論中醫(yī)藥的理論基礎(chǔ)

論中醫(yī)藥的理論基礎(chǔ)

中醫(yī)藥的療效和治療理念吸引了國(guó)際社會(huì)的關(guān)注。世界范圍內(nèi)對(duì)中醫(yī)藥的需求日益增長(zhǎng),這為中醫(yī)藥的發(fā)展提供了廣闊的空間。但中醫(yī)藥認(rèn)識(shí)疾病的方法、理論尚缺乏合適的現(xiàn)代科學(xué)表達(dá)體系。因此,建立溝通中醫(yī)藥與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)這兩種科學(xué)體系的橋梁成為現(xiàn)代生命科學(xué)領(lǐng)域的重要命題。代謝組學(xué)的興起提供一條從系統(tǒng)層面將多層次多維度數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析,用現(xiàn)代科學(xué)語(yǔ)言表述中醫(yī)藥特性的方法。它是關(guān)于生物體系受刺激或擾動(dòng)后其代謝產(chǎn)物的變化或其隨時(shí)間的變化來(lái)研究該生物體代謝網(wǎng)絡(luò)在疾病和藥物作用下變化規(guī)律的學(xué)科,與強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)效應(yīng)的中醫(yī)藥具有天然的趨同性,這使得橋梁的輪廓漸漸清晰,為復(fù)雜的中醫(yī)藥研究提供一個(gè)合適的切入點(diǎn)。一、生物代謝特征的定量分析代謝物組指生物體內(nèi)的所有小分子代謝物,是生物體內(nèi)經(jīng)基因組表達(dá)和新陳代謝產(chǎn)生的中間物及終產(chǎn)物,它是對(duì)生物系統(tǒng)所有小分子代謝物質(zhì)進(jìn)行定量分析,以一種“全局”的研究理念來(lái)系統(tǒng)全面地反映生物體的代謝特征,是系統(tǒng)生物學(xué)的重要組成部分。代謝組學(xué)通過(guò)高通量、高分辨率的分析技術(shù),結(jié)合模式識(shí)別、專(zhuān)家系統(tǒng)等分析方法,從整體上探討生命活動(dòng)在代謝層面的特征和規(guī)律,使代謝物含量變化與生物表型變化建立直接關(guān)系,能夠更準(zhǔn)確地反映生物體系的狀態(tài),揭示疾病發(fā)生發(fā)展的代謝機(jī)制,發(fā)現(xiàn)和篩選生物標(biāo)志物,為進(jìn)一步探索治療靶點(diǎn)提供重要信息[4~7]。二、中藥理論意義和應(yīng)用價(jià)值近年來(lái),代謝組學(xué)技術(shù)在中醫(yī)藥研究領(lǐng)域的貢獻(xiàn)尤為突出,在深化中藥藥理、中醫(yī)藥證候的內(nèi)在實(shí)質(zhì)、辨證施治研究及整體療效評(píng)價(jià)、中藥資源和質(zhì)量控制、中醫(yī)方劑安全性評(píng)價(jià)研究等方面具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值?，F(xiàn)就有關(guān)研究進(jìn)展綜述如下:1.糖平臺(tái)對(duì)角叉菜膠致足外司大鼠代謝的影響王喜軍等研究茵陳蒿湯對(duì)大鼠肝損傷的保護(hù)作用,發(fā)現(xiàn)肝損傷大鼠的代謝組與正常組相比,產(chǎn)生明顯變化,經(jīng)茵陳蒿湯干預(yù)后,肝損傷代謝組逐漸恢復(fù)到接近正常狀態(tài)的水平,呈現(xiàn)回調(diào)趨勢(shì),從藥物代謝組學(xué)角度對(duì)經(jīng)典方劑防治肝損傷給出全新的解釋。楊琪偉等開(kāi)展赤芍和白芍對(duì)角叉菜膠致足趾腫脹大鼠的代謝組學(xué)研究,結(jié)果表明赤芍和白芍可降低白細(xì)胞三烯A4(LeucotrieneA4,LTA4)和前列腺素E2(ProstaglandinE2,PGE2)水平,影響體內(nèi)花生四烯酸代謝產(chǎn)物的平衡,進(jìn)而影響炎癥發(fā)展的作用。張上上等采用UPLC-MS/MS技術(shù)的代謝組學(xué)方法并結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析來(lái)研究糖皮質(zhì)激素性骨質(zhì)疏松模型大鼠在骨碎補(bǔ)醇提物干預(yù)下的尿液代謝物譜的變化。結(jié)果表明,骨碎補(bǔ)醇提物可以通過(guò)調(diào)節(jié)能量代謝、腸道菌代謝以及抗氧化損傷等生物途徑來(lái)預(yù)防糖皮質(zhì)激素性骨質(zhì)疏松的形成。通過(guò)研究生物體所有代謝物的綜合表現(xiàn),可以詮釋中藥及其復(fù)方的整體性作用及機(jī)制。代謝組學(xué)作為中藥效應(yīng)評(píng)價(jià)的有效途徑,能夠較全面地揭示中藥及其復(fù)方治療疾病過(guò)程中生物體系內(nèi)所發(fā)生的一系列生物化學(xué)變化,從而能夠評(píng)價(jià)藥效作用和發(fā)現(xiàn)藥物作用的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制。2.生物組織學(xué)及科研證作為中醫(yī)有別于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診療體系的一大特色和優(yōu)勢(shì),是機(jī)體對(duì)體內(nèi)外各種環(huán)境變化和致病因素作出反應(yīng)的一種功能狀態(tài),其本質(zhì)是機(jī)體失衡而致的代謝或其網(wǎng)路的改變,通過(guò)其分泌到體液的內(nèi)源性代謝成分的改變而反映出來(lái)。中醫(yī)證候是中醫(yī)整體觀和辯證觀的體現(xiàn),是中醫(yī)基礎(chǔ)研究的關(guān)鍵性問(wèn)題。目前,國(guó)內(nèi)學(xué)者運(yùn)用代謝組學(xué)技術(shù)研究中醫(yī)證候已取得可喜的成績(jī),獲得相關(guān)證的關(guān)鍵生物標(biāo)志物,為闡釋中醫(yī)證候的生物學(xué)本質(zhì)和病癥分型治療提供數(shù)據(jù)支持。王喜軍等應(yīng)用高通量、高分辨、高靈敏度的UPLC-MS分析儀器,結(jié)合模式識(shí)別、專(zhuān)家系統(tǒng)等生物信息學(xué)技術(shù),建立黃疸證和陰黃、陽(yáng)黃證的特征性代謝模式,并從微觀角度解讀黃疸、陰黃和陽(yáng)黃證候的科學(xué)內(nèi)涵。首次從代謝組學(xué)層面揭示該證的發(fā)病機(jī)制,即其主要關(guān)聯(lián)于D-谷氨酰胺、D-谷氨酸的代謝,酮體的合成和降解,丙氨酸和天門(mén)冬氨酸代謝。為闡釋中醫(yī)證候的生物學(xué)本質(zhì)、病癥分型治療和實(shí)現(xiàn)證診斷的客觀化、規(guī)范化提供依據(jù),該研究已在國(guó)際蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域權(quán)威雜志《MolecularCellularProteomics》上發(fā)表。通過(guò)分析肝郁脾虛證病人尿液代謝組探索中醫(yī)肝郁脾虛證的物質(zhì)基礎(chǔ)和分子生物學(xué)診斷指標(biāo)。結(jié)果鑒定12個(gè)生物差異代謝物,主要與五碳糖和葡糖醛酸的相互轉(zhuǎn)變,半胱氨酸,蛋氨酸,酪氨酸,色氨酸,氨基糖和核苷酸糖代謝相關(guān)聯(lián)。用生物信息學(xué)方法分析、篩選與肝郁脾虛證型相關(guān)的4個(gè)生物標(biāo)志物,即脯氨酰基羥脯氨酸,L-高半胱氨酸,2-辛醇肉堿和α-N-苯乙?；?谷氨酰胺,用于早期肝郁脾虛證診斷,具有高靈敏度。這些發(fā)現(xiàn)標(biāo)志該團(tuán)隊(duì)對(duì)代謝關(guān)鍵生物標(biāo)記物研究水平處于國(guó)際領(lǐng)先地位。由此,受美國(guó)《Hepatology》雜志邀請(qǐng),本課題組為該期刊撰寫(xiě)關(guān)于代謝組學(xué)關(guān)鍵生物標(biāo)記物及疾病診斷研究的相關(guān)綜述。Tong等利用乙醇、α-異硫氰酸萘酯及中藥組合,制備陰黃證動(dòng)物模型,表征其19個(gè)生物標(biāo)記物及其代謝徑路,以茵陳四逆湯治療對(duì)代謝軌跡的影響進(jìn)行模型及標(biāo)記物的確證。代謝組學(xué)在證候?qū)嵸|(zhì)研究中,與傳統(tǒng)的單指標(biāo)或少數(shù)幾項(xiàng)指標(biāo)綜合的診斷方式相比,已顯出明顯優(yōu)勢(shì)。將代謝組學(xué)理念與技術(shù)用于中醫(yī)證候的研究,是中醫(yī)證候本質(zhì)方面研究的一項(xiàng)新突破,可有效提高中醫(yī)診療的科學(xué)性、客觀性,減少人為因素的誤診。將代謝組學(xué)與中醫(yī)證候相結(jié)合,為中醫(yī)個(gè)性化診療體系的發(fā)展提供新思路。3.代謝組學(xué)研究方劑是中醫(yī)臨床用藥的主要應(yīng)用形式,是中醫(yī)臨床治療經(jīng)驗(yàn)的精髓。方劑配伍規(guī)律是中藥方劑遣方用藥的依據(jù),是中醫(yī)理、法、方、藥的核心內(nèi)容,是中醫(yī)治療疾病的核心技術(shù)和理論,亦為制約中醫(yī)藥現(xiàn)代化的瓶頸問(wèn)題。為此,王喜軍等提出中醫(yī)方證代謝組學(xué)(Chinmedomics)的概念、理論及研究方法。該理論在堅(jiān)持中醫(yī)理、法、方、藥的整體性的前提下,基于疾病和藥物干預(yù)的系統(tǒng)代謝網(wǎng)絡(luò)的整體性和動(dòng)態(tài)性的變化評(píng)價(jià)中藥整體效應(yīng),闡釋中藥方劑治療疾病作用機(jī)制。該體系的構(gòu)建將有助于在代謝水平上系統(tǒng)、深刻地揭示中藥方劑配伍規(guī)律的科學(xué)實(shí)質(zhì)和內(nèi)涵,指導(dǎo)中藥方劑新藥研發(fā),更好地傳承和發(fā)展中醫(yī)藥理論,提升中醫(yī)藥理論的科學(xué)價(jià)值及國(guó)際社會(huì)對(duì)中醫(yī)的認(rèn)知度。Wang等采用中醫(yī)方證代謝組學(xué)技術(shù)系統(tǒng)研究六味地黃丸的補(bǔ)腎作用機(jī)制和“三補(bǔ)”、“三瀉”配伍組方的科學(xué)規(guī)律。通過(guò)血漿代謝組和尿液代謝組整合分析,從生物體全局代謝和信號(hào)通路層面系統(tǒng)地闡明六味地黃丸補(bǔ)腎和增強(qiáng)機(jī)體機(jī)能的科學(xué)機(jī)制。首次從代謝組學(xué)層面揭示六味地黃丸主治小兒“五遲五軟”證可能的發(fā)病機(jī)制,其主要與唾液酸代謝反饋異常所致“唾液酸堆積癥”和先天性遺傳酶類(lèi)缺乏所致“黏多糖貯積癥”有關(guān)聯(lián)。并從“三補(bǔ)”、“三瀉”對(duì)代謝通路影響,以及與六味地黃丸綜合作用之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系等角度闡明六味地黃丸補(bǔ)腎作用機(jī)制、“三補(bǔ)”及“三瀉”基于治療效應(yīng)配伍的科學(xué)意義。Yang等采用代謝物組學(xué)技術(shù)結(jié)合果蠅行為藥理學(xué),研究酸棗仁湯防治失眠的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)。整體表征失眠果蠅模型的代謝標(biāo)記物20個(gè),其中正離子11個(gè),負(fù)離子9個(gè)。而酸棗仁湯對(duì)20個(gè)生物標(biāo)記物的代謝軌跡均有不同程度的調(diào)節(jié)作用,給藥后果蠅的代謝狀態(tài)已回調(diào)到對(duì)照組水平。其主要成分酸棗仁皂苷A、B主要影響雌果蠅白天、夜晚自主活動(dòng)。且酸棗仁皂苷B對(duì)果蠅失眠模型具有更為明顯的回調(diào)趨勢(shì)。本課題組基于代謝組學(xué)的溫心方方證相關(guān)機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)溫心方作用于心氣虛證顯示出多途徑、多靶點(diǎn)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)。溫心方成功的治療心氣虛證使代謝途徑調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的擾動(dòng)部分正常化,且鑒定識(shí)別17個(gè)有生物學(xué)意義的標(biāo)志物,路徑分析研究發(fā)現(xiàn)主要關(guān)聯(lián)于糖酵解和糖異生代謝、不飽和脂肪酸的合成代謝和嘌呤代謝,從而解釋溫心方的作用機(jī)理。4.生物標(biāo)記物與刺五加的關(guān)系中藥的活性成分絕大多數(shù)是植物代謝物,其成分十分復(fù)雜,種類(lèi)和含量受品種、產(chǎn)地、采集季節(jié)以及炮制方法等諸多因素影響。Sun等采用主成分分析、偏最小二乘-判別分析和正交偏最小二乘-判別分析及代謝標(biāo)識(shí)物鑒別相結(jié)合的最新研究技術(shù),對(duì)不同性別類(lèi)型的中藥刺五加進(jìn)行區(qū)分,力求解決中藥材刺五加遺傳背景復(fù)雜、不同性別類(lèi)型藥材鑒別困難的問(wèn)題。結(jié)果發(fā)現(xiàn),11個(gè)次生代謝產(chǎn)物貢獻(xiàn)于兩個(gè)不同性別類(lèi)型的刺五加,可視為區(qū)分刺五加性別類(lèi)型的生物標(biāo)記物。這些生物標(biāo)記物主要包括黃酮、香豆素、萜類(lèi)和有機(jī)酸類(lèi),它們均是刺五加治療作用相關(guān)的主要活性成分。國(guó)內(nèi)有學(xué)者將植物不同生長(zhǎng)部位含有的化學(xué)物質(zhì)作為一個(gè)整體,應(yīng)用代謝組學(xué)技術(shù)對(duì)藥材的整體代謝物組進(jìn)行考察,用于評(píng)價(jià)藥材的質(zhì)量。建立中藥材代謝組指紋圖譜用于中藥的栽培、采集、炮制加工階段,確保中藥能有效、安全使用,使得代謝組學(xué)成為中藥質(zhì)量控制研究中一個(gè)非常合適的方法。5.對(duì)生物的代謝組學(xué)隨著中藥及其制劑在世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用,關(guān)于中藥安全性問(wèn)題的報(bào)道日漸增多?？紤]到中藥的使用特點(diǎn),須進(jìn)行符合中藥特點(diǎn)的整體、動(dòng)態(tài)的安全性評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)內(nèi)源性代謝物圖譜的信息分析,識(shí)別和確認(rèn)毒性生物標(biāo)志物,闡釋病變過(guò)程及其相關(guān)的代謝進(jìn)程及狀態(tài),對(duì)整個(gè)機(jī)體的生化圖譜及功能網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析及預(yù)測(cè),探究毒性反應(yīng)的發(fā)生機(jī)理及規(guī)律,可以快速、動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)生物體的毒性過(guò)程。代謝組學(xué)分析技術(shù)平臺(tái)的不斷發(fā)展,為中藥毒性和安全性研究提供了嶄新的和強(qiáng)有力的技術(shù)手段,并得到廣泛應(yīng)用。例如,Sun等采用UPLC-MS代謝組學(xué)技術(shù)研究附子及其炮制品鹽附子、黑順片和白附片在炮制前后代謝產(chǎn)物的變化,找到引起這種變化的生物標(biāo)記物,闡明化學(xué)成分與藥效和毒性之間的關(guān)系,進(jìn)一步提高藥物療效,降低毒副反應(yīng),規(guī)范附子的臨床應(yīng)用。又對(duì)藥材不同藥用部位(附子與川烏),不同物種來(lái)源(川烏與草烏)進(jìn)行研究,并確定特異性生物標(biāo)記物,為鑒定和區(qū)分烏頭類(lèi)藥材建立方法學(xué)基礎(chǔ),同時(shí)為開(kāi)發(fā)低毒、高效的烏頭類(lèi)藥材提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。附子及其炮制品鹽附子的血漿代謝組學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)主要影響機(jī)體的磷脂代謝,改變磷脂類(lèi)(LysoPC類(lèi)及鞘氨醇類(lèi))的表達(dá)水平,通過(guò)影響磷脂代謝通路導(dǎo)致心律失常等心臟毒性。為進(jìn)一步研究烏頭類(lèi)藥材的致毒及減毒增效機(jī)制提供新思路。三、代謝組學(xué)有利于推動(dòng)中醫(yī)藥的科學(xué)化本文以代謝組學(xué)為基礎(chǔ),運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)和現(xiàn)代先進(jìn)的分離分析手段,建立既能體現(xiàn)中醫(yī)藥自身特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),同時(shí)又能被國(guó)際醫(yī)學(xué)界接受的療效評(píng)價(jià)和機(jī)制研究方法。目前有人對(duì)中醫(yī)表示反對(duì),主要是與西醫(yī)相比,傳統(tǒng)中醫(yī)藥缺少可測(cè)量的指標(biāo)或數(shù)據(jù),中藥中真正的有效成分難以檢測(cè),中藥具體物質(zhì)的作用不明確。而代謝組學(xué)通過(guò)對(duì)生物體內(nèi)代謝物的整體組成