代谢组学应用于冠心病中医辨证分型的研究进展∗

李 静 李 亮 杨 萍 吴华英 袁志鹰 钟森杰 黄惠勇△

（1.湖南中医药大学，湖南 长沙 410208；2.湖南省第二人民医院，湖南 长沙 410007；3.湖南中医药大学中医诊断研究所，湖南 长沙 410208）

冠状动脉粥样硬化性心脏病简称冠心病，也被称为缺血性心脏病，是指由于冠状动脉粥样硬化使管腔狭窄、痉挛或阻塞导致心肌缺血、缺氧或坏死而引发一系列临床表现的疾病［1］。冠心病是导致世界人口死亡的最大原因，且死亡率不断上升［2］。代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后发展的一种新的组学方法，致力于研究细胞、组织或生物体受外部刺激后所产生的内源性代谢产物，对生物体内的小分子代谢化合物进行数据处理，寻找代谢化合物与生理病理变化之间的相对应关系［3-4］，现广泛应用于药学、医学及生物学相关领域［5］。代谢组学的角度为冠心病诊断、治疗提供了新思路。代谢组学研究将整体与微观研究相结合，其研究疾病的原理与中医诊断疾病的原理有较高的趋同性，使得代谢组学研究可作为研究冠心病中医证型本质的出发点和切入点［6-7］。因此，本文就代谢组学在冠心病中医辨证分型的研究进展进行概述。

1 代谢组学在冠心病诊断中的应用

冠心病病理过程中伴随着心肌缺血缺氧，心脏内环境稳态失衡，必定引起某些代谢产物的变化。冠状动脉粥样硬化性是冠心病的主要基础病因［8］，有研究表明冠状动脉粥样硬化可引起的脂肪酸代谢改变，棕榈酸盐、软脂酸盐可作为冠状动脉粥样硬化临床诊断的标记物［9］。有研究学者通过核磁共振代谢组学观察金黄地鼠动脉粥样硬化模型中的代谢产物改变［10］，结果表明在动脉粥样硬化过程中糖代谢、脂质代谢、氨基酸代谢等均发生变化，炎症和氧化反应均出现。目前对氧化三甲胺的研究较多，且认为是预测冠状动脉粥样硬化的潜在生物标志物［11］。心肌缺血是冠心病重要的病理基础，导致心脏的供氧减少，心肌能量代谢异常。Fan等［12］认为冠心病发病可能与全身代谢紊乱有关，发现磷脂分解代谢和三羧酸循环减少，氨基酸代谢和短链酰基胆碱酯酶增加，原代胆汁酸生物合成下降。Shah等［13］认为冠心病的发生与氨基酸支链和尿素循环代谢紊乱相关，并认为冠脉造影确诊冠心病患者与正常者可通过代谢组学方法进行辨别，可成为预测早期冠心病发生的标志之一。

现阶段的研究结果表明，冠心病的病理过程中伴随着内源性代谢功能的失衡，并呈现出多层次、多方位的代谢产物水平紊乱，这些潜在的生物标志物可反映出与冠心病病理相对应的代谢网络发生异常后物质与功能的改变，有望成为冠心病诊断的生物学依据。

2 代谢组学在冠心病中医辨证分型的研究概况

冠心病归属中医学“胸痹”“真心痛”等范畴，以胸部闷痛，甚则胸痛彻背，喘息不得卧为主症。《金匮要略·胸痹心痛短气病脉证治》记载“夫脉当取太过不及，阳微阴弦，即胸痹而痛”，以“阳微阴弦”为基本病机，是本虚标实之证，本虚为气、血、阴、阳亏虚，心脉失养，标实为寒凝、气滞、血瘀、痰浊等痹阻胸阳、阻滞心脉。常见类型有心血瘀阻证、气滞血瘀证、寒凝心脉证、痰浊闭阻证、气虚血瘀证、气阴两虚证、心肾阴虚证等［14］。

2.1 心血瘀阻证 简维雄等［15-16］运用GC/MS技术对冠心病患者心血瘀阻证、非心血瘀阻证及健康对照者的尿液及血浆进行分析，尿液代谢产物谱是葡萄糖、甘油、油酸酰胺、丙酮，血浆代谢化合物是花生四烯酸、乳酸、尿素、硬脂酸、柠檬酸、油酸、丙氨、β-羟基丁酸等。牟菲等［17］对冠心病心血瘀阻证大鼠血清进行代谢组学分析，实验结果乳酸、3-羟基丁酸、磷酸、棕榈油酸、十七酸、硬脂酸及花生四烯酸含量升高，苹果酸、肌酸、苯丙氨酸、柠檬酸、延胡索酸、谷氨酰胺及亚油酸含量降低。Zhao等［18］利用核磁共振技术对冠心病血瘀证患者血浆进行分析，检测出胆碱，β-葡萄糖，α-葡萄糖和酪氨酸等潜在生物标志物。Wang［19］利用GC/MS技术检测出环腺苷酸、丙氨酸、氨基己酸、亚麻酸等冠心病血瘀证相关特征性代谢产物。以上研究结果表明，代谢产物存在一定的共性，认为氨基酸类、脂肪酸、有机酸、糖类、脂类、能量等多层次的代谢途径紊乱是冠心病血瘀证形成的重要因素。

2.2 气滞血瘀证 朱明丹等［20］应用气相色谱质谱联用技术（GC/MS）技术分析，发现葡萄糖、花生四烯酸、亚油酸含量在冠心病气滞血瘀证组明显增高，由于冠心病气滞血瘀证心肌组织持续缺血、疼痛，刺激肾上腺皮质和交感神经系统，导致糖皮质激素和儿茶酚胺上升，分解代谢亢进，脂肪，糖原分解速度的加快，使得糖类、脂肪类代谢产物在冠心病气滞血瘀证有明显上调。华何与等［21］利用氢核磁共振技术检测得出丙氨酸、高密度脂蛋白、不饱和脂肪酸、瓜氨酸、精氨酸、脯氨酸代谢产物在冠心病气滞血瘀证含量明显。徐利云［22］以冠心病气滞血瘀证大鼠为研究对象，运用UPLC-QTOF/MS技术对测出半胱氨酸、蛋氨酸、色氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢化合物紊乱。综上所示，冠心病气滞血瘀证代组学存在能量代谢、脂质代谢、糖代谢、氨基酸的代谢障碍。

2.3 痰浊闭阻证 张红栓等［23-24］采用氢核磁共振技术的方法，对冠心病痰浊闭阻（痰浊证）患者血浆和尿液样本进行代谢组学检测，发现血浆代谢物中乳酸、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白、脂类化合物、酮体、葡萄糖、半乳糖、N-乙酰糖蛋白、天门冬氨酸等含量较高。尿液中柠檬酸、α-酮戊二酸、顺式-乌头酸、葡萄糖、3-羟基丁酸、丙酮、酪氨酸、肌酐、氧化三甲胺等含量较高。华何与等［25］研究出冠心病痰浊痹阻证（痰浊闭阻证）存在代谢差异物，乳酸、葡萄糖、半乳糖、N-乙酰糖蛋白、低密度脂蛋白、酮体、天门冬氨酸、脯氨酸等成分的含量发生变化。程鹏等［26］利用GC/MS技术对冠心病痰浊闭阻证（痰浊证）患者血清分析，发现丝氨酸和2-羟丙酸差异化合物为潜在生物标志物。鹿小燕等［27］研究冠心病痰浊闭阻证（痰浊证）患者血清代谢产物，发现特性差异代谢物苹果酸、琥珀酸、果糖、葡萄糖、甘氨酸、丙氨酸和棕榈烯酸。以上代谢化合物研究表明，冠心病痰浊闭阻证存在三羧酸循环的能量代谢、葡萄糖、磷脂、氨基酸、蛋白质和脂质代谢异常。

2.4 气虚血瘀证 王勇等［28］通过制备冠心病慢性心肌缺血小型猪模型，分析冠心病心肌缺血气虚血瘀证模型组与假手术组血浆的代谢物变化，结合GC-MS检测技术与主成分分析，柠檬酸、葡萄糖、硬脂酸、醋酸、棕榈酸、甘油等代谢产物表达紊乱，有望成为冠心病气虚血瘀证临床诊疗重要的参考指标。华何与等［25］利用氢核磁共振技术对冠心病气虚血瘀证患者血浆进行分析，结果显示柠檬酸、高密度脂蛋白、不饱和脂肪酸、氧化三甲胺含量明显增高，其中氧化三甲胺反映肾脏功能的生物标志物，提示冠心病气虚血瘀证的肾功能发生变化。徐利云［22］以冠心病气虚血瘀证大鼠为研究对象，运用UPLC-Q-TOF/MS技术对测出花生四烯酸、脂肪酸、维生素B6、脂肪酸β氧化代谢是冠心病气虚血瘀证代谢紊乱的主要途径，推测可能与冠心病气虚血瘀证相关，为探讨冠心病中医证候本质及临床用药提供思路。

2.5 气阴两虚证 李宜［29］运用氢核磁共振检测冠心病气阴两虚证患者血清，与健康体检者对比，测出差异代谢物丙氨酸、乳酸、葡萄糖、p-葡萄糖、不饱和脂肪酸、高密度脂蛋白含量上升。王广基等［30］采用GC/MS测定技术，研究冠心病气阴两虚证患者与健康对照组的血浆样本进行检测，结果显示琥珀酸、门冬氨酸、3-羟基丁酸、油酸、软脂酸、硬脂酸、脯氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸显著高于健康对照组。朱明丹等［25］分析冠心病气阴两虚证及正常组血浆中的内源性小分子代谢物，代谢差异物苯丙氨酸、高丝氨酸、葡萄糖、甘氨酸、磷酸肌酸含量降低，说明氨基酸代谢下调和能量代谢障碍可能是冠心病气阴两虚证潜在的生物标志物。程鹏等［26］利用GC/MS技术对冠心病痰浊闭阻证（痰浊证）患者血清分析，发现丝氨酸和2-羟丙酸差异化合物为潜在生物标志物。以上研究结果显示，能量代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢紊乱与冠心病气阴两虚证相关。

3 结语

代谢组学研究对冠心病的诊断、辨证和治疗有重要的指导意义，具有广阔的发展前景。纵观现阶段的研究结果，所筛选的与冠心病有关的代谢标志物较为繁杂，但依然能从代谢途径中管窥出一些共性之处，即冠心病的病理机制涉及脂代谢、糖代谢、能量代谢、氨基酸代谢等多个层面。其中脂代谢紊乱是冠心病的主要代谢表征，体现为脂肪酸类、酯类、脂蛋白等物质的紊乱，现有的研究结果亦表明脂质代谢通过受损部位侵入动脉内膜及中层使其沉积，是动脉粥样硬化的促发因素［31］。冠心病患者存在心肌缺血缺氧，导致心肌磷酸激酶的减少和延迟线粒体损伤，促使葡萄糖的急剧消耗，因此糖代谢的紊乱是冠心病基础产物［32］。正常成人心脏能量代谢来源所需葡萄糖，心肌缺血缺氧需消耗大量葡萄糖能量，导致心肌能量代谢障碍，为冠状动脉粥样硬化提供必要条件［33］。氨基酸是重要的心脏酶底物，心肌缺血缺氧时，三羧酸循环中间代谢产物减少，因此冠心病患者存在氨基酸代谢途径紊乱［34］。

目前冠心病代谢组学研究还存在一些不足之处。一方面，代谢组学技术的研究对象并不统一，包括人体与动物模型、体液与组织等，受不同生理、病理因素的扰动，代谢图谱的分析可能发生变化。另一方面，冠心病动物模型的造模方法较多，如高脂饮食诱导、冠状动脉结扎等，不同造模方法必然对生物体的代谢产物产生不同影响，使各研究结果间难以相互对比。冠心病代谢组学缺乏大样本的研究，导致结果数据的真实性和可重复性不高，尚未能筛选出可明确用于诊断的代谢标志物。由于部分代谢产物、图谱数据库的信息仍未完全明确，生物标志物的结构鉴定仍是难点。因此，制订统一的技术标准、探索稳定可靠的冠心病模型制备方法、筹备代谢组学数据库的完善等措施，是今后该研究领域的发展重点。随着科学技术的进步，业界对冠心病研究将不断地深入，以此为中医药治疗冠心病的作用机制和新靶点提供新方法，从而为人类的健康做出重大的贡献。