代謝組學(xué)與中醫(yī)證候研究的一致性

代謝組學(xué)與中醫(yī)證候研究的一致性

綜合征是中醫(yī)學(xué)臨床基礎(chǔ)的核心。為了更好地指導(dǎo)臨床實(shí)踐，我們在病候客觀化方面取得了一些進(jìn)展，但從本質(zhì)上看，它并沒有取得任何進(jìn)步。中醫(yī)證候?qū)W研究的滯后,在很大程度上阻礙了整個(gè)中醫(yī)藥現(xiàn)代化的進(jìn)程,成為中醫(yī)藥研究工作的瓶頸。1中醫(yī)證候的內(nèi)涵證候的“證”對當(dāng)前病因、病位、病性、病勢等所做高度的病理性概括也就是內(nèi)涵。而其“候”即征象、外候。每一個(gè)證候都有其外候與內(nèi)涵,在對證候現(xiàn)代化的研究中,多以二者作為研究的切入點(diǎn)。目前外候的研究多采用臨床流行病學(xué)的方法,通過望聞問切,將四診所獲得的信息進(jìn)行整理,研究其中一些普遍性的規(guī)律建立診斷標(biāo)準(zhǔn)。由于主要是靠醫(yī)生主觀經(jīng)驗(yàn)記分,很難標(biāo)準(zhǔn)量化。這種診斷標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性很大程度上依賴醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn),在一定程度上影響了所制定的“證候標(biāo)準(zhǔn)”的可靠性和準(zhǔn)確性。證候內(nèi)涵也即生物學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)研究方面近年來多從生化、生理、超微結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行探討。但中醫(yī)學(xué)的每一證候不僅僅是包含幾種理化指標(biāo),而是多層面各指標(biāo)間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系,這種理化指標(biāo)與中醫(yī)學(xué)證候?qū)?yīng)層面的不一致性決定了在對證候客觀化研究中,無法用某一方面的單一指標(biāo)或指標(biāo)的簡單疊加解釋中醫(yī)證候,自然無法全面揭示中醫(yī)證候本質(zhì)。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,近年有人從神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡(luò)方面來探討證的實(shí)質(zhì),對中醫(yī)證候進(jìn)行了各種客觀指標(biāo)的研究,取得了一定的成果。然而,這些研究都只反映了部分已知基因表達(dá)產(chǎn)物(受體、酶、細(xì)胞因子以及肽類等)的改變。其后基因組學(xué)和蛋白組學(xué)由于難于和生物學(xué)靶位點(diǎn)對位,以及不能動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的反映整體信息,尚未能揭示證的實(shí)質(zhì)。2代謝組學(xué)與生物代謝的關(guān)系生命不只是基因、蛋白、細(xì)胞、組織、器官的堆砌,而是這些組分按照某種方式整合成為的一個(gè)系統(tǒng)。生物系統(tǒng)的功能并不是基因乃至器官這些組分的簡單疊加,一旦生命體分解還原為組分其整體功能便不復(fù)存在。因?yàn)檫@些組分不是孤立存在的都按照該系統(tǒng)特有的方式彼此關(guān)聯(lián)在一起相互聯(lián)系、相互依賴、相互作用、相互制約的。其中不僅僅存在線形關(guān)系,還存在多種聯(lián)系,是系統(tǒng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)聯(lián)系。生命的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能及其相互的關(guān)系,都是通過生命運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出來的。疾病就是受到干擾的各組分在結(jié)構(gòu)、功能上的紊亂,導(dǎo)致機(jī)體運(yùn)動(dòng)失衡的過程與結(jié)果。證候的“候”就是運(yùn)動(dòng)失衡的表現(xiàn),“證”就是各組分結(jié)構(gòu)、功能的紊亂。紊亂的結(jié)果可通過各組分分泌到血液和尿液的內(nèi)源性成分的改變而客觀地反映出來,并且這一改變是以組、群、譜的特征出現(xiàn),因此,反映中醫(yī)證候規(guī)律的“物質(zhì)基礎(chǔ)”將可能是“組”、“群”、“譜”的集成形式。而代謝組學(xué)正具備反映和解決這些問題的“組”、“群”、“譜”集成的分析功能,它通過檢測和分析不同證候患者的尿液或血液中的代謝成分,幫助人們更好地理解證候形成過程及機(jī)體內(nèi)物質(zhì)的代謝途徑和代謝狀況,更準(zhǔn)確地反映生物體系的狀態(tài)。代謝物組學(xué)的概念由Oliver等在1997年首次提出。是指某一生物或細(xì)胞中所有的代謝物。后續(xù)研究過程中,代謝物組被定義為給定的生物系統(tǒng)在給定的條件下合成的所有的代謝產(chǎn)物。代謝物組學(xué)的分析是對一個(gè)生物系統(tǒng)中所有的低分子量的代謝物質(zhì)的全面的、定性的和定量的分析,通過考察生物體系受到刺激或擾動(dòng)(如某一特定的基因變異或環(huán)境變化)后,其代謝產(chǎn)物的變化或其隨時(shí)間的變化來研究生物體系的代謝途徑。中醫(yī)診斷疾病的原理與代謝組學(xué)研究疾病的原理有較高的趨同性。中醫(yī)辨證學(xué)認(rèn)為“視其外應(yīng),以知其內(nèi)臟,則知所病矣”通過觀察反映在外的癥狀的體征來推測內(nèi)臟的變化。代謝組學(xué)通過分泌到血液、尿液、或者唾液的代謝產(chǎn)物,通過與正?；虮日盏牟町惙治鰜砹私怏w內(nèi)的異常代謝狀態(tài),以分析細(xì)胞、組織、器官、形體的變化。辨證學(xué)認(rèn)為“見微知著”通過局部可以反映整體的生理病理現(xiàn)象,“獨(dú)取寸口,以決五臟六腑死生吉兇之法”。代謝組學(xué)研究的生物體在一定條件下的代謝產(chǎn)物,是反映基因、蛋白表達(dá)異動(dòng)的結(jié)果,通過對幾種產(chǎn)物的分析可以推斷出體內(nèi)各組分的病變以及各組分網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的失衡。中醫(yī)辨證學(xué)還反映了機(jī)體時(shí)空性的改變,在不同病程中,由于邪正交爭的變化都會(huì)有不同的病理變化,如疾病的六經(jīng)傳變、衛(wèi)氣營血的傳變。代謝組學(xué)研究的是生物體組織器官在內(nèi)在或(和)外在因素的影響下,代謝產(chǎn)物隨時(shí)間變化的規(guī)律及變化軌跡,反映某種生理病理過程中所發(fā)生的一系列生物事件。兩者都從已經(jīng)發(fā)生的結(jié)果生物體系輸出的信息逆向分析其內(nèi)在的動(dòng)態(tài)聯(lián)系。由此可以看出中醫(yī)的辨證論治思維方式與代謝組學(xué)對疾病的研究方法具有相似之處。證候是疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中,一組具有內(nèi)在聯(lián)系的、能夠反映疾病過程在某一階段的病理病機(jī),是機(jī)體對致病因素作出反應(yīng)的一種功能狀態(tài),是機(jī)體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的改變。代謝組學(xué)是反應(yīng)機(jī)體狀況的分子集合,是受干擾后不同基因組、蛋白組分泌到尿液、唾液、血液中的代謝產(chǎn)物的總和。并且代謝組學(xué)所提供的新技術(shù)可以克服中醫(yī)傳統(tǒng)“四診”方法的局限,為從生物代謝的角度研究中醫(yī)證候的現(xiàn)代內(nèi)涵提供可靠依據(jù)。目前國內(nèi)已進(jìn)行了人慢性胃炎濕熱蘊(yùn)脾證、大鼠肝郁脾虛證、大鼠氣虛血瘀證的代謝組學(xué)研究,并且已經(jīng)分析出特異性的代謝產(chǎn)物。3問題和視角3.1hplc-nmr在代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用代謝組學(xué)是繼基因組學(xué)、蛋白組學(xué)后發(fā)展起來的一門新學(xué)科。根據(jù)研究的對象和目的的不同,將代謝組學(xué)分為4個(gè)層次。即對某個(gè)或某幾個(gè)特定組分分析的代謝物靶標(biāo)分析。對少數(shù)所預(yù)設(shè)的一些代謝產(chǎn)物定量分析的代謝輪廓(譜)分析。對限定條件下的特定生物樣品中所有代謝組分的定性和定量的代謝組學(xué)分析。不分離鑒定具體單一組分,而是對樣品進(jìn)行快速分類(如表型的快速鑒定)的代謝指紋分析。嚴(yán)格地講,只有代謝組學(xué)分析、代謝指紋分析才能全面的揭示生物體“發(fā)生了什么”,才能全面反映機(jī)體的病理變化,才是真正意義上的代謝組學(xué)研究。但是目前單一的分離、分析技術(shù)難以滿足對生物體所有代謝產(chǎn)物的分析。代謝組的分析技術(shù)目前多用核磁共振譜、高效液相譜、質(zhì)譜。磁共振是代謝物組學(xué)提出之初普遍采用的方法,色譜、質(zhì)聯(lián)及其聯(lián)用技術(shù)是新近才在代謝組學(xué)中被廣泛應(yīng)用的的檢測技術(shù)。核磁共振譜以其非破壞性和普適性已成為主要分析手段,但其缺點(diǎn)是靈敏度不高,對于濃度相差很大的成分無法同時(shí)分析,在復(fù)雜系統(tǒng)分析中尚有難度。而色譜質(zhì)聯(lián)聯(lián)用技術(shù)具有較好的分離特性,靈敏度高,適合分析痕量組分,但是質(zhì)譜的離子抑制效應(yīng)可能掩蓋某些響應(yīng)值較低的組分而造成一定的偏差?；诖?人們將用于分離復(fù)雜混合物的高效液相譜與核磁共振譜連用,液核聯(lián)用在混合物尤其是未知物的結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。隨著液核聯(lián)用的發(fā)展,對核磁探頭的硬件要求越來越高,同時(shí)需要開發(fā)抑制溶劑峰的脈沖序列,對數(shù)據(jù)處理的軟件要求也越來越高。目前在HPLC-NMR應(yīng)用的技術(shù)上還存在若干問題需要解決。目前還沒有發(fā)展出一種真正的代謝組學(xué)技術(shù)可以涵蓋所有的代謝物,可見分析技術(shù)的滯后影響了代謝組學(xué)的最終目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。3.2復(fù)雜生物量信息研究的思路多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們,每次新技術(shù)的出現(xiàn)都會(huì)促進(jìn)中醫(yī)學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展,但每一技術(shù)由于自身研究手段的單一性,只能涵蓋研究對象的部分內(nèi)容。中醫(yī)學(xué)的證候,反映的是五臟、六腑、經(jīng)絡(luò)、四肢、百骸、經(jīng)筋、皮部等各組織器官功能的紊亂,是人體全身陰陽失衡的狀態(tài),是體內(nèi)外信