周紅光,陳海彬,王瑞平,張 玉,吳勉華
(國家中醫(yī)藥管理局重點(diǎn)研究室1.南京中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院,南京 210046;2.南京中醫(yī)藥大學(xué)科技處,南京 210046;3.南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院腫瘤內(nèi)科,南京 210029;4.江蘇省中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院腫瘤內(nèi)科,南京 210028)
中藥是大自然賜予人類的無價(jià)瑰寶,中藥復(fù)方是中醫(yī)臨床用藥的主要形式和手段,集中體現(xiàn)出中藥治療疾病的優(yōu)勢(shì)和特色。中藥復(fù)方是在“辨證立法”的基礎(chǔ)上,依據(jù)中醫(yī)“七情合和”的基本用藥原則,“藥有個(gè)性之特長,方有合群之妙用”的用藥理念,按照君、臣、佐、使關(guān)系配伍形成的“有制之師”。歷經(jīng)2000多年的臨床應(yīng)用,中藥復(fù)方的有效性、實(shí)用性和科學(xué)性已經(jīng)毋庸置疑,但中藥復(fù)方的現(xiàn)代研究至今沒有取得突破性進(jìn)展,還不能回歸到臨床指導(dǎo)中醫(yī)遣方用藥,中藥復(fù)方研究迫切需要建立符合自身特點(diǎn)的研究方法。代謝組學(xué)是20世紀(jì)90年代中期發(fā)展起來的對(duì)某一生物或細(xì)胞所有低相對(duì)分子質(zhì)量代謝產(chǎn)物進(jìn)行定性、定量分析的一門新學(xué)科[1]。作為一門新興的熱門的組學(xué)技術(shù),代謝組學(xué)已在全球范圍內(nèi)展示出強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。目前,代謝組學(xué)在發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)記物[2-4]、疾病早期診斷[5-6]、發(fā)病機(jī)制的研究[7-8]、藥理藥效的評(píng)價(jià)等方面都發(fā)揮著重要作用[9],已被成熟應(yīng)用到惡性腫瘤[10-11]、心臟?。?2]、糖尿?。?3]等重大疾病研究當(dāng)中。代謝組學(xué)通過測定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)間的變化來研究該生物體代謝網(wǎng)絡(luò)在疾病和藥物作用下的變化。代謝組學(xué)強(qiáng)調(diào)把人作為一個(gè)整體來研究,同時(shí)在方法學(xué)上具有無創(chuàng)傷、動(dòng)態(tài)、接近生理?xiàng)l件下研究等特點(diǎn),與中藥治病整體性、動(dòng)態(tài)性原則極其相似,為中藥復(fù)方研究提供了嶄新的和強(qiáng)有力的技術(shù)手段。將代謝組學(xué)方法和技術(shù)應(yīng)用于中藥復(fù)方的研究中,有可能使以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的中藥治病向以科學(xué)的方法和標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化中藥治病轉(zhuǎn)變[14]。
代謝組學(xué)是功能基因組時(shí)代的一種研究生物系統(tǒng)的主要組學(xué)方法之一,它關(guān)注生物體系受環(huán)境刺激或基因修飾所產(chǎn)生的所有代謝產(chǎn)物的變化,并通過分析體液代謝物組成來確定生物體系的系統(tǒng)生化譜和功能調(diào)控規(guī)律[15]。生物體內(nèi)細(xì)胞的生命活動(dòng)離不開物質(zhì)代謝,代謝是生命活動(dòng)中所有生物化學(xué)變化的總稱,是生命活動(dòng)的本質(zhì)特征和物質(zhì)基礎(chǔ)。代謝組指的是生物體的一個(gè)細(xì)胞、組織或器官中所有代謝組份的集合,所有對(duì)生物機(jī)體有影響的因素均可反應(yīng)在代謝組中,生物體內(nèi)特定時(shí)刻的代謝組最能直接反映該個(gè)體特定時(shí)刻的生理病理狀態(tài),生物體許多不能從基因組、蛋白組體現(xiàn)出的變化可以通過代謝組體現(xiàn),基因和蛋白表達(dá)的微小變化會(huì)在代謝物上得到放大,而基因、蛋白的生命調(diào)控效應(yīng)最終都會(huì)落實(shí)在代謝層面,代謝組學(xué)是揭示機(jī)體生命活動(dòng)代謝本質(zhì)的科學(xué),因此,代謝組學(xué)被認(rèn)為是組學(xué)研究的最終方向。
代謝組學(xué)最大的特色在于建立了以整體觀來剖析生命現(xiàn)象的理念,通過采用核磁共振譜(NMR)和質(zhì)譜(MS)等現(xiàn)代儀器分析手段,定性定量檢測生物體液(包括尿液、血漿或血清、唾液、腦脊液、精液、汗液等)中盡可能多的內(nèi)源性代謝物,即代謝組,并借助于模式識(shí)別等化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對(duì)測得的代謝物圖譜加以分析,以了解和反映機(jī)體的整體狀態(tài)。代謝組學(xué)是一項(xiàng)動(dòng)態(tài)的、開放的、多參數(shù)應(yīng)答的新技術(shù)和新方法,它跳過生命體內(nèi)的復(fù)雜調(diào)控過程,通過分析代謝物,給出最終的、整體的結(jié)果,反映的是基因、藥物、食物、環(huán)境、時(shí)間等各種內(nèi)外因素綜合作用于機(jī)體后的總的反應(yīng),從系統(tǒng)的角度來解釋生命現(xiàn)象,是判定健康、疾病及藥物治療效果合適的分子集合。代謝組學(xué)技術(shù)和研究策略在健康監(jiān)測、疾病診斷、個(gè)性化治療、療效評(píng)價(jià)、藥物開發(fā)等方面都有巨大的優(yōu)勢(shì)。
2.1 代謝組學(xué)與中藥復(fù)方多靶點(diǎn)、整體性作用機(jī)制研究中藥復(fù)方作用的最基本特征是“整體大于部分之和”。目前,中西方學(xué)術(shù)界公認(rèn),中藥復(fù)方進(jìn)入機(jī)體后,通過多種組成成分發(fā)揮多途徑、多靶點(diǎn)、多環(huán)節(jié)的協(xié)同整合作用,在慢性、多基因、復(fù)雜性、難治性疾病的治療中,比單成分、單靶點(diǎn)的藥物有更明顯的療效優(yōu)勢(shì)。但中藥復(fù)方的療效優(yōu)勢(shì)大多仍僅來源于臨床經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和判斷,運(yùn)用生化和分子生物學(xué)方法在單一機(jī)制的藥理模型和分子水平分析中藥復(fù)方作用機(jī)制,很難詮釋中藥復(fù)方多靶點(diǎn)、整體性、動(dòng)態(tài)性作用機(jī)制。代謝組學(xué)屬于全局系統(tǒng)生物學(xué)研究方法,強(qiáng)調(diào)把人體作為一個(gè)完整的系統(tǒng)來研究,是基于疾病和藥物干預(yù)下的系統(tǒng)代謝網(wǎng)絡(luò)的整體性和動(dòng)態(tài)性的變化來評(píng)價(jià)中藥復(fù)方的整體效應(yīng)。代謝組學(xué)研究方法與中藥復(fù)方治病強(qiáng)調(diào)整體觀、辨證施治等思想相符合,中藥復(fù)方的多靶點(diǎn)、整體性作用機(jī)制在代謝組學(xué)研究中將可能得到充分說明。柳氏等[16]采用代謝組學(xué)技術(shù),以代謝物組的整體變化作為評(píng)價(jià)指標(biāo),發(fā)現(xiàn)黃連解毒湯對(duì)兩個(gè)熱病證候均具良好干預(yù)作用,可使其向康復(fù)方向發(fā)展,可見從病證整體代謝物組的變化來評(píng)價(jià)中藥復(fù)方的作用機(jī)制,更能客觀地反映中藥多成分、多靶點(diǎn)的特性。趙氏等[17]通過尿液代謝組學(xué)分析,研究二至丸對(duì)自然衰老小鼠內(nèi)源性代謝產(chǎn)物的影響,結(jié)果二至丸組與空白對(duì)照組相比,小鼠尿液代謝物共有36種發(fā)生改變,二至丸長期給藥對(duì)自然衰老小鼠的內(nèi)源性物質(zhì)有影響,能從提高機(jī)體免疫、調(diào)節(jié)神經(jīng)功能、調(diào)整內(nèi)分泌、促進(jìn)物質(zhì)代謝、抗氧化作用、清除自由基等多層次、多途徑、多靶點(diǎn)的延緩衰老。魯氏等[18]基于IH NMR代謝組學(xué)方法研究了昆仙膠囊對(duì)MRL/Ipr小鼠狼瘡性腎炎的影響及作用機(jī)制,結(jié)果昆仙膠囊組與模型組比較,小鼠尿蛋白濃度,血清抗ANA抗體及抗ds-DNA抗體水平明顯降低,同時(shí)尿液中乳酸、檸檬酸、葡萄糖、谷氨酰胺、丙氨酸降低,α-酮戊二酸、肌酸/肌酐、馬尿酸鹽升高,得出昆仙膠囊可以明顯改善MRL/Ipr小鼠的免疫狀況和腎臟功能。羅氏[19]等通過檢測慢性束縛應(yīng)激大鼠血漿和逍遙散干預(yù)引起的大鼠內(nèi)源性代謝物的變化,確定與之相關(guān)的代謝組學(xué)特征的小分子標(biāo)志化合物,得出慢性束縛應(yīng)激大鼠代謝網(wǎng)路改變涉及糖類、蛋白質(zhì)和脂類等物質(zhì)代謝改變,尤其是脂類的改變明顯,逍遙散能調(diào)節(jié)慢性束縛應(yīng)激大鼠的脂類代謝,使之恢復(fù)到正常水平,從代謝組學(xué)角度對(duì)經(jīng)典方劑防治疾病給出了全新的解釋。
系統(tǒng)生物學(xué)認(rèn)為,生命是由基因、蛋白質(zhì)、細(xì)胞、組織、器官這些組分按照某種方式整合成的一個(gè)系統(tǒng),生命的體現(xiàn)是基因乃至器官網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)聯(lián)系下的綜合外現(xiàn),并非這些組分的簡單疊加,單個(gè)組分無法解釋生物的所有屬性和行為,因?yàn)樵谝粋€(gè)整體內(nèi),各種組分間的相互作用會(huì)涌現(xiàn)出組分本身所不具有的新的屬性和功能,出現(xiàn)了整體本身所獨(dú)有的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。整體雖然是由各個(gè)組成部分構(gòu)成的,但各個(gè)組成部分只有在作為整體的一部分時(shí)才有意義。因此,對(duì)生命現(xiàn)象的研究必須從系統(tǒng)整體的水平展開[20]。疾病就是受到干擾的各組分在形態(tài)、結(jié)構(gòu)及功能上的紊亂,而這種紊亂又相互影響、相互作用,形成網(wǎng)絡(luò)擾動(dòng),最終導(dǎo)致整體機(jī)能運(yùn)動(dòng)失衡,這種失衡的結(jié)果,其外表現(xiàn)為癥狀、體征,其內(nèi)即內(nèi)源性的代謝產(chǎn)物,所以代謝應(yīng)該是多種疾病發(fā)生的重要環(huán)節(jié),中藥復(fù)方的療效原理一定會(huì)涉及到對(duì)代謝網(wǎng)絡(luò)失衡部分的彌補(bǔ)及糾正。成功的疾病治療應(yīng)能使代謝網(wǎng)絡(luò)中的失衡部分正?;瑫r(shí)又不會(huì)干擾其他維持健康所必需代謝途徑的調(diào)控。就特定微觀的藥效指標(biāo)而言,中藥復(fù)方的療效作用通常不如相應(yīng)的化學(xué)對(duì)照藥,雖然我們可以通過多指標(biāo)體系對(duì)中藥復(fù)方的藥效作用進(jìn)行描述,但中藥復(fù)方對(duì)特定病證的整體療效優(yōu)勢(shì)不能通過多個(gè)“弱效應(yīng)”的簡單加和來體現(xiàn),中藥復(fù)方對(duì)復(fù)雜性疾病可發(fā)揮多因微效的綜合調(diào)節(jié)作用,中藥復(fù)方的療效機(jī)制可能包含了多因微效基礎(chǔ)上的系統(tǒng)涌現(xiàn)。王氏[21]等基于自發(fā)性高血壓大鼠模型(SHR),針對(duì)人參總皂苷的調(diào)節(jié)血壓作用及對(duì)抗高血壓所致心血管病變的整體藥效作用與潛在作用機(jī)制進(jìn)行了代謝組學(xué)與經(jīng)典藥效學(xué)的結(jié)合性研究。結(jié)果表明經(jīng)典的化學(xué)降壓藥對(duì)SHR大鼠的降壓幅度明顯強(qiáng)于人參總皂苷,人參總皂苷降血壓作用平緩、停藥后血壓上升緩慢,呈現(xiàn)持久的后續(xù)降血壓效果,還能起到一定保護(hù)心臟、腎臟的作用;通過分析人參總皂苷和四種化學(xué)藥調(diào)節(jié)SHR內(nèi)源性小分子化合物的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)西藥對(duì)整體代謝組學(xué)及內(nèi)源性小分子的調(diào)節(jié)作用均比人參皂苷弱,研究結(jié)果反應(yīng)出血壓指標(biāo)與代謝組學(xué)指標(biāo)之間存在不一致的現(xiàn)象,血壓是個(gè)體所表現(xiàn)出的外在指標(biāo),而代謝組學(xué)所測定的對(duì)象是內(nèi)源性物質(zhì),反映了機(jī)體內(nèi)在指標(biāo),是疾病內(nèi)在本質(zhì)問題的直接表現(xiàn),因此可能更準(zhǔn)確地反映了疾病的本質(zhì)狀態(tài);代謝組學(xué)研究還發(fā)現(xiàn)多個(gè)與高血壓疾病有關(guān)的生物標(biāo)志物,這些化合物不僅是疾病發(fā)生發(fā)展的內(nèi)在表現(xiàn),也可能是整體藥效評(píng)價(jià)的關(guān)鍵,說明代謝組學(xué)能從整體和單個(gè)化合物兩個(gè)方面動(dòng)態(tài)地反映疾病發(fā)展引起的內(nèi)源性物質(zhì)變化;研究采用與多個(gè)靶點(diǎn)明確化學(xué)藥物的代謝組學(xué)比較,通過不同靶點(diǎn)干預(yù)后相應(yīng)的生物標(biāo)記物群譜的比較分析,初步揭示了人參總皂苷多靶點(diǎn)作用機(jī)制及相比于經(jīng)典化學(xué)降壓藥物的整體藥效作用優(yōu)勢(shì)。
2.2 代謝組學(xué)與中藥復(fù)方配伍規(guī)律研究 中藥復(fù)方配伍規(guī)律研究是中藥現(xiàn)代化研究的重大關(guān)鍵科學(xué)問題之一。以配伍為特色的中藥復(fù)方具有數(shù)千年的經(jīng)驗(yàn)積累,“君臣佐使”、“升降浮沉”等配伍理論凝聚著歷史的智慧,但卻不能用現(xiàn)代科學(xué)的語言詮釋清楚[22]。必須承認(rèn)和堅(jiān)信,配伍必有規(guī)律存在,配伍必有其客觀的物質(zhì)基礎(chǔ),而這種規(guī)律的物質(zhì)基礎(chǔ)一定能通過建立一定的方法學(xué)研究揭示出來。中藥復(fù)方通過多種單味中藥合理配伍取得了各單味藥無法取得的效果,取決于復(fù)方藥物質(zhì)與量的關(guān)系,不同質(zhì)與量藥物的組合,就會(huì)形成不同復(fù)方,從而產(chǎn)生不同的治療效果。因此,中藥復(fù)方配伍規(guī)律研究主要涉及中藥物質(zhì)組合變化與藥效活性之間的關(guān)聯(lián)性(即“組效關(guān)系”)和中藥劑量變化與藥效活性之間的關(guān)聯(lián)性(即“量效關(guān)系”)兩個(gè)方面。中藥復(fù)方的物質(zhì)可以劃分為有效藥材(飲片)、有效部位、有效組分(群)、有效成分(群)4個(gè)層次。中藥復(fù)方配伍規(guī)律研究不僅要從飲片層次研究藥物質(zhì)與量變化與藥物活性之間的關(guān)聯(lián)性(即表觀配伍),更應(yīng)關(guān)注藥物成分吸收的影響,注重體內(nèi)直接作用物質(zhì)的變化,及與之相應(yīng)的效應(yīng)變化規(guī)律(即內(nèi)在配伍)[23]。
近年來,中藥復(fù)方配伍規(guī)律的研究有了較大的進(jìn)展,主要從藥理、化學(xué)成分和藥代動(dòng)力學(xué)角度進(jìn)行全方、藥隊(duì)及拆方研究,已經(jīng)完成了桂枝湯、補(bǔ)中益氣湯、補(bǔ)陽還五湯、六味地黃湯等大量經(jīng)典復(fù)方的拆方研究,研究水平也從整體器官組織水平延伸到細(xì)胞分子水平。在研究復(fù)方化學(xué)成分藥理作用的基礎(chǔ)上,進(jìn)行復(fù)方藥效和作用機(jī)制研究,進(jìn)而確定君臣佐使藥的有效部位和有效成分[24]。如復(fù)方黃黛片治療粒細(xì)胞性白血病,該方主要成分是四硫化四砷、靛玉紅和丹參酮ⅡA,研究發(fā)現(xiàn)三藥聯(lián)合運(yùn)用,可明顯增強(qiáng)由四硫化四砷引起的癌蛋白的降解,具有祛邪作用,四硫化四砷呈君藥作用;丹參酮ⅡA具有促進(jìn)細(xì)胞分化作用,符合臣藥特征;靛玉紅抑制細(xì)胞周期的作用略弱,符合佐藥的特性;丹參酮ⅡA和靛玉紅都能增加負(fù)責(zé)運(yùn)輸四硫化四砷的蛋白的基因表達(dá),促使四硫化四砷更多的進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),因而起到使藥的作用[25],用現(xiàn)代科學(xué)的語言闡釋了中藥復(fù)方君臣佐使組方原則的合理性。嚴(yán)氏等[26]基于中藥化學(xué)及藥理活性的研究結(jié)果,采用代謝組學(xué)技術(shù),篩選出中藥復(fù)方麝香保心丸13個(gè)入血成分并進(jìn)行了組分配伍研究,使中藥復(fù)方配伍研究從飲片層次上升到組分層次。
中藥復(fù)方組效關(guān)系的研究多是基于特定動(dòng)物模型結(jié)合其相關(guān)的特定效應(yīng)指標(biāo),分析不同配伍對(duì)效應(yīng)的影響,而指標(biāo)的選擇多具有片面性和或然性,難以真實(shí)反映出復(fù)方配伍對(duì)證侯效應(yīng)的整體改變規(guī)律。代謝組學(xué)著眼于機(jī)體內(nèi)源性小分子代謝輪廓及代謝產(chǎn)物的軌跡變化,從整體上去衡量和定義機(jī)體的功能狀態(tài),其方法客觀、無歧視地反應(yīng)生物機(jī)體的整體功能狀態(tài),是目前研究中藥復(fù)方組效關(guān)系的最有效途徑。王氏等[21]基于代謝輪廓評(píng)價(jià)茵陳蒿湯配伍與整體效應(yīng)變化關(guān)系,以茵陳蒿湯及其3個(gè)效應(yīng)動(dòng)力學(xué)標(biāo)記物6,7-二甲氧基香豆素、梔子苷和大黃酸進(jìn)行配伍,利用代謝組學(xué)方法研究全方配伍及體內(nèi)直接作用物質(zhì)配伍對(duì)大鼠肝損傷模型代謝輪廓的影響,以及茵陳蒿湯與其體內(nèi)直接作用物質(zhì)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明通過藥物代謝選擇的標(biāo)記成分及其配伍能夠反映飲片的配伍意義,通過相關(guān)性研究,從深層次揭示體內(nèi)成分對(duì)配伍后的貢獻(xiàn)及途徑,從體內(nèi)成分及其代謝產(chǎn)物的變化規(guī)律層面闡明了茵陳蒿湯配伍規(guī)律,同時(shí)利用代謝組學(xué)對(duì)整體代謝輪廓的描述,評(píng)價(jià)復(fù)雜性多元(復(fù)方成分及代謝產(chǎn)物)輸入的調(diào)整帶來整體效應(yīng)的變化,最大限度從對(duì)證侯的整體效應(yīng)變化層面揭示了配伍意義。許氏等[27]采用代謝組學(xué)的新方法和思路研究中藥“組效關(guān)系”,提出了基于藥物代謝物組學(xué)的有效成分辨識(shí),基于代謝組學(xué)的有效成分組合的藥效活性評(píng)價(jià),基于系統(tǒng)建模的有效成分組合與藥效活性之間關(guān)聯(lián)性分析的中藥“組效關(guān)系”研究的基本策略,通過分析中藥復(fù)方不同層次物質(zhì)組合與藥效活性的關(guān)聯(lián)規(guī)律,將宏觀的傳統(tǒng)配伍理論在化學(xué)成分這一微觀的層次上得以闡釋。中藥復(fù)方的功效、主證不僅依賴于藥味組成,而且依賴于方中特定的藥量構(gòu)成,因此,中藥復(fù)方量效關(guān)系是中國古代醫(yī)家和現(xiàn)代中醫(yī)藥研究者們都非常重視的問題。目前中藥復(fù)方量效關(guān)系研究中,復(fù)方的療效評(píng)價(jià)只能定性不能定量,導(dǎo)致量效關(guān)系不明,同時(shí)中藥復(fù)方的量效關(guān)系難以用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)公式來表述。鄧氏等[28]提出以代謝組學(xué)技術(shù)作為中藥復(fù)方的整體療效評(píng)價(jià)方法,通過追蹤代謝組在病理發(fā)展過程中以及藥物干預(yù)下的變化開展中藥復(fù)方量效關(guān)系研究的新思路。代謝組學(xué)能夠準(zhǔn)確、靈敏地反映生物體系的整體功能狀態(tài),同時(shí)克服了傳統(tǒng)中醫(yī)依賴醫(yī)生個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行診療的不確定性,中藥復(fù)方劑量的變化對(duì)其療效乃至功用的改變都將在代謝組圖譜的不同變化趨勢(shì)中得到體現(xiàn),從而能夠?qū)?fù)方的量效關(guān)系給出全新的解釋。
2.3 代謝組學(xué)與中藥復(fù)方安全性研究 中藥復(fù)方安全性問題是中藥復(fù)方國際化的主要障礙之一。由于中藥的來源具有多樣性,各種來源的原料藥導(dǎo)致中藥中化學(xué)成分多種多樣,化合物的多樣性又繼而導(dǎo)致中藥表現(xiàn)出有多個(gè)效應(yīng)器官、多種作用和多個(gè)作用靶點(diǎn),復(fù)方中多味藥的配伍應(yīng)用使得中藥復(fù)方安全性的研究既需要研究各單味中藥,又需要研究各單味中藥之間的配伍及其協(xié)同作用等,因此,中藥復(fù)方藥物安全性的研究更為復(fù)雜和困難,這也正是中藥復(fù)方到今天還難以走向世界的主要原因之一。因此,亟待開發(fā)客觀、全面的毒性評(píng)價(jià)體系和手段,用于保證中藥復(fù)方的安全性和科學(xué)性。
代謝組學(xué)具有高通量、高靈敏度和高特異性的優(yōu)勢(shì),是目前闡明藥物毒性及安全性的最有效方法和途徑之一[29]。代謝組學(xué)研究的初衷之一就是進(jìn)行藥物毒理研究,藥物毒理就是藥物進(jìn)入機(jī)體之后,會(huì)對(duì)機(jī)體內(nèi)分泌和代謝產(chǎn)生一定的影響,代謝組學(xué)描述的是生物體內(nèi)代謝的內(nèi)源性小分子隨時(shí)間為參數(shù)的變化,在不同的時(shí)間,代謝物的種類、濃度及比例是變化的,以代謝組學(xué)方法檢測這些外源性刺激引起機(jī)體內(nèi)分泌和代謝網(wǎng)絡(luò)的改變,可監(jiān)測藥物本身在體內(nèi)的代謝變化過程,同時(shí)還可以觀察到藥物所引起的內(nèi)源性代謝物的變化,利用代謝物的終端性信息發(fā)現(xiàn)與藥物毒性相關(guān)的生物標(biāo)志物,以此作為藥物安全性評(píng)價(jià)的方法,并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)毒性的規(guī)律。將代謝組學(xué)用于藥物毒性和安全性評(píng)價(jià)已成為目前新藥開發(fā)過程中一項(xiàng)倍受關(guān)注的研究課題,國外不少政府部門和單位已經(jīng)組建了相關(guān)機(jī)構(gòu)和組織專門從事此項(xiàng)工作。21世紀(jì)初,國外6大醫(yī)藥公司(Brist ol2 Meyers-Squibb,Eli lilly,Hoffmann-La Roche,NovoNordisk,Pfizer,Phar macia)和倫敦大學(xué)的皇家科學(xué)院實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合成立了一個(gè)研究組織COMET,COMET主要研究目標(biāo)是建立“有毒藥物”作用后代謝產(chǎn)物的NMR譜圖數(shù)據(jù)庫,開發(fā)毒性預(yù)測專家系統(tǒng)[30]。如今,該組織已分析了多種對(duì)肝臟和腎臟具有毒性的模型毒物,測定了它們?cè)谀蛞汉脱?包括生物組織)中的代謝數(shù)據(jù),并已計(jì)劃據(jù)此建立一個(gè)含有大量模型毒物信息的數(shù)據(jù)庫,進(jìn)而開發(fā)能對(duì)更多模型藥物進(jìn)行分析的專家系統(tǒng),以對(duì)候選藥物的肝腎毒性進(jìn)行毒理學(xué)篩選,達(dá)到降低新藥的創(chuàng)新成本,縮短新藥研發(fā)周期的目的。
代謝組學(xué)技術(shù)為中藥復(fù)方安全性研究提供了新的思路與方法,目前我國已基本具備應(yīng)用代謝組學(xué)開展中藥相關(guān)問題研究的基本條件。近年來,國內(nèi)已開展了一些對(duì)單味中藥安全性評(píng)價(jià)的代謝組學(xué)研究工作。梁氏等[31]基于NMR研究了廣防己的腎毒性,收集大鼠尿液,研究發(fā)現(xiàn)馬尿酸鹽、肌酐、TMAO在尿液中的含量有上升,表明腎臟損傷能增加腎臟的濾過作用;同時(shí)發(fā)現(xiàn)大鼠尿液中的?;撬岬暮可仙瑱幟仕岬暮肯陆?,2-酮戊二酸的含量下降,證明廣防己還能引起肝臟毒性。將能反映整體觀的代謝組學(xué)用于對(duì)中藥復(fù)方安全性研究,系統(tǒng)地研究復(fù)方配伍對(duì)人體的影響及毒性作用的靶器官和標(biāo)志物,建立中藥復(fù)方毒性評(píng)價(jià)體系,為復(fù)方的使用提供科學(xué)、合理和安全使用的依據(jù),也為中藥復(fù)方進(jìn)一步“減毒增效”機(jī)制研究打下基礎(chǔ)。
中醫(yī)藥是中華民族在與疾病長期斗爭過程中積累的寶貴財(cái)富,是我國最具有原始創(chuàng)新潛力的學(xué)科領(lǐng)域[32]。中藥復(fù)方是中醫(yī)藥優(yōu)勢(shì)和特色最集中的體現(xiàn)。生物學(xué)正進(jìn)入一個(gè)可以科學(xué)地解釋或預(yù)測某些事件的時(shí)代[33]。代謝組學(xué)的引入與發(fā)展,為中藥復(fù)方的現(xiàn)代研究提供了全新的技術(shù)手段,但由于其正處于初步發(fā)展階段,數(shù)據(jù)分析手段、各種分析技術(shù)仍需進(jìn)一步完善,但相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步革新,其在中藥復(fù)方研究領(lǐng)域必有廣闊的應(yīng)用前景。應(yīng)用代謝組學(xué)技術(shù)研究中藥復(fù)方,將對(duì)中藥復(fù)方多靶點(diǎn)、整體性作用機(jī)制、復(fù)方配伍規(guī)律及安全性評(píng)價(jià)等多方面給予科學(xué)闡釋,這些必將有力地推動(dòng)中藥復(fù)方現(xiàn)代化研究的步伐,更好地傳承和發(fā)展中醫(yī)藥“君臣佐使”、“升降浮沉”等理論,真正的將中藥復(fù)方推向世界。
[1]Nicholson J K,Lindon J C,Holmes E.Metabonomics:understandsing the metabolic responses of living systems to pathophysiological stimuli via multivariate statistical analysis of biological NMR spectroscopic data[J].Xenbiotica,1999,29(11):1181-9.
[2]Sato Y,Suzuki I,Nakamura T,et al.Identification of a new plasma biomarker of Alzheimer's disease usingmetabolomics technology[J].J Lipid Res,2012,53(3):567-76.
[3]Huang Z,Lin L,Gao Y,et al.Bladder cancer determination via two urinary metabolites:a biomarker pattern approach[J].Mol Cell Proteomics,2011,10(10):M111.
[4]Tan Y,Yin P,Tang L,et al.Metabolomics study of stepwise hepatocarcinogenesis from the model rats topatients:potential biomarkers effective for small hepatocellular carcinomadiagnosis.[J].Mol Cell Proteomics,2012,11(2):M111.010694.
[5]Legg K.Metabolomics:Gaining insight into pain[J].Nat Rev Drug Discov,2012,11(3):188-9.
[6]Matthew J.Roberts,Horst J.Schirra,Martin F.Lavin,et al.Metabolomics:A Novel Approach to Early and Noninvasive Prostate Cancer Detection[J].Korean J Urol,2011,52(2):79-89.
[7]Patti G J,Yanes O,Shriver L P,et al.Metabolomics implicates altered sphingolipids in chronic pain of neuropathicorigin[J].Nat Chem Biol,2012,8(3):232-4.
[8]Brockmoller S F,Bucher E,Muller B M,et al.Integration of Metabolomics and Expression of Glycerol-3-phosphateAcyltransferase(GPAM)in Breast Cancer-Link to Patient Survival,HormoneReceptor Status,and Metabolic Profiling[J].J Proteome Res,2012,11(2):850-60.
[9]Kaddurah-Daouk R,Kristal B S,Weinshilboum R M.Metabolomics:a global biochemical approach to drug response and disease[J].Annu Rev Pharmacol Toxicol,2008,48:653-83.
[10]Zhou L,Wang Q,Yin P,et al.Serum metabolomics reveals the deregulation of fatty acids metabolism inhepatocellular carcinoma and chronic liver diseases[J].Anal Bioanal Chem,2012,403(1):203-13.
[11]Patterson A D,Maurhofer O,Beyoglu D,et al.Aberrant lipid metabolism in hepatocellular carcinoma revealed by plasmametabolomics and lipid profiling[J].Cancer Res,2011,71(21):6590-600.
[12]Rhee E P,Gerszten R E.Metabolomics and cardiovascular biomarker discovery[J].Clin Chem,2012,58(1):139-47.
[13]Leslie RD,Beyan H.Metabolomics makes a mark:early changes associated with autoimmune diabetes[J].Diabetes,2011,60(11):2688-90.
[14]陳海彬,周紅光,俞曉憶,等.代謝組學(xué)在中藥現(xiàn)代化研究中的應(yīng)用[J].中國中西醫(yī)結(jié)合雜志,2012,32(6):831-5.
[14]Chen H B,Zhou H G,Yu X Y,et al.The application of metabonomics in modern studies of chinese materia medica[J].Chin J integrated Trad Western Med,2012,32(6):831-5.
[15]蘇 桃,陸兔林,毛春芹,等.代謝組學(xué)與中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究[J].中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2011,17(7):247-50.
[15]Su T,Lu T L,Mao C Q,et al.Metabonomics and modern study of traditional chinese medicine[J].Chin J Exp Trad Med Formulae,2011,17(7):247-50.
[16]柳長鳳,汪 娜,劉樹民,等.黃連解毒湯干預(yù)熱病證候的代謝組學(xué)研究[J].山東中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào),2011,35(1):60-3.
[16]Liu C F,Wang Na,Liu S M,et al.Study of Huanglian Jiedu decoction on fever syndrome by metabonomics[J].J Shandong Univ Trad Chin Med,2011,35(1):60-3.
[17]趙 益,蘇 文,張啟云,等.二至丸對(duì)自然衰老小鼠尿液代謝產(chǎn)物的影響[J].中藥藥理與臨床,2011,27(1):3-5.
[17]Zhao Y,Su W,Zhang Q Y,et al.Metabonmontics study on the urine of natural aging rats administrated with Erzhi Pills[J].Pharmacol Clin Chin Mat Med,2011,27(1):3-5.
[18]魯 瑩,丁朝霞,楊少鋒,等.昆仙膠囊對(duì)MRL/Ipr小鼠狼瘡性腎炎的代謝組學(xué)研究[J].中藥藥理與臨床,2011,27(1):78-81.
[18]Lu Y,Ding Z X,Yang S F,et al.Metabonomics study of Kunxian capsule on MRL/lpr mice of lupus nephritis[J].Pharmacol Clin Chin Mat Med,2011,27(1):78-81.
[19]羅和古,陳家旭,岳廣欣,等.逍遙散調(diào)節(jié)慢性束縛應(yīng)激大鼠代謝組學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國中西醫(yī)結(jié)合雜志,2008,28(12):1112-7.
[19]Luo H G,Chen J X,Yue G X,et al.Metabonomic study on the regulatory effect of xiaoyao powder on chronic immobilization stressed rats[J].J Integrated Trad Western Med,2008,28(12):1112-7.
[20]劉海龍.系統(tǒng)生物學(xué):走向整體論的生物學(xué)[J].系統(tǒng)科學(xué)學(xué)報(bào),2009,17(1):46-9,92.
[20]Liu H L.Systems biology:trending to holism[J].J Systems Sci,2009,17(1):46-9,92.
[21]王廣基,郝海平,阿基業(yè),等.代謝組學(xué)在中藥方劑整體藥效作用及機(jī)制研究中的應(yīng)用與展望[J].中國天然藥物,2009,7(2):82-9.
[21]Wang G J,Hao H P,A J Y,et al.Prospective consideration on metabonomic approach to the study of holistic efficacies and involved mechanisms of traditional chinese medicines[J].Chin J Natural Med,2009,7(2):82-9.
[22]蔣懷周,鮑遠(yuǎn)程.代謝組學(xué)應(yīng)用于中醫(yī)藥研究的思考[J].中醫(yī)藥學(xué)報(bào),2010,38(4):63-7.
[22]Jiang H Z,Bao Y C.Thoughts on the application of metabonomics to traditional chinese medicine research[J].Acta Chin Med Pharmacol,2010,38(4):63-7.
[23]王喜軍,張伯禮.基于藥物代謝組學(xué)的方劑配伍規(guī)律及配伍科學(xué)價(jià)值揭示[J].中國中藥雜志,2010,35(10):1346-8.
[23]Wang X J,Zhang B L.Elucidation of compatibility principle and scientiffic value of chinese medical formulae based on pharmacometabolomics[J].China J Chin Mat Med,2010,35(10):1346-8.
[24]張海燕.中藥復(fù)方配伍的研究進(jìn)展[J].華北煤炭醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,12(5):648-9.
[24]Zhang H Y.Research progress of compatibility of chinese herbal compound[J].J North China Coal Med Univ,2010,12(5):648-9.
[25]Wang L,Zhou G B,Liu P,et al.Dissection of mechanisms of chinese medicinal formula realgar-Indigo naturalis as an effectivetreatment for promyelocytic leukemia[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2008,105(12):4826.
[26]嚴(yán)詩楷,趙 靜,竇圣姍,等.基于系統(tǒng)生物學(xué)與網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)的現(xiàn)代中藥復(fù)方研究體系[J].中國天然藥物,2009,7(4):249-59.
[26]Yan S K,Zhao J,Dou S S,et al.Engineering University;Chongqing 400016;china methodology of modernization research in traditional chinese medicine based on systems[J].Chin J Natural Med,2009,7(4):249-59.
[27]許海玉,唐仕歡,陳建新,等.基于代謝組學(xué)的中藥“組效關(guān)系”研究思路與策略[J].世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化,2011,13(1):30-5.
[27]Xu H Y,Tang S H,Chen J X,et al.Research on the basic idea and strategy of combination-activity relationship in chinese materia medica by metabolomics[J].World Sci Technol(Modernization of Trad Chin Med Mat Med),2011,13(1):30-35.
[28]鄧海山,段金廒,尚爾鑫,等.代謝組學(xué)的研究現(xiàn)狀及其在方劑量效關(guān)系中的應(yīng)用[J].國際藥學(xué)研究雜志,2009,36(3):198-203.
[28]Deng H S,Duan J A,Shang E X,et al.Research advances of metabonomics and application in the study of dose-effect relationship of prescriptions[J].J Internat Pharmaceut Res,2009,36(3):198-203.
[29]楊 萍,賈鈺華,李 杰.代謝組學(xué)技術(shù)及其在中醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].遼寧中醫(yī)雜志,2009,36(1):32-5.
[29]Yang P,Jia Y H,Li J.Application of metabonomic technology into the study of traditional chinese medicine[J].Liaoning J Trad Chin Med,2009,36(1):32-5.
[30]方 舟,方 芳,孫長海.代謝組學(xué)技術(shù)在藥物安全性研究中的應(yīng)用[J].黑龍江醫(yī)藥科學(xué),2011,34(3):78-9.
[30]Fang Z,F(xiàn)ang F,Sun C H.Technology of metabolomics and its application in the research of drug safety[J].HeLongJiang Med and Pharmac,2011,34(3):78-9.
[31]梁 琦,倪 誠,謝 鳴,等.廣防己的腎毒性代謝組學(xué)研究[J].中西醫(yī)結(jié)合學(xué)報(bào),2009,87(8):746-52.
[31]Liang Q,Ni C,Xie M,et al.Nephrotoxicity study of Aristolochia fangchi in rats by metabonomics[J].J Chin Integrative Med,2009,87(8):746-52.
[32]周紅光,陳海彬,周學(xué)平,等.蛋白質(zhì)組學(xué)是中醫(yī)病機(jī)研究的重要技術(shù)平臺(tái)[J].中國中西醫(yī)結(jié)合雜志,2012,32(7):990-3.
[32]Zhou H G,Chen H B,Zhou X P,et al.Proteomics is the important technology platform of chinese medicine pathogenesis research[J].J integrated Trad Western Med,2012,32(7):990-3.
[33]孫阿萍,宋德懋,唐朝樞.后基因組時(shí)代-進(jìn)展、問題、經(jīng)驗(yàn)與前景[J].生理科學(xué)進(jìn)展,2010,41(4):317-21.
[33]Sun A P,Song D X,Tang C S.Post genome era-progress,question,experience and prospects[J].Prog Physiolog Sci,2010,41(4):317-21.