呼吸系统疾病中医证候本质组学研究应用与思考

何转为，唐志宇，王德群，潘媛媛，曹文富

（1.重庆医科大学附属永川中医院2019级硕士研究生，重庆 402160；2.重庆医科大学附属永川中医院，重庆 402160；3.重庆医科大学中医药学院，重庆 401331）

随着高通量测序技术、高分辨质谱技术以及计算机技术的综合运用，组学技术正在生命科学领域发挥越来越重要的作用［1］。呼吸系统疾病是临床常见病、多发病，具有反复发作和根治难度大的特点，据2015年中国死因监测数据，呼吸系统疾病已经成为中国第4位死亡原因的疾病［2］。研究表明，中医药治疗呼吸系统疾病在抗病毒、控制肺纤维化、改善肺功能、抗肺癌复发转移等方面均具有优势［3］。近年来组学技术被广泛运用到呼吸系统疾病的证候本质研究中，现综述组学技术对呼吸疾病证候本质的研究应用。

1 组学技术

组学技术分为基因组学、转录组学、蛋白质组学及代谢组学。基因组学通过全转录组测序、表达谱芯片等技术揭示疾病不同阶段的基因表达水平及调控机制［4］；转录组学通过基因表达的信息推断相应未知基因的功能，从而揭示某类调节基因的作用机制；蛋白质组学常用高分辨质谱的标记和非标记定量定性技术，从整体层面研究生物体内的蛋白质组成与调控活动规律［5］；代谢组学分为靶向代谢组学和非靶向代谢组学，用于描述生物内源性代谢物的整体及其对内外因素的应答规律。通过组学技术不仅可以提示生命进程的物质基础，还可以揭示生物进程中已经发生的物质改变［6］。

2 组学技术与中医证候

证候是中医学独有的概念，是古代医家经过长期临床实践总结归纳而成的对疾病某一特定阶段病理生理变化的概括。证候是中医学整体观念和辨证论治的精髓所在，因此准确的辨证才是确保临床疗效的前提。但在实际临床工作中，因缺乏统一的证候判定标准，不同的临床工作者对同一疾病体所辨别出的证候类型有所差异；另一方面，针对中医药的整体性，目前常采用对照关联、类比分析、经验集理论等多种数据挖掘方法研究中医证候，但其高维度、高阶性和非线性的复杂性使得数据挖掘并不能全面概括中医证候［7］。而组学技术可动态捕捉疾病状态下体内生物分子的动态变化，具有不同维度、不同层次、不同靶点的研究特点以及动态性、复杂性和整体性，其研究方法和中医学的整体观念理论契合，是研究证候微观标准的先进技术。

3 组学技术在呼吸系统疾病中医证候本质研究

3.1 哮喘

支气管哮喘简称哮喘，是一种气道慢性炎症性疾病［8］，以突然发生喘息、咳嗽、胸闷、气促等为主要临床表现，是常见的呼吸系统疾病。支气管哮喘属中医“哮病”、“喘证” 范畴，中医临床分型较多，其中肾气虚型所占比重较大。余鹏飞等［9］通过代谢组学分析肾气虚证哮喘与健康人的尿液差异代谢物，发现26种物质差异明显。宋红等［10］采用卵蛋白联合游泳力竭法、恐伤肾双因素复合法建立动物模型，利用核磁共振技术共鉴定出20种差异具有统计学意义的血清代谢物，其中异亮氨酸、谷氨酰胺、乳酸变化较为显著，可作为哮喘肾气虚证的潜在生物标记物。卡依沙尔等［11］利用NMR和HPLC开展肾虚痰瘀型哮喘患者尿液代谢组学研究，发现中医不同证型哮喘患者尿液代谢物有一定的差异。刘世刚等［12］发现哮喘虚寒证与虚热证患者小分子代谢物有显著差异，其中4—氨基丁酸最有可能是鉴别两种证型的生物标记物。此外还有研究［13-14］发现小儿支气管哮喘发作期与健康儿童代谢物具有差异性，支气管哮喘发作期不同证型间存在代谢标记物与代谢通路基础。这些研究选择不同的样本研究了哮喘不同的证型，发现患者与健康人之间的代谢物、不同证型之间的代谢物都有显著的差异，从侧面验证了中医的复杂性与整体性，也为中医理论的现代化研究提供了理论依据。

3.2 肺癌

肺癌是我国发病率及病死率非常高的恶性肿瘤。管艳［15］采用蛋白质组学技术，比较非小细胞肺癌（NSCLC）脾虚痰湿证和其他证型血清蛋白质组学的差异，分析出ITIH4、A1AT等6个差异蛋白可作为物质基础促进NSCLC脾虚痰湿证的辨证标准化。唐莹等［16］研究肺癌中脾虚痰湿型与健康人的血清蛋白表达差异，通过2D-DIGE和MALDI-TOF-MS方法找到了HP、WDR5等7个蛋白可能作为肺癌脾虚痰湿型潜在的血清生物标志物。周贤梅等［17］利用代谢组学技术分析痰湿蕴肺证和气阴两虚证的肺癌患者代谢物，发现了潜在的证候标志物，其中7—四氢苯并噻吩等与肺癌痰湿蕴肺证具有高度相关性，1—（苯基磺酰基） 吡咯与肺癌气阴两虚证的联系比较密切，这些都可能是证候生物标记物为肺部肿瘤的临床辨证提供数据，说明只要是不同的证型，即使是肺癌的同一病理类型，也会存在分子水平差异的情况。组学研究方法可以用于肺部肿瘤诊断，同时也可以探索肺部肿瘤不同中医证型的临床客观化指标。

3.3 肺结核

结核病（TB）是由结核分枝杆菌引起的一种慢性传染病，是影响发展中国家公共卫生的重大传染疾病。生物标志物对于肺结核的筛查、诊断、预后、疗效判断以及检测十分重要。汪婷婷［18］通过蛋白质组学研究结果表明，共有39个差异蛋白质在肺结核证候之间表现出显著差异。提出GGH、JGHG3和HPT分别是肺结核肺阴虚证、阴虚火旺证、气阴两虚证的血清特异性蛋白质。为肺结核病中医证候提供了新生物学研究基础及实验依据。刘姬艳［19］釆用中医“望闻问切”联合舌脉仪机器对TB患者进行辨证分型，通过蛋白质组学技术建立血清蛋白指纹图谱，通过代谢组学技术分离及纯化潜在的生物标志物蛋白，发现肺结核不同证候具有独特的差异蛋白峰，鉴定和验证了载脂蛋白在肺结核证候中差异表达，可能为肺结核中医证候分型的血清潜在标志物之一。

3.4 其他呼吸系统疾病

除此之外，研究者也对其他呼吸系统疾病的证候进行了组学研究。

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种以气流阻塞为特征，可进一步发展为肺心病和呼吸衰竭的常见慢性疾病。《国际中医临床实践指南 慢性阻塞性肺疾病》［20］将痰浊阻肺、痰热雍肺证是COPD急性发作期常见证型。张瑞等［21］采用GC—TOFMS技术分析AECOPD痰浊壅肺型患者和健康人的血清代谢差异，发现了乳酸、琥珀酸、牛磺酸等17种差异代谢物可作为痰浊阻肺证的潜在证候标记物。孙瑗［22］采用超高效液相色，谱-质谱联用技术，利用主成分分析、多维分析和单维分析相结合的办法，发现COPD患者与健康人、痰热壅肺证与非痰热壅肺证之间的小分子差异代谢物各不相同，从代谢物层面反应了“同病异治”的科学性。黄浩［23］采用液相色谱仪+质谱仪分析社区获得性肺炎（CAP）与健康人血浆中的内源性差异代谢物发现CAP患者外周血中二氢睾酮、脱氢皮质酮、二氢叶酸、甲基多巴、丝氨酸、组氨酸、脯氨酸上调，提示CAP在激素及蛋白质代谢方面发生改变。郑子安［24］运用iTRAQ标记蛋白质组学技术发现LPS雾化吸入诱导小鼠胃肠积热复合肺炎模型组与正常小鼠肺组织中有521种差异表达蛋白可作为胃肠积热型肺炎潜在的证候标记物，据此推测三羧酸循环功能的改变可能是胃肠积热型肺炎的致病机制。特发性肺纤维化（IPF）是一种病因未明的特殊类型的慢性进展性纤维化型疾病，组织病理学及影像学表现为普通型间质性肺炎。该病起病隐匿，主要临床表现为逐渐加重的呼吸困难，伴刺激性干咳，最终病理转归致呼吸衰竭而致死［25］。古代中医没有相应记载，后世医家将其归为“肺萎”、“肺痹”范畴。GUIOT J等［26］对IPF的血清生物标志物在蛋白组学方面进行了研究，其中肺泡上皮标志物包括KL-6、SP-A、SP-D，纤维发生和细胞外重塑标志物包括基质金属蛋白酶1和7、赖氨酰氧化酶样蛋白-2等，其他标志物包括热休克蛋白70等。但上述标志物缺乏纵向研究，故难以运用于临床。目前也未发现有关IFP在中医证候方面的组学研究，还需要进一步的探索挖掘。

4 小结与思考

近几年组学技术在用于研究呼吸系统疾病中医证候本质领域取得了一系列进展。在不同疾病不同证型方面都进行了初步的证候物质基础探索，并且已经发现了相关证候生物标记物，为呼吸系统疾病中医证候的客观化、指标化以及证候本质的研究找到了前沿的、先进的现代技术平台。但组学研究也存在一些问题。首先，大部分研究采用一种组学技术，例如肺结核、肺纤维化以蛋白组学研究为主，哮喘和COPD则以代谢组学研究为主，只有肺炎与肺部肿瘤均涉及了蛋白组学与代谢组学研究，而还未发现有关基因组学、转录组学在呼吸系统疾病中医证候的研究，将证候总结为单一层面的紊乱，具有一定局限性；其次，许多研究均针对同一呼吸系统疾病的一种中医证候进行研究，而疾病症状复杂变化多样，证候分类多，这些研究寻找到的差异性生物标记物并不能全方位、准确的表征这一证候，需收集更多样本，对各证候间进行对比。故扩大样本量、建立中医证候组学数据库及多种组学技术联合运用将有助于揭示中医证候的生物学本质，推动中医药向精准治疗发展。