代謝組學(xué)在中醫(yī)中的應(yīng)用

代謝組學(xué)在中醫(yī)中的應(yīng)用

以中醫(yī)學(xué)的一般概念、辨證論治和相關(guān)方劑的臨床療效為生命力的中藥臨床療效是一種復(fù)雜的系統(tǒng)，具有重要的理論和應(yīng)用價值。中醫(yī)整體觀在“病-證-方”上的復(fù)方應(yīng)用中得到體現(xiàn),中藥復(fù)方通過配伍整合為一整體,干預(yù)的對象也為一整體。中醫(yī)基礎(chǔ)理論強調(diào)機(jī)體五臟六腑的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,重視疾病發(fā)生發(fā)展(證)過程中內(nèi)因?qū)ν鈦碇虏∫蛩氐姆磻?yīng),復(fù)方對機(jī)體的整體綜合性調(diào)節(jié),體現(xiàn)了以“關(guān)系本體論”的辨證思維方法來認(rèn)識與治療疾病的特點。近年來,以還原論思想為基礎(chǔ)的實驗科學(xué)雖然解釋了中醫(yī)藥復(fù)雜科學(xué)系統(tǒng)的一些現(xiàn)象和規(guī)律,但對基于“關(guān)系本體論”中醫(yī)藥復(fù)雜科學(xué)系統(tǒng)的科學(xué)解釋仍具有很大的局限性,這是學(xué)界普遍認(rèn)同的觀點與現(xiàn)狀。系統(tǒng)總結(jié)與剖析還原論方法研究成果,從整體觀與系統(tǒng)觀角度研究中醫(yī)藥,回歸到符合其內(nèi)在屬性要求的整體論研究,是中醫(yī)藥研究的發(fā)展方向與最終落腳點。中藥復(fù)方臨床應(yīng)用是中醫(yī)藥“辨證論證、方證對應(yīng)”整體觀理論治療疾病的集中體現(xiàn)。中藥復(fù)方治療疾病的配伍規(guī)律是中藥方劑配伍理論甚至方劑關(guān)鍵科學(xué)問題的基礎(chǔ)。1中醫(yī)藥聯(lián)合用藥規(guī)律的研究現(xiàn)狀與中醫(yī)藥的研究1.1中藥藥動學(xué)研究中藥復(fù)方配伍規(guī)律研究長期以來主要圍繞“化學(xué)成分-藥理效應(yīng)-藥動學(xué)”3個角度分別展開。為此,國內(nèi)外學(xué)者提出了多種探索中藥復(fù)方配伍規(guī)律的新理論與新方法。如復(fù)方霰彈理論將全方進(jìn)行拆方,再簡化到單味藥與其有效成分進(jìn)行研究;中藥證治藥動學(xué)指出,方劑的藥物配伍顯著影響在體內(nèi)化學(xué)成分的藥動學(xué)參數(shù)(復(fù)方效應(yīng)成分藥動學(xué)),不同證者體內(nèi)動力學(xué)參數(shù)有顯著差異(辨證藥動學(xué)研究);中藥血清藥理學(xué)使用含藥血清進(jìn)行體外試驗研究中藥配伍規(guī)律;中藥胃腸藥動學(xué)研究中藥復(fù)方有效成分的溶出與吸收過程中的相互作用;中藥藥動學(xué)-藥效學(xué)模型研究有效成分的時間、濃度和效應(yīng)3相的關(guān)系;中藥指紋圖譜藥動學(xué)研究藥物被實驗動物或人體吸收入血后的指紋圖譜的變化?，F(xiàn)有的思路與方法為中藥復(fù)方配伍規(guī)律研究做出了有益的探索與創(chuàng)新,但缺乏整體性思維,對基于“關(guān)系本體論”的中藥基礎(chǔ)理論的科學(xué)解釋仍然存在局限性。1.2中醫(yī)學(xué)研究的內(nèi)部要求1.2.1中藥復(fù)方療效評價標(biāo)準(zhǔn)“中藥復(fù)方有效成分組”是中藥復(fù)方發(fā)揮臨床治療作用的物質(zhì)基礎(chǔ),是保證中藥復(fù)方臨床療效的基本條件。有效成分組不同于有效部位、有效組分或有效成分,也不同于中藥復(fù)方中的生物活性成分,而是指中藥復(fù)方中發(fā)揮治療作用的全部有效物質(zhì)。將中藥化學(xué)成分組作為整體考慮是中醫(yī)藥科學(xué)性研究的趨勢。1.2.2方證對應(yīng)與藥動學(xué)辨證論治是中醫(yī)認(rèn)識疾病和治療疾病的基本原則,辨證論治是中醫(yī)用藥的精髓。中醫(yī)界歷來重視對中醫(yī)“證”的研究,強調(diào)不同的“證”需要不同的方劑進(jìn)行治療,即方證對應(yīng)。藥效學(xué)研究藥物對機(jī)體的作用,藥動學(xué)研究機(jī)體對藥物的作用,二者在治療疾病的過程中得到了完美的統(tǒng)一。方證對應(yīng)是中醫(yī)辨證論治的核心內(nèi)容,強調(diào)方劑與證相互作用中的對應(yīng)關(guān)系;藥動學(xué)與藥效學(xué)是藥學(xué)研究密不可分的兩個核心內(nèi)容,強調(diào)藥物與機(jī)體相互作用中各自動態(tài)變化的相互對應(yīng)關(guān)系。從某種程度上講,中醫(yī)方證對應(yīng)理論可由藥動學(xué)-藥效學(xué)研究得到現(xiàn)代的科學(xué)詮釋。1.2.3證的理生理及病理病理變化腸道菌群與人體之間存在著復(fù)雜的動態(tài)平衡關(guān)系,腸道微生物群落參與了人體的生理生化、病理、病理生理和藥理(毒理)過程,形成了人類代謝網(wǎng)絡(luò)中重要的組成部分,證的發(fā)生發(fā)展中微生態(tài)系統(tǒng)可能由正氣(平衡)向邪氣(失平衡)轉(zhuǎn)化,引發(fā)疾病。中藥及其復(fù)方口服后,同時作用于人體與腸道微生態(tài),促進(jìn)失調(diào)的平衡達(dá)到一個新的平衡(圖1)。中藥研究需要將腸道微生態(tài)與機(jī)體作為整體考慮。2代謝研究為中醫(yī)藥的研究提供了機(jī)會2.1生物體系代謝規(guī)律的對立體論的回應(yīng)代謝組學(xué)是全局系統(tǒng)生物學(xué)(globalsystemsbiology)的重要基礎(chǔ),它通過定量描述生物體系受刺激或擾動后其內(nèi)源性代謝物組的應(yīng)答(biomarkers),以此研究生物體系的代謝途徑與代謝結(jié)果,揭示生命活動的代謝本質(zhì)。其研究的系統(tǒng)觀與中醫(yī)藥整體論的研究思路不謀而合,它們的有機(jī)結(jié)合將可能有力地推動傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論與現(xiàn)代醫(yī)藥技術(shù)理論的契合。代謝組學(xué)研究有賴于高分辨率、高靈敏度與高通量的分析方法(如LC-MS、1H-NMR等),以此獲得生物樣品中全部小分子化合物的定量化學(xué)信息,然后采用化學(xué)計量學(xué)/生物信息學(xué)方法從海量的數(shù)據(jù)中總結(jié)規(guī)律。2.2代謝組學(xué)研究方法就代謝組學(xué)應(yīng)用于現(xiàn)代中醫(yī)藥研究而言,國內(nèi)外學(xué)者主要用于中醫(yī)“證”的研究與病理模型識別和確證、先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn),以及中藥復(fù)方的整體療效與作用機(jī)制、毒理研究等。研究目標(biāo)僅側(cè)重于分析機(jī)體內(nèi)源性代謝物組對中藥的應(yīng)答,闡釋藥物的有效性、毒性與可能的作用機(jī)制等信息,屬于藥效學(xué)研究范疇。代謝組學(xué)不僅可用于中藥的藥效學(xué)研究,同樣也可用于其藥動學(xué)研究。中藥藥效學(xué)研究中藥對人體內(nèi)源性代謝物組的作用,而中藥藥動學(xué)研究人體與共生微生物對中藥(即藥源性代謝組)的作用。使用代謝組學(xué)研究方法可將中藥藥效學(xué)研究與中藥藥動學(xué)研究結(jié)合起來,系統(tǒng)地闡釋方證對應(yīng)理論的科學(xué)內(nèi)涵,研究思路見圖2。如圖2所示,通過代謝組學(xué)方法可以分析機(jī)體內(nèi)源性代謝組與腸道微生態(tài)代謝組對“病機(jī)”與“方劑”的應(yīng)答,闡明“證”的生物學(xué)基礎(chǔ)與方劑的作用原理;同樣,通過代謝組學(xué)方法可以分析機(jī)體內(nèi)藥源性代謝組對“病機(jī)”與“康復(fù)”的應(yīng)答,闡明“方”與“證”的對應(yīng)關(guān)系。辨證論治、方證對應(yīng)是中醫(yī)用藥的精髓,利用代謝組學(xué)方法可綜合研究方證對應(yīng)中“中藥化學(xué)成分組整體)與“機(jī)體與腸道微生態(tài)共平衡”的相互作用。3藥動學(xué)-藥效學(xué)相互作用的觀點中藥復(fù)方現(xiàn)代研究忽視了辨證論治、方證對應(yīng)的整體性思維,大多局限于藥動學(xué)或藥效學(xué)研究,雖有二者結(jié)合的探索,也局限于中藥有效成分。中醫(yī)藥研究的內(nèi)在要求與趨勢是體現(xiàn)“方”(中藥復(fù)方整體)與“證”(機(jī)體與腸道微生態(tài)共平衡)對應(yīng)中的藥動學(xué)-藥效學(xué)基礎(chǔ)。代謝組學(xué)為此提供了解決的方法與途徑,利用代謝組學(xué)方法可綜合研究“方證對應(yīng)”中“中藥化學(xué)成分組整體”與“機(jī)體包括腸道微生態(tài)平衡”的藥動學(xué)-藥效學(xué)相互作用。在代謝組學(xué)層面,可以將機(jī)體內(nèi)源性代謝組與腸道微生態(tài)代謝組對“病機(jī)”與“方劑”的應(yīng)答與人體和共生微生物對中藥(即藥源性代謝組)的作用統(tǒng)一起來;并且采用代謝組學(xué)技術(shù)與手段,在“方證對應(yīng)”思想指導(dǎo)下,可從藥效學(xué)-藥動學(xué)兩個層面探討中藥復(fù)方配伍規(guī)律,其研究思路與步驟可分以下5步進(jìn)行。第1步:采用代謝組學(xué)技術(shù)比較機(jī)體在“證”與正常狀態(tài)中機(jī)體內(nèi)源性代謝組與腸道微生態(tài)代謝組的差異,研究中醫(yī)“證”的特征即表征藥效作用的機(jī)體生物標(biāo)志物群(PD-biomarkers);第2步:研究中藥復(fù)方拆方與整方對“證”的特征即PD-biomarkers的影響,闡明基于代謝組學(xué)與方證對應(yīng)下,藥效學(xué)層面的中藥復(fù)方配伍規(guī)律;第3步:采用代謝組學(xué)技術(shù)比較正常機(jī)體與“證”對中藥復(fù)方拆方后單味藥物(藥源性代謝組)作用,研究表征藥物體內(nèi)動力學(xué)特征的藥源性生物標(biāo)志物群(PK-biomarkers);第4步:研究“證”對復(fù)方拆方與整方的藥動學(xué)特征即PK-biomarkers的影響,闡明基于代謝組學(xué)與方證對應(yīng)下,藥動學(xué)層面的中藥復(fù)方配伍規(guī)律;第5步:將基于代謝組學(xué)與方證對應(yīng)的中藥復(fù)方配伍規(guī)律的藥效學(xué)-藥動學(xué)研究結(jié)果,進(jìn)行相關(guān)性統(tǒng)計分析,即從符合中醫(yī)藥內(nèi)在屬性要求上闡明中藥復(fù)方配伍規(guī)律。4中醫(yī)藥研究的領(lǐng)域廣泛引入系統(tǒng)生物學(xué)今天迅速發(fā)展起來的以代謝組學(xué)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)生物學(xué),研究思路與方法屬于系統(tǒng)論的范疇;而以中醫(yī)藥的整體觀、辨證論治、方證對應(yīng)的復(fù)方臨床實效為生命力的中醫(yī)藥學(xué),是具有重大的理論和應(yīng)用價值的復(fù)雜系統(tǒng),體現(xiàn)“整體論”的思想;系統(tǒng)論與整體論的內(nèi)在屬性上有相似的內(nèi)涵。中醫(yī)藥的研究,將廣泛引入以代謝組學(xué)為代表的系統(tǒng)研究方法。正如前文已述,國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)將其應(yīng)用于中醫(yī)“證”的研究與病理模型識別和確證,以及中藥及復(fù)方的整體療效與作用機(jī)制、毒理研究等。總之,鑒于中醫(yī)藥的內(nèi)在屬性要求,中醫(yī)藥研究需要結(jié)合“證”、“方證”等核心思想進(jìn)行研究。而