代谢组学中医证候研究现状

黄燕 张大铮 蹇文渊 路雪婧

代谢组学[1]是20世纪90年代继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后新发展起来的一门学科,它通过对生物体液和组织中随时间改变的代谢物进行检测、确定、定量和分类,以高通量检测和数据处理,建立代谢产物信息与系统整体之间关系为目标的系统生物学的一个分支。目前,代谢组学数据的采集、处理和解析方面存在着两种流派,采用化学计量学方法和定量代谢组学或定向轮廓分析[2]。它采用全面、系统方法解释生理、病理过程的原则和方法与中医“整体观念”和“司外揣内”的思维模式有很多相通之处,所以为中医的现代化研究提供一个新技术手段,新的突破口。近年,中医证候分型、中医药新药开发、中医个体化治疗等方面的研究,开始尝试用代谢组学进行分析[3,4]。本文就其在几种常见疾病中的中医证候分型中的应用情况综述如下:

1 高血压病

高血压病通过中医“四诊合参”辨证可分为肝火亢盛、痰湿壅盛及阴虚阳亢三型,但这三种证型之间如何客观、统一化、量化,如何克服中医传统方法的局限性。LU Yi-hong等[5]从中医辨证论治的角度运用GC/MS代谢组测定方法,测定了健康人组32例、原发性高血压患者33例的血清内源性代谢物,采用主成分分析和偏最小二乘判别分析法研究健康人与高血压病人血清代谢谱的关系,得出了不能明显区分不同证型高血压。最后通过马氏距离分析直接识别异常代谢的生物矩阵,从而可以清晰地区分三种证型的高血压,同时还显示了不同证型高血压的演变过程,从而为中医辨证分型客观化探索提供新方法。范群丽等[6]在观察77例病人(健康人21例,原发性高血压病56例)采用主成分分析(PCA)和偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)法研究高血压病阴虚阳亢证的代谢组学研究阴虚阳亢证与健康组人群血浆代谢物数据中挖掘出:健康组血清样品产物中的氨基酸、小分子有机酸、脂肪酸类、脂类、糖醇类显著高于阴虚阳亢组;阴虚阳亢证病人血浆中绝大多数化合物水平明显低于正常组、肝火亢盛、痰湿壅盛组;从中推测出肝阴虚可表现为肝的合成和分泌物质的功能降低,肾阴虚可表现为肾脏的排泄毒素的功能下降,肝阳亢则表现为体内分解代谢率偏高,通过对代谢产物动态的变化研究,可以推断出证型之间的区别,进一步提高中医辨证论治准确性及指导临床用药。

2 冠心病

王广基等[7]研究冠心病不同中医证型的体内物质基础以探索中医分型,观察病例70例(健康组27例,冠心病组43例)采用基于GC～TOF/MS测定技术的代谢组学研究手段和利用多变量数据分析和方差分析等统计方法,主要从能量代谢、氨基酸代谢和核苷酸代谢中的代谢产物区分痰阻心脉型、气阴两虚型冠心病患者及健康组。能量代谢方面:痰阻心脉型患者的血浆脂肪酸、气阴两虚型患者的血浆琥珀酸和脂肪酸显著升高;气阴两虚型中血浆3-羟基丁酸有升高趋势,但痰阻心脉型较气阴两虚型低。氨基酸代谢方面:只有气阴两虚型患者血浆色氨酸水平显著下降且显著低于痰阻心脉型。核苷酸代谢方面:痰阻心脉和气阴两虚型患者血浆核苷酸中间产物次黄嘌呤显著降低,而终产物尿酸水平升高。从中推断出:气阴两虚证和痰阻心脉证临床表现“心闷如窒而痛”“身体困重”“胸闷隐痛”“倦怠、 乏力”等症状与能量代谢异常有关;“懒言”、“头晕”“失眠”等情绪表现与氨基酸代谢异常有关;核苷酸代谢中高血尿酸可能是“痰瘀”致病因素的物质基础。据此提出代谢组学所研究的体内小分子化合物可能正是中医分型的物质基础这一观点。

朱萱萱[8]进一步把冠心病辨证分为痰阻心脉、气阴两虚、气虚血瘀及气滞血瘀4型。其中观察病例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测定健康人及不同中医证型的冠心病患者血清内源性代谢物,从处理后的样品分布散点图中可以发现疾病组和健康对照组、男性患者气虚血瘀型与痰阻心脉型、,女性患者气虚血瘀型、痰阻心脉型与气阴两虚型有显著差异。

王娟[9]等在冠心病不稳定心绞痛血瘀证患者尿液代谢组学特征的研究中收集冠心病不稳定心绞痛血瘀证患者28例(男14例,女14例),健康自愿者23例(男124例,女11例)的尿液代谢物,采用偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)法研究的对H-NMR图谱进行分析。结果显示,冠心病不稳定心绞痛血瘀证患者尿液中脯氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、葡萄糖、缬氨酸、组氨酸、马尿酸等物质的含量升高;柠檬酸、肌酸酐、牛磺酸等物质的含量下降,提示冠心病不稳定心绞痛患者与健康人之间存在尿液成分代谢产物谱的显著差异。同时可以说明这些代谢产物改变构成了冠心病不稳定性心绞痛血瘀证患者的代谢组学特征。

3 慢性心力衰竭

郑海生等[10]在慢性心力衰竭肾阳虚证患者代谢组学研究中,收集慢性心力衰竭患者54例(其中肾阳虚证27例、非肾阳虚证27例)及正常人24例的空腹晨尿尿样,通过GC-TOF/MS及模式识别为主的代谢组学方法研究,发现慢性心力衰竭肾阳虚证患者、非肾阳虚证患者和正常人具有不同的代谢模式,且在尿液代谢物中主要的差异代谢物质是柠檬酸、丙氨酸、3-甲基戊烯二酸、丙胺。该实验得出了此方法的代谢模型特点有良好的重复性,从而可以推广在其它病种的肾阳虚证型中采用,为中医的异病同治提供现代理论依据。

4 糖尿病视网膜病变

段俊国等[11]利用代谢组学研究119例(2型糖尿病89例、健康人30例)应用GC-TOF/MS测定,发现糖尿病视网膜病变(DR)各组和正常人的血浆代谢指纹图谱分类结果得分图显示,DR组同正常组完全分离,DR兼阳虚证组和非阳虚证组基本分离,较少重叠,临床前期和非增殖期基本重叠,而增殖期和非增殖期基本分离,重叠较少,说明DR兼阳虚证与非阳虚证之间,增殖期与非增殖期之间在血浆代谢组学方面存在差异。

5 小结

综上所述,近几年关于利用代谢组学研究中医证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]。如何将代谢组学与传统的中医结合起来,并遵循循证医学的原则开展中医药的理论与临床研究,将是未来中医证研究的思路。代谢组学这种采用“自上而下”的研究方法,对代谢产物进行多元化综合分析,反应出生物体内在的动态变化,避免了以往采用单一指标或少数几个指标研究某种病理和生理变化,与中医学在诊疗过程中以整体观念为指导思想,强调辨证论治很相似[15]。但在中医“证”本质的研究中,还没有把代谢产物与“证”进行真正的解读。其中大多数研究是关于同种疾病的不同证候的区别,但不同疾病的相同证候的代谢物之间是否有关联、是否有共性,并没有阐述。如何利用代谢组学在中医宏观证候变化特征与微观代谢产物找到“偶联关系”,这是我们需要解决的问题。如果能解决,就可以进一步证明中医证候变化与代谢组谱之间有着密切关系,就可建立体现中医辨证论治动态化的证候疗效评价方法,真正意义上把中医辨证主观因素客观化和量化,为中医证候标准化研究找到科学的现代化方法。因此,运用代谢组学研究中医证候有着无限发展的空间。

[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] 邓鑫 .代谢组学在中医药研究中的应用[J].云南中医中医杂志.2010.31(9).

[4] 王伟明,黄育华,盛国光,等.基于代谢组学的中医证本质研究进展[J].辽宁中医杂志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] 范群丽,王广基,阿基业,等.高血压病阴虚阳亢证的代谢组学内涵研究[J].南京中医药大学学报2010-11 第 26卷第 6期 409-411.

[7] 王广基,阿基业 严蓓,郝海平等代谢组学研究冠心病中医分型的体内物质基础[J].世界科学技术-中医药现代化,2009,11(01)127-133.

[8] 朱萱萱,王广基,阿基业,等冠心病中医辩证分型的代谢组学研究[J].中华中医药学刊,2009,27(6):1267.

[9] 王娟、 李中峰、 王伟等 .冠心病不稳定心绞痛血瘀证患者尿液代谢组学特征的研究[J].北京中医药大学学报2012-4.第35卷第4期,284-288.

[10] 郑海生,蒋健,贾伟等.慢性心力衰竭肾阳虚证患者代谢组学研究[J].中华中医药杂志.2010-2.25(2).

[11] 王广基,查伟斌等代谢组学技术在中医药关键科学问题研究中的应用前景分析[J].中国天然药物,2008年3月,第6卷第2期.

[12] 蒋怀周,鲍远程.代谢组学应用于中医药研究的思考中医药学报[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] 范群丽,陈晓虎.代谢组学技术在中医证候研究中的应用概况江苏中医药[J].2010年42卷7期79-81.

[15] 罗和古,陈家旭代谢组学技术与中医证候的研究中国中医药信息杂志[J].2007年5月14卷5期.

[16] 王广基,查伟斌,郝海平,等.代谢组学技术在中医药关键科学问题研究中的应用前景分析[J].中国天然药物,2008年3月,第6卷,第2期89-97.