代謝組學在醫(yī)藥領域的應用與進展

代謝組學在醫(yī)藥領域的應用與進展一、學習指導學習代謝組學的概念及內涵，掌握代謝組學的研究對象與分析方法。熟悉代謝組學數(shù)據(jù)分析技術手段了解代謝組學優(yōu)勢特點了解代謝組學在醫(yī)藥領域的應用了解代謝組學發(fā)展趨勢二、正文基因組功能解析是后基因組時代生命科學研究的熱點之一由于基因功能的復雜性和生物系統(tǒng)的完整性，必然要從“整體”層面上來理解構成生物體系的各個模塊功能。隨著新的測量技術、高通量的分析方法、先進的信息科學和系統(tǒng)科學新理論的發(fā)展，加上生物學研究的深入和生物信息的大量積累，使得在系統(tǒng)水平上研究由分子生物學發(fā)現(xiàn)的組件所構成的生命體系成為可能［1］。系統(tǒng)生物學家們認為，將生命科學上升為“綜合”科學的時機已經(jīng)成熟，生命科學再次回到整合性研究的新高度，逐步由分子生物學時代進入到系統(tǒng)生物學時代2］。系統(tǒng)生物學不同以往的實驗生物學僅關注個別基因和蛋白質，它要研究所有基因、蛋白質，代謝物等組分間的所有相互關系，通過整合各組成成分的信息，以數(shù)學方法建立模型描述系統(tǒng)結構［3,4］。（一）代謝組學的概念及內涵代謝組學是繼基因組學、轉錄組學和蛋白質組學之后，系統(tǒng)生物學的重要組成部分，也是目前組學領域研究的熱點之一。代謝組學術語在國際上有兩個英文名，即metabolomics和metabonomicsoMetabolomics是由德國的植物學家Fiehn等通過對植物代謝物研究提出來的，認為代謝組學（metabolomics）是定性和定量分析單個細胞或單一類型細胞的代謝調控和代謝流中所有低分子量代謝產(chǎn)物，從而監(jiān)測機體或活細胞中化學變化的一門科學［5］o英國Nicholson研究小組從毒理學角度分析大鼠尿液成份時提出了代謝組學（Metabonomics）的概念，認為代謝組學是通過考察生物體系受擾動或刺激后（如某個特定基因變異或環(huán)境變化后），其代謝產(chǎn)物的變化或代謝產(chǎn)物隨時間的變化來研究生物體系的代謝途徑的一種技術［6］。國內的代謝組學研究小組基本用metabonomics—詞來表示“代謝組學”。嚴格地說，代謝組學所研究的對象應該包括生物系統(tǒng)中所有的代謝產(chǎn)物。但由于實際分析手段的局限性，只對各種代謝路徑底物和產(chǎn)物的小分子物質（MW<1Kd）進行測定和分析。（二）代謝組學優(yōu)勢特點代謝組學作為系統(tǒng)生物學的一個重要組成部分代謝組可以更好地反映體系表型生物機體是一個動態(tài)的、多因素綜合調控的復雜體系，在從基因到性狀的生物信息傳遞鏈中，機體需通過不斷調節(jié)自身復雜的代謝網(wǎng)絡來維持系統(tǒng)內部以及與外界環(huán)境的正常動態(tài)平衡［7］。DNA、RNA以及蛋白質的存在為生物過程的發(fā)生提供了物質基礎，而代謝物質和代謝表型所反映的是已經(jīng)發(fā)生了的生物學事件，是基因型與環(huán)境共同作用的綜合結果，是生物體系生理和生化功能狀態(tài)的直接體現(xiàn)。代謝組學放大了基因和蛋白表達的微小變化，從而使檢測更容易。細胞的功能在很大程度上體現(xiàn)于代謝水平的調節(jié)，比如某些相關基因的表達譜相似，但代謝物譜或代謝通量（flux）卻差異明顯［8］；fluxome是基因組功能的終端體現(xiàn)，在擾動情況下，由于基因或蛋白的補償作用，使最終代謝通量維持相對穩(wěn)定以抵消干擾效應，但代謝物水平卻變化顯著，因此，細胞代謝物的濃度改變要比代謝通量變化敏感得多［9,10］?？梢姡蚝偷鞍妆磉_的細微變化都可能在相應的代謝物水平上得到放大。代謝組學的研究不需建立全基因組測序及大量表達序列標簽（EST）的數(shù)據(jù)庫，且代謝物的種類要遠小于基因和蛋白的數(shù)目。與核酸和蛋白質等大分子相比，小分子代謝物的數(shù)量以及空間結構的復雜性要小得多，由于給定的代謝物在每個組織中都是一樣的，所以研究中采用的技術更為通用也更易被人們所接受［11］。這對于借助多種甚至是全代謝物系統(tǒng)分析、快速準確尋找相應的生物標記物和應用代謝組新技術進行代謝表型和功能基因組研究提供了極大的便利。（三）代謝組學的技術平臺及分析方法由于代謝物的多樣性，許多分析技術得到廣泛應用。最初代謝組學的數(shù)據(jù)主要來源于核磁共振光譜學，近來代謝組學運用HPLC-ESI-MS，HPLC和LC/MS/MS結合，HPLC和LC/TOF-MS結合，HPLC和UPLC/TOF-MS（超高效液相色譜/時間飛行質譜）結合等方法來進行研究［12.13］，MALDI-MS則能夠測量出比代謝產(chǎn)物更小的肽和蛋白碎片。質譜作為常見的技術之一，目前發(fā)展了有飛行時間質譜儀TOF-MS、四級桿質譜儀QMS、三重四級桿質譜儀QQQ，其中四級桿質譜儀QMS最為常見，定量能力突出。一般根據(jù)樣品的屬性和研究目的來選擇并綜合利用多種技術平臺（圖1＞通常情況，研究植物與微生物常使用，HPLC和LC/MS/MS檢測代謝物而在動物樣品的研究中則更多地采用了核磁共振NMR）技術。質譜與核磁共振技術分析，這兩種分析方法各存在優(yōu)缺點，其中NMR樣品處理方法簡單，對化學結構無破壞，可定量。近年來對同一研究目標聯(lián)合多種分析方法進行整合，所得結果信息量更加豐富［14］。圖1代謝組學常見硬件技術平臺代謝組學分析產(chǎn)生的是信息含量豐富的多維數(shù)據(jù)，由NMR或MS得到組織和體液的譜峰復雜，僅僅依靠譜圖對代謝物進行指認分析是不可能的，因此有必要充分運用化學計量學理論和多元統(tǒng)計分析新方法對采集的多維海量原始信息進行壓縮降維和歸類分析從中有效挖掘出潛在關聯(lián)的信息和對代謝分析有用信息。對數(shù)據(jù)的分析多采用化學計量學的方法15］，并建立專家系統(tǒng)對譜圖進行解析，這種統(tǒng)計分析的方法類似于在基因組學、蛋自組學中所采用的數(shù)據(jù)處理模式。解決復雜體系中歸類問題和標記物鑒別的主要手段是模式識別，模式識別（ParternRecognization）是通過一系列的試驗測量從而建立起數(shù)據(jù)內部關聯(lián)的模式來澄清一個事物、預測它的起源。模式識別方法具有明顯的優(yōu)點，它不需要數(shù)學模型，需要的先驗知識很少，擅長處理復雜事物和多源數(shù)據(jù)，它對所有的數(shù)據(jù)進行無歧視的分析，因此在代謝物組學研究的數(shù)據(jù)分析過程中扮演著重要的角色。無論是內源性物質，還是外源性物質的代謝產(chǎn)物峰，都能進行全部分析。通常包括監(jiān)督和非監(jiān)督兩種分類方法，非監(jiān)督方法不需要有關樣品分類的任何背景信息，而監(jiān)督分類便于由已知有效推測未知。目前在代謝組學中運用較多的包括主成分分析（PCA）、層次聚類分析（HCA）、非線性影射（NLM）等非監(jiān)督分類方法，以及偏最小二乘法-判別分析（PLS-DA）、k-最近鄰法（KNN）、神經(jīng)網(wǎng)絡（NN）等監(jiān)督分類方法。在模式識別的各種方法中，主成分分析法（principalcomponentsanalysis，PCA）是最有用且最易使用的模式識別技術。經(jīng)典PCA線性降維的基本思想是對原變量空間進行旋轉變換（方差最大化）以形成新的變量矩陣和誤差矩陣，即先計算原變量（n維）相關系數(shù)的協(xié)方差矩陣，再按矩陣特征根由大到小順序確定出原變量線性組合后的新變量主成分，目標是盡量用較少（一般2或3維）的獨立主成分綜合體現(xiàn)原多維變量中蘊含的絕大部分（習慣上＞85%）整體信息［15］。在代謝組學分析中，常通過PCA得分圖（scoreplot）以獲得對樣品分類的信息；通過PCA載荷圖（loadingplot）以發(fā)現(xiàn)可作為生物標記物的變量。數(shù)據(jù)輸出的最終目的是將代謝組數(shù)據(jù)轉化為標準化和統(tǒng)一的格式［16］。分析儀器直接導出的元數(shù)據(jù)（metadata），由于原始譜圖的信號量大、噪音復雜、格式各樣、尺度迥異、基線漂移和測試重現(xiàn)性等問題［17］，不能直接用于模式識別分析，此前須經(jīng)過原始數(shù)據(jù)的預處理，如采用多種方法［18,19］進行原始圖譜的分段積分、濾噪、峰匹配、標準化和歸一化等處理，最后提取出二維數(shù)據(jù)表形式，即行代表樣品或試驗數(shù)目；列表示相應的單個測定指標（通常為信號強度等）。（四）代謝組學應用領域4.1.代謝組學在醫(yī)學領域的研究應用代謝組學在醫(yī)學中的應用主要集中于疾病狀態(tài)的診斷及疾病發(fā)病機制的研究兩個領域。由于機體的病理變化，使得機體的代謝產(chǎn)物也產(chǎn)生了某種相應的變化，對這些由疾病引起的代謝產(chǎn)物的變化進行分析能夠幫助人們更好地理解病變過程及機體內物質的代謝途徑有助于發(fā)現(xiàn)疾病新的生物標志物和輔助臨床的診斷。4.1.1心臟病心臟疾病的研究是代謝組學技術研究最多的病種之一也是相對較為有成就的病種之一。Brindle等［20］應用1H-NMR技術，以血清與血漿為研究對象，對36例嚴重心血管疾病患者（TVD）和30例心血管動脈硬化患者進行謝組學研究，結合主成分分析（PCA）等模式識別技術對心血管疾病及其嚴重程度進行判別，得到了高于90%的靈敏度及專一性。該方法具有最小限度的侵入性，僅需幾滴血液，利用核磁共振分析，然后再以計算機模式識別技術加以分類，就可以區(qū)分出心臟病前兆的核磁共振圖譜特征模式，優(yōu)于傳統(tǒng)的心血管造影術，用于心血管檢測具有快速、廉價、安全的優(yōu)點，且不良反應少。而且檢測標本（可以是血液、尿液等）無須特殊的前期處理，可以有效地應用于人群的篩查。Kostar等［21］用iH-NMR對已經(jīng)確診為冠心病的病人全血漿的脂質進行了分析。他們認為目前嚴重的冠心病患者都伴隨有原生質脂蛋白的改變。1HNMR是一種能夠提供快速全面的分析脂質混合物的新方法，而且這種方法不需要化學變化或試驗條件的預處理，對含氫的化合物均有響應能對代謝產(chǎn)物大多數(shù)化合物進行檢測定量容易分析方法更加簡便快捷。4.1.2癌癥癌癥是世界最難以攻克的疑難雜癥之一，早期發(fā)現(xiàn)、早期預防、早期治療是治療癌癥的最有效方法。沈朋等［22］研究了乳腺癌患者血清蛋白質和尿代謝物組的變化，發(fā)現(xiàn)了乳腺癌患者體液內化學物質與正常人相比特異性模式差異Beckonert等［23］用1HNMR方法觀測了乳腺癌組織中代謝產(chǎn)物的改變。研究發(fā)現(xiàn)，活體外NMR技術結合適當?shù)哪Ｊ阶R別和可視化技術可以通過對組織勻漿代謝產(chǎn)物的檢測區(qū)分不同的組織。研究發(fā)現(xiàn)，通過對組織不同代謝譜圖的分析，可以區(qū)分不同惡性程度的乳腺腫瘤組織和健康的乳腺組織。4.1.3高血壓原發(fā)性高血壓中醫(yī)辨證分為肝火亢盛、痰濕雍盛及陰虛陽亢三型，LUYi-hong等［24］應用GC/MS測定健康人及原發(fā)性高血壓病人血清內源性代謝物，并用主成分分析（PCA）、偏最小乘方分析（PLS-DA）和馬氏距離（MD）分析他們的代謝譜。PCA和PLS-DA分析的結果表明：健康人與高血壓病人血清代謝譜有明顯差異，能夠被區(qū)分開，而且利用MD不僅可以清晰地區(qū)分上述三種類型的高血壓，同時還顯示高血壓的發(fā)展過程。除此以外，代謝組學還參與了糖尿病、脂肪代謝類疾病、腎臟疾病等其他疾病等都得到廣泛的研究［25,26］，結果都顯示了一定的優(yōu)越性。4.2代謝組學在藥學領域的研究應用代謝組學與藥物藥效及毒物毒理的篩選和評價、作用機制研究和個性化治療用藥等均密切相關，在藥學領域中有著廣泛的應用［27］。4.2.1在藥物毒物作用機制中的應用藥物對疾病的治療作用應該是使機體代謝網(wǎng)絡中的不正常部分正?；瑫r又不干擾其他的代謝途徑。而藥物作用機制研究的是藥物在體內起什么作用和如何起作用。代謝組學通過研究服藥后體內內源性代謝物的變化，直接反映出機體內生物化學過程和狀態(tài)的變化，探索代謝指紋圖譜變化的原因，進而闡明藥物作用靶點和過程，揭示藥物作用機制。毒物作用機制的研究就是研究毒物在毒性損傷中所起的作用及其如何發(fā)揮作用。傳統(tǒng)的毒理學實驗既耗時又難以確定毒物作用機制而通過某種代謝物變化的特征作為一種特定指紋來判斷毒物作用機制，可以彌補傳統(tǒng)研究方法的不足。代謝組學技術應用于毒性作用機制研究，其基本原理是毒性破壞正常細胞的結構功能，改變代謝途徑中內源性代謝物穩(wěn)態(tài)，從而通過直接或間接效應改變細胞體液成分。生物體液的譜圖中所檢測到的是成百上千種代表著不同代謝路徑的化合物正是這些對機體改變和損傷的代謝層面上的信息才能很好地表征這種改變和損傷。用代謝組學方法揭示的生物化學變化很容易與傳統(tǒng)手段的測定結果相聯(lián)系，更容易發(fā)現(xiàn)藥物作用的生物化學物質基礎和作用機制。彭雙清等［28似引起肝臟毒性損傷的藥物異煙肼（INH）和利福平（RFP）為研究對象。代謝組學研究結果表明，3個給藥組從第1天起其代謝軌跡就明顯偏離對照組和給藥前的代謝成分，14天的代謝軌跡均能明顯地與對照組的軌跡分開，說明3個給藥組的代謝成分都發(fā)生了明顯改變，3種處理方式對肝臟的損傷存在不同的毒性機制。對尿液iHNMR圖譜分析、主成分分析和模式識別發(fā)現(xiàn)，INH組中出現(xiàn)檸檬酸鹽、琥珀酸鹽、葡萄糖和馬尿酸鹽代謝成分明顯降低而氨基已磺酸增高。RFP組中出現(xiàn)檸檬酸鹽、馬尿酸鹽和2-氧戊二（2-oxoglutarate）的降低。合用組中出現(xiàn)檸檬酸鹽、琥珀酸鹽、馬尿酸鹽和2-氧戊二酸代謝成分的降低而氨基已磺酸增高。這些代謝成分的改變說明INH組和合用組出現(xiàn)了典型性肝臟損害（氨基已磺酸增高，而且各給藥組影響了能量代謝中的三羧酸循環(huán)，糖酵解途徑發(fā)生了改變。INH與RFP合用肝毒性增加不僅與過氧化反應增加有關，而且還與RFP增加細胞色素P450和P4502E1活力有關。代謝組學技術能夠很好區(qū)分出機體的不同中毒狀態(tài)，根據(jù)不同的代謝表型能夠區(qū)分出不同藥物的毒性作用機制。4.2.2藥物安全性評價和在新藥研發(fā)中的應用藥物安全性評價即預測藥物的毒性，用于提供藥物對人體危害程度的科學依據(jù)29］。LIUCX[30]指出基于單個靶點的傳統(tǒng)藥物開發(fā)已走進死胡同，一個藥物的開發(fā)時間長達10~12年，耗資也從原先3~4億美元增加到目前的8億美元。藥物開發(fā)需要新思維，代謝組學正是這種新思維產(chǎn)生的新技術手段，已逐步被應用于新藥研究開發(fā)中。它可以對生物體給藥后的整個生化反應過程進行檢測，考察藥物的藥效和毒性與各代謝產(chǎn)物的濃度及其動態(tài)變化之間的相關性，綜合分析代謝產(chǎn)物的變化特點及規(guī)律，全面評價藥物的價值和開發(fā)前景?，F(xiàn)在國外很多大的制藥公司如禮來輝瑞等與帝國理工學院合作利用代謝組學技術對候選藥物篩選，極大地減少了藥物研發(fā)時間與成本，顯示了代謝組學在藥物研發(fā)上的優(yōu)勢。4.2.3代謝組學對個性化藥物治療的重要性[31]藥物基因組學、轉錄組學和蛋白組學均可能對個性化藥物治療有幫助但均存在局限性。對藥物基因組學而言，因為基因的復雜性，對人類的研究中很難確定遺傳型為表現(xiàn)型還是基因型。一種DNA試驗不能提供每個病人完全確定的藥物反應。轉錄組學通常運用互補脫氧核糖核酸（cDNA）表達微陣列來研究基因轉錄，在個性化藥物治療中不起主要作用。蛋白組學研究由基因組編碼的蛋白，它與轉錄組學一樣都存在測定資源的有限性。未來的研究中蛋白組學可能有助于研究者區(qū)分一定的蛋白特征從而預測藥物的有效性和不良反應。將蛋白組學與代謝組學結合起來有可能實現(xiàn)基因組學的個性化藥物治療。代謝組學主要研究多細胞系統(tǒng)的代謝特征補充代謝組學則研究單個細胞或者幾個細胞的代謝產(chǎn)物。代謝物組代表了即時的體內外的刺激物的總和分析，其價值在于，內科醫(yī)生可根據(jù)病人的表型來分析病人的病程并制定治療方案。因此藥物代謝組學在個性化藥物治療和其他醫(yī)學方面有很大的發(fā)展空間。（五）代謝組學與中藥現(xiàn)代化中醫(yī)藥學是我國傳統(tǒng)優(yōu)秀文化的燦爛結晶，數(shù)千年來，為中華民族的繁衍昌盛做出了卓越貢獻。在人類與疾病做斗爭的過程中，中醫(yī)藥以其獨特的理論體系和實踐經(jīng)驗，充分展示了其安全有效、防病治病的作用。在科技發(fā)展日新月異的信息社會中醫(yī)藥仍以其獨特的理論和實踐在世界醫(yī)林中占有一席之地。藥材的使用多為復雜的混合物體系，如何對其質量進行有效控制和探明其作用的機理是傳統(tǒng)中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究面臨的重大挑戰(zhàn)。近年來隨著系統(tǒng)生物學研究的不斷深入和發(fā)展，其中特別是代謝組學的高通量、整體性的研究技術和研究思路，對中藥方劑中活性物質的分析方法及其代謝產(chǎn)物的藥代動力學分析提供了新思路和新方法。代謝組學的研究思路，將為從現(xiàn)代科學的基礎上解釋中藥的整體作用機制提供新方法，而代謝組學的研究成果，則可能為建立新型的基于代謝組學的中藥藥效評價的技術平臺做出貢獻。5.1中藥現(xiàn)代化中醫(yī)的“證”是辨證論治的起點和核心，辨證綜合了產(chǎn)生病變的各方面（包括當時的氣候和環(huán)境情況）因素和條件，并結合個體體質、疾病發(fā)生的不同階段和表現(xiàn)，判定為不同的證，從而采用不同治法，通過合理配伍、適時調整藥量而達到治療效果。由于每一個證候都有其外象（外候）與內涵，而外候是用四診-望、聞、問、切所獲得的信息進行整理而得，很難量化，即使用流行病學方法加以分析，亦是靠專家經(jīng)驗打分，最多亦只是半定量。這種診治的準確性很大程度上依賴醫(yī)生的診療經(jīng)驗。而代謝組學正具備反映和解決這些問題的“組”、“群”、“譜”集成的分析功能。它能夠通過檢測不同時間患者的尿液或血液，對這些代謝產(chǎn)物進行分析。代謝組學能夠幫助人們更好地理解病變過程及機體內物質的代謝途徑和代謝狀況，還有助于疾病生物標記物的發(fā)現(xiàn)和輔助診斷，使診斷、治療達到個體化。其準確性依賴于儀器的性能，可以提高診治的科學化、定量化，避免了人為因素的誤診。中藥運用中醫(yī)陰陽平衡理論和扶正祛邪等理論，合理配伍，從整體上治療許多疑難疾病。作為一個復合體系，多是配方使用，作用靶點多，涉及多個基因和細胞，從整體上調節(jié)人體的平衡和內環(huán)境的穩(wěn)定。中藥既需要研究單味藥及復方中各化學成分的理化性質及生物活性，又需要研究化學成分間的反應規(guī)律及與人體作用的靶系統(tǒng)和其協(xié)同作用方式。西方醫(yī)學對中藥復方的研究方法往往是采用“解剖麻雀”的方法，拆方試驗，以期最終找出作用明確的活性成分，但其不能反映方劑中藥物的君、臣、佐、使配伍規(guī)律，整體性作用機制很難在單一機制的藥理模型和分子水平上加以詮釋。因此，中藥要想繼續(xù)保持強大的生命力，不能僅停留在提取、提純有效成分的水平上，應該以中醫(yī)藥理論為指導，借助現(xiàn)代生物醫(yī)學的研究方法，對中藥進行全方位的研究，采用的方法有別于西藥研究的方式，上升到對中藥系統(tǒng)性的研究，以建立一個全新的與現(xiàn)代學科同質的理論體系32］。系統(tǒng)生物學的一個最基本想法是要把孤立在基因水平、蛋白質水平的各種信息相互作用，使各種代謝、調控途徑及基因網(wǎng)絡之間的所有功能模塊和系統(tǒng)都聯(lián)系整合起來，用以說明生物整體。應用代謝組學和系統(tǒng)生物學策略研究疾病及其治療過程與中醫(yī)藥的整體觀念和辨證論治思維不謀而合，即二者均把人體作為一個完整系統(tǒng)來研究。如果利用系統(tǒng)生物學的方法研究中藥的科學內涵，有助于譯釋中醫(yī)理論的科學依據(jù)，勢必會促進中醫(yī)藥學的發(fā)展，推動中醫(yī)中藥國際化的進程。5.2代謝組學應用于中藥研究我國研究者敏銳地感覺到將代謝組學技術溶入中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究領域具有重要的發(fā)展前景，中藥（尤其是復方）的整體性作用機制和療效在系統(tǒng)代謝組學的研究方法下將可能得到充分的展示和挖掘。羅和古等對大鼠肝郁脾虛證的代謝組學研究發(fā)現(xiàn)醋酸、乳酸、LDL、酪氨酸與三羧酸循環(huán)能量代謝、糖酵解及脂肪和蛋白質代謝途徑密切相關，上述內源性代謝物的改變提示動物能量代謝及脂肪、蛋白質代謝功能異常，這與已知的應激狀態(tài)動物體內代謝的調節(jié)過程及結果相一致。分析這些內源性代謝產(chǎn)物的形成、轉移機制和過程，可提示肝郁脾虛證的發(fā)生發(fā)展的潛在原因，從而揭示其生物學本質［33］。陸益紅等以代謝組學研究自發(fā)性高血壓大鼠血漿及人參總皂苷作用機制。從代謝組學的研究結果看：人參總皂苷對SHR作用，體現(xiàn)了中藥的多組分、多靶點效應，其作用方式與單靶點西藥卡托普利不同，故兩者的代謝譜各異。盡管卡托普利降壓作用強，但整體改善疾病內環(huán)境可能不及人參總皂苷。與經(jīng)典的血壓指標測定、常規(guī)的臨床生化檢測及組織病理學檢查相比，代謝組學分析具有多種過去的檢驗方法無法比擬的優(yōu)勢34］。蔣寧等［35］應用代謝組學方法研究研究快速老化模型小鼠（senescenceacceleratedmice，SAM）的快速老化亞系SAM-prone/8（SAMP8）及同齡抗快速老化亞系SAM-resistance/1（SAMR1）代謝產(chǎn)物的差別，并觀察六味（LW）及八味地黃湯（BW）對SAMP8代謝產(chǎn)物的影響，比較二方劑的作用機理，以12月齡雌性和雄性SAMR1及SAMP8為動物模型，灌胃給予LW和BW1個月后采集血清，應用核磁共振方法測定核磁共振譜，檢測血清中的代謝產(chǎn)物，主成分分析法處理代謝組學數(shù)據(jù)。結果顯示SAMR1和SAMP8的血清代謝產(chǎn)物譜能夠相互區(qū)分，其中SAMP8血清中的乳酸、極低密度脂蛋白、飽和脂肪酸和甘油三脂含量明顯高于SAMR1，葡萄糖、磷脂酰膽堿和膽堿、不飽和脂肪酸、低密度脂蛋白和高密度脂蛋白的含量明顯低于SAMR1。給予LW和BW后均可影響SAMP8的血清代謝產(chǎn)物譜，SAMP8的代謝狀態(tài)得到了很大改善。給予LW后，SAMP8血清代謝物中葡萄糖的含量有了明顯的增加，膽堿和低密度脂蛋白的含量有所升高；極低密度脂蛋白的含量則有所減少。給予BW后，SAMP8血清代謝物中葡萄糖和磷脂酰膽堿的含量明顯升高，而膽堿含量則較低。表明SAMR1和SAMP8的血清代謝產(chǎn)物譜存在明顯差異，主要在于乳酸、葡萄糖、磷酸膽堿和膽堿及脂類含量的差別。SAMP8可能存在糖酵解代謝障礙，葡萄糖代謝下降而引起的能量代謝障礙，膽堿能代謝低下及脂類代謝紊亂。給予LW和BW均能夠對SAMP8的血清代謝產(chǎn)物產(chǎn)生影響，提示LW和BW能夠在代謝網(wǎng)絡的多個節(jié)點上對SAMP8的代謝紊亂起到調節(jié)和改善作用。這些LW和BW的反應代謝產(chǎn)物為深入研究LW和BW的作用機制及腎陰虛、腎陽虛的現(xiàn)代生物學基礎提供了新的線索和依據(jù)。李伶［36］基于核磁共振的代謝組學技術方法研究了附子及其主要毒性生物堿對大鼠體內代謝譜的影響，分析了其毒性特征，并探討了代謝組學在中藥安全性研究中的應用前景。研究表明，采用代謝組學方法能夠對附子及其主要毒性生物堿對大鼠的代謝變化的影響進行很好的表征和描述，能夠對其毒性作用進行說明。試驗結果也表明代謝組學技術用于中藥毒性評價具有良好的應用前景。黃玉榮等［37］采用代謝物組學方法研究鉤藤多動合劑（簡稱多動合劑）的藥效作用及其治療兒童多動癥的生化機制，觀察藥物對小鼠腦內神經(jīng)遞質的影響。采用攀爬實驗和自發(fā)行為實驗研究多動合劑對去水嗎啡小鼠模型的藥效作用，同時用高效液相色譜-電化學檢測方法研究其生化機制，觀察藥物對小鼠腦內及血漿中單胺類神經(jīng)遞質多巴胺（DA）和去甲腎上腺素（NE）的影響。從而發(fā)現(xiàn)了具有療效的生物標記物，認為藥物的整體作用所產(chǎn)生的生物化學物質（神經(jīng)遞質）是其藥效的基礎物質，證明多動合劑的作用機制與受體有關。MinjunChen［38］等通過給大鼠注射氫化可的松造成類似中醫(yī)臨床“腎陽虛”證的大鼠動物模型利用代謝組學技術進行了研究。為了監(jiān)測大鼠代謝網(wǎng)絡表達水平變化，研究人員分別收集各實驗組大鼠尿樣，在樣品衍生化后運用GC-MS聯(lián)用方法測定尿樣中內源性代謝物的組成，所收集的分析數(shù)據(jù)輸入軟件而后采用多元統(tǒng)計分析等計算方法考察。研究表明，與對造組相比腎陽虛狀態(tài)大鼠的代謝網(wǎng)絡明顯偏離正常范圍。隨著系統(tǒng)生物醫(yī)學的崛起和對代謝組學研究思想的了解生命科學的多個領域都逐漸參與到代謝組學的研究中來。代謝組檢測技術、代謝組學數(shù)據(jù)的生物信息學和統(tǒng)計學方法的進一步創(chuàng)新對疾病狀框下機體內源物質代謝譜和藥物作用代謝譜的分析中可能會發(fā)現(xiàn)更多更靈敏的預示疾病或療效或毒性的生物標記物，甚至是生物標記物組，人們