中医证候的代谢组学研究进展

中医证候的代谢组学研究进展

中医认为，证据是身体在疾病发展过程中一定阶段的病因、病理、病机和病位的总结。它是对疾病特定阶段的生理过程的理解，它受到身体内部和外部环境的影响，具有多因素、多要素、多层次、完整性的特点。而代谢组学是运用现代分析技术手段获得内源性代谢产物谱以认识机体的整体功能状态,具有时相性、动态性、整体性、系统性的特点,与中医证候具有相似性。可以认为中医证候反映了机体某一时刻的外在宏观表现,而代谢组学则阐释了机体的内在微观变化,因此代谢组学技术更能揭示中医证候的本质。基于代谢组学与中医证候具有相通之处,应用代谢组学技术研究中医证候已成为目前中医研究的重要手段之一,现将近十年来,中医证候的代谢组学研究概述如下。1代谢组理论在中医证候研究中的具体应用1.1各组大鼠血虚证模型中内源性代谢的主成分分析霍超等取正常对照组、血虚证模型组(综合放血模型组、辐射造模组)、四物汤反证组小鼠的血清及组织的脂溶性和水溶性代谢物,用核磁共振波谱仪检测并进行主成分分析。结果显示正常组、血虚证模型组以及四物汤反证组能够明显的区分。与对照组相比,综合放血模型组的血清及各组织的内源性代谢物中乳酸、胆碱、牛磺酸、丙氨酸、低密度脂肪酸、甘油、不饱和脂肪酸、肌酐、乙酰乙酸盐、丙氨酸及羟基丁酸的含量有明显变化,辐射造模组的血清及各组织的内源性代谢物中葡萄糖、肌酐、磷酸化胆碱、胆碱、肌酸、乳酸、低密度脂蛋白有明显变化。上述代谢物可以作为潜在的生物标记物进行血虚证机制的研究。1.2鼠高校对于大鼠睾丸的研究赵氏等利用UPLCQ-TOF/MS代谢组学方法对血瘀证模型大鼠与空白组大鼠尿液进行了研究。结果发现模型组大鼠与空白组大鼠尿液代谢轮廓有显著性差异。两组尿液中的胆汁酸、二羟基胆烷酸、苯丙氨酸、犬尿喹酸、色氨酸、精氨酸、N-2-琥珀酰-鸟氨酸含量有显著差异,上述7种物质可能为血瘀证潜在生物标记物。1.3有明显差异的从大鼠表现中,各有作用李林等利用基于磁共振氢谱的组学分析方法研究了气虚血瘀证大鼠的尿液组成变化,结果发现与正常大鼠相比,气虚血瘀证大鼠尿液中的甲酸、肌氨酸酐、α-酮戊二酸、柠檬酸、牛磺酸、氧化三甲胺、琥珀酸、马尿酸等含量有明显差别,从而为揭示气虚血瘀证的发生机制和病症治疗提供了证据。1.4不同标志物对心血瘀阻证血浆代谢产物的带动作用简维雄等通过观察心血瘀阻证大鼠血浆的代谢产物、血液流变学指标的变化以及养心通脉方干预后上述指标的改变,探讨大鼠心血瘀阻证血浆代谢产物的“组装”规律,结果发现乳酸、丙氨酸、缬氨酸、琥珀酸、苹果酸、硬脂酸、花生四烯酸、果糖等8种代谢物与反映“血瘀”病理的血液流变学指标改变具有一致性,有可能作为心血瘀阻证代谢性生物标志物。1.5对脏器的影响郑丽红利用基于磁共振氢谱的组学分析方法研究了脾气虚证的唾液变化,结果发现脾气虚证与正常人唾液中的代谢物组存在明显差异,与正常对照组相比,脾气虚证组唾液中乳酸、N-乙酰糖蛋白、乙醇等含量相对较高,说明上述物质有可能就是脾气虚证的生物标志物。1.6不同组分大鼠脏器中nmr的代谢组成成分徐舒等运用1H-NMR技术对肝郁证大鼠模型与对照组大鼠血清进行代谢组学分析。结果:肝郁证模型与对照组大鼠血清代谢组分存在明显差异,与对照组相比,模型组血清中葡萄糖和肌酸的含量明显偏高,而3-羟基丁酸、谷氨酰胺、磷脂酰胆碱、磷酸胆碱和不饱和脂肪酸含量明显偏低。这些差异小分子物质可能为肝郁证的代谢标志物群,并可用于进一步研究肝郁证的本质。王伟明等运用1H-NMR和PCA与PLS-DA的代谢组学技术,对肝气郁结证大鼠模型和正常组大鼠尿液进行研究分析,结果发现模型组与正常组大鼠的尿液可明显区分。与正常组相比,模型组大鼠尿液中的肌酸酐、丙酮、乙酸、肌酸、烟酸和5-羟基吲哚-3-乙酸的含量显著升高,而马尿酸、α-酮戊二酸、柠檬酸、异柠檬酸和乌头酸的含量降低。说明上述差异性变化的小分子代谢物可能为肝郁证的生物标志物,并有助于阐述肝气郁结证的生物学本质。1.7性能比较结果高岗等应用1H-NMR结合PCA的代谢组学方法对肾虚证大鼠和空白对照大鼠的尿液成分进行研究。结果显示,两组大鼠的尿液可明显区分。与对照组比较肾虚组大鼠尿液中乳酸、二甲胺的含量增加,天冬氨酸、牛磺酸、马尿酸、肌氨酸、琥珀酸和柠檬酸含量降低。说明肾虚组和对照组的尿液代谢产物存在明显差异。1.8肾阳虚在生物标志物检测中的应用Chen等用气相色谱—质谱联用(GC/MS)对氢化可的松致大鼠肾阳虚证的代谢组学变化进行研究。结果发现,在代谢图上模型组体内代谢网络反映出不同于正常组的分布图谱。而经温阳中药肉苁蓉干预后的肾阳虚对照组的代谢图谱偏离模型组,回归至正常范围,接近于正常对照组。姜春燕等利用UPLCTOF/MS代谢组学方法对糖皮质激素氢化可的松琥珀酸钠造成的大鼠肾阳虚证模型的血浆进行了研究。发现两组大鼠血浆中的溶血磷脂酰乙醇胺(LPE)、溶血磷脂酰胆碱(LPC)和468.4m/z的未知化合物的含量存在明显差异,上述物质可能为肾阳虚证的生物标记物。邹忠杰等运用代谢组学方法对氢化可的松诱导的肾阳虚大鼠模型尿液进行研究。结果发现:模型组大鼠尿液代谢表型呈现明显的轨迹变化,鉴定了与肾阳虚相关的13种生物标志物,分别为:醋酸、柠檬酸、琥珀酸、α-酮戊二酸、三甲胺、乳酸、甜菜碱、丙氨酸、二甲胺、尿苷、马尿酸、肌氨酸、牛磺酸。并首次发现了与甲基转移反应和氨转运功能相关的生物标志物,加深了对肾阳虚证本质的认识。1.9代谢组学研究Wang等利用UPLCHDMS结合PLS-DA方法对肾阴虚证大鼠模型进行了代谢组学研究。结果发现肾阴虚证组与空白组有显著性差异,并找到20个离子作为肾阴虚证的潜在生物标记物,这些物质与色氨酸、赖氨酸、嘌呤、嘧啶、三羧酸循环等代谢通路有关。1.10肝郁脾证大鼠代谢相关化合物变化罗和古等应用1H-NMR结合PCA的代谢组学方法对肝郁脾虚证大鼠模型(以慢性束缚方法制作应激大鼠模型)及正常对照组大鼠的血液进行研究分析,发现肝郁脾虚证大鼠的代谢表型为乳酸、胆碱、饱和脂肪酸、血糖等上升,不饱和脂肪酸、HDL等化合物含量降低,发生的代谢终产物的改变以脂类物质更明显;另一研究发现两组之间的代谢产物存在显著性差异,以醋酸、乳酸、酪氨酸、低密度脂蛋白和3.44ppm的未知化合物的改变较为明显。这些差异性代谢物与已知的应激状态动物体内代谢的调节过程及结果相一致并可作为肝郁脾虚证的生物标志物做进一步研究。2中医证候学研究偏少综上所述,近十年中医证候的代谢组学研究有了突破性进展和全面性发展。应用代谢组学的方法来研究中医证候,已初步显现出了明显的优势。多位研究者运用代谢组学血液、尿液及唾液的研究方法对中医证候开展了基于动物模型和临床病人的研究,并成功区分相关证型与正常组的血液、尿液及唾液,初步得到了相关证型的代谢表型与差异性代谢物,为阐释中医证候的生物学本质奠定了良好的基础。但是我们也应该清楚地认识到,由于中医证候的复杂性,我们需要建立一个统一的证候分类方法,控制易受影响的因素(饮食、情绪、天气、体质等),保证代谢组学研究的代谢物质的客观性,方能揭示中医证候的本质。目前基于动物模型的代谢组学研究远较临床病人的研究为多,动物模型可部分反映证候本质,但与人存在差别;中医证候的临床研究偏少,代谢组学结果难以与临床病证相衔接,还不能指导临床治疗;相同证型的临床研究