代謝物中主要的差異代謝物質是檸檬酸、丙氨酸、3-甲基戊烯二酸、丙胺。該實驗得出了此方法的代謝模型特點有良好的重復性,從而可以推廣在其它病種的腎陽虛證型中采用,為中醫(yī)的異病同治提供現代理論依據。

4 糖尿病視網膜病變

段俊國等[11]利用代謝組學研究119例(2型糖尿病89例、健康人30例)應用GC-TOF/MS測定,發(fā)現糖尿病視網膜病變(DR)各組和正常人的血漿代謝指紋圖譜分類結果得分圖顯示,DR組同正常組完全分離,DR兼陽虛證組和非陽虛證組基本分離,較少重疊,臨床前期和非增殖期基本重疊,而增殖期和非增殖期基本分離,重疊較少,說明DR兼陽虛證與非陽虛證之間,增殖期與非增殖期之間在血漿代謝組學方面存在差異。

5 小結

綜上所述,近幾年關于利用代謝組學研究中醫(yī)證候分型上已取得成果,但在思路、方法以及研究手段受到限制[12,13]。如何將代謝組學與傳統(tǒng)的中醫(yī)結合起來,并遵循循證醫(yī)學的原則開展中醫(yī)藥的理論與臨床研究,將是未來中醫(yī)證研究的思路。代謝組學這種采用“自上而下”的研究方法,對代謝產物進行多元化綜合分析,反應出生物體內在的動態(tài)變化,避免了以往采用單一指標或少數幾個指標研究某種病理和生理變化,與中醫(yī)學在診療過程中以整體觀念為指導思想,強調辨證論治很相似[15]。但在中醫(yī)“證”本質的研究中,還沒有把代謝產物與“證”進行真正的解讀。其中大多數研究是關于同種疾病的不同證候的區(qū)別,但不同疾病的相同證候的代謝物之間是否有關聯、是否有共性,并沒有闡述。如何利用代謝組學在中醫(yī)宏觀證候變化特征與微觀代謝產物找到“偶聯關系”,這是我們需要解決的問題。如果能解決,就可以進一步證明中醫(yī)證候變化與代謝組譜之間有著密切關系,就可建立體現中醫(yī)辨證論治動態(tài)化的證候療效評價方法,真正意義上把中醫(yī)辨證主觀因素客觀化和量化,為中醫(yī)證候標準化研究找到科學的現代化方法。因此,運用代謝組學研究中醫(yī)證候有著無限發(fā)展的空間。

[1] Nicholson JK,LindonJc,HolmesE[J].Xenobiofica,1999,29(11):1181-118.

[2] James R.Bain,Robert D.Stevens,Brett R.Wenner,Olga Ilkayeva,DeborahM.Muoio,and Christopher B.Newgard[J].Metabolomics Applied to Diabetes Research Moving From Information to Knowledge.

[3] 鄧鑫 .代謝組學在中醫(yī)藥研究中的應用[J].云南中醫(yī)中醫(yī)雜志.2010.31(9).

[4] 王偉明,黃育華,盛國光,等.基于代謝組學的中醫(yī)證本質研究進展[J].遼寧中醫(yī)雜志2009.36(10).

[5] LU Yi-hong,HAO Hai-ping,WANG Guang-ji Metabolomics approach to the biochemical diferentiation of Traditional Chinese Medicine syndrome types of hypertensi Chin J Clin Pharmacol l'her 2007 Oct;12(10).

[6] 范群麗,王廣基,阿基業(yè),等.高血壓病陰虛陽亢證的代謝組學內涵研究[J].南京中醫(yī)藥大學學報2010-11 第 26卷第 6期 409-411.

[7] 王廣基,阿基業(yè) 嚴蓓,郝海平等代謝組學研究冠心病中醫(yī)分型的體內物質基礎[J].世界科學技術-中醫(yī)藥現代化,2009,11(01)127-133.

[8] 朱萱萱,王廣基,阿基業(yè),等冠心病中醫(yī)辯證分型的代謝組學研究[J].中華中醫(yī)藥學刊,2009,27(6):1267.

[9] 王娟、 李中峰、 王偉等 .冠心病不穩(wěn)定心絞痛血瘀證患者尿液代謝組學特征的研究[J].北京中醫(yī)藥大學學報2012-4.第35卷第4期,284-288.

[10] 鄭海生,蔣健,賈偉等.慢性心力衰竭腎陽虛證患者代謝組學研究[J].中華中醫(yī)藥雜志.2010-2.25(2).

[11] 王廣基,查偉斌等代謝組學技術在中醫(yī)藥關鍵科學問題研究中的應用前景分析[J].中國天然藥物,2008年3月,第6卷第2期.

[12] 蔣懷周,鮑遠程.代謝組學應用于中醫(yī)藥研究的思考中醫(yī)藥學報[J].2010年第38卷第4期63-67.

[13] Xiang Li,Xiangxia Luo,Junguo Duan Metabolomics study of diabetic retinopathy using gas chromatography-mass spectrometry:a comparison of stages and subtypes diagnosed by Western and Chinese medicine The Royal Society of Chemistry2011,7,2228-2237.

[14] 范群麗,陳曉虎.代謝組學技術在中醫(yī)證候研究中的應用概況江蘇中醫(yī)藥[J].2010年42卷7期79-81.

[15] 羅和古,陳家旭代謝組學技術與中醫(yī)證候的研究中國中醫(yī)藥信息雜志[J].2007年5月14卷5期.

[16] 王廣基,查偉斌,郝海平,等.代謝組學技術在中醫(yī)藥關鍵科學問題研究中的應用前景分析[J].中國天然藥物,2008年3月,第6卷,第2期89-97.