張　淼　馬素娜

?

HIV/AIDS 中醫(yī)證候代謝組學研究設(shè)想

張淼馬素娜

(河南中醫(yī)學院艾滋病研究所,鄭州,450008)

代謝組學做為系統(tǒng)生物學的組成部分,是一門新興的學科,而隨著代謝組學在中醫(yī)學中的深入研究,其與中醫(yī)的證有著相同的思維方式,具有相同的特點(整體性、動態(tài)性、即時性),將成為中醫(yī)證候客觀化、標準化的研究有力的研究方法。本文結(jié)合文獻描述和課題組的研究結(jié)果,對HIV/AIDS中醫(yī)證候的研究提出設(shè)想。

hIV/AIDS;中醫(yī)證候;代謝組學;設(shè)想

Key WordshIV/AIDS;TCM symptoms;Metabonomics;Hypothesis

艾滋病(獲得性免疫缺陷綜合征(Acquired Immunodeficiency Syndrome,AIDS,或HIV/AIDS)是難治性的傳染病,嚴重威脅到人類健康問題,目前我國HIV/AIDS疫情嚴峻,流行范圍廣,已覆蓋全國范圍,有高危人群逐漸向一般人群擴散的趨勢。既往研究表明,中醫(yī)藥在防治HIV/AIDS方面起到了積極的作用,并引起了全球醫(yī)學工作者的關(guān)注。

1hIV/AIDS中醫(yī)證候

讓世界了解中醫(yī),展示出自己的優(yōu)勢,這是目前許多中醫(yī)學專家正在致力于研究的課題,在國際醫(yī)學領(lǐng)域中,中醫(yī)學的整體觀念、辨證論治及個體化治療也逐漸得到了認可。辨證論治是中醫(yī)學的精髓,但由于中醫(yī)證候的診斷和評價標準,目前主要還是依靠歷代醫(yī)家個人經(jīng)驗的總結(jié)及古典醫(yī)籍文獻描述,導致中醫(yī)證候的描述缺乏統(tǒng)一性,臨床使用中缺乏客觀化和標準化。用現(xiàn)代科學的語言來表現(xiàn)中醫(yī)證候的物質(zhì)基礎(chǔ)和內(nèi)涵,是中醫(yī)學發(fā)展的趨勢。現(xiàn)在已經(jīng)進入了系統(tǒng)生物學高速發(fā)展的時代了,代謝組學作為系統(tǒng)生物學的一個組成部分,對中醫(yī)證候本質(zhì)的研究將會更加客觀化、標準化,找到中醫(yī)和西醫(yī)共同的語言,使中醫(yī)學得到真正的繼承和發(fā)展。

課題組從“十五”國家科技攻關(guān)、國家自然基金、“十一五”科技攻關(guān)到“十二五”科技攻關(guān)項目對HIV/AIDS中醫(yī)證候進行了系統(tǒng)研究,分析了2011年前的有關(guān)HIV/AIDS中醫(yī)證候文獻[1],制定了中醫(yī)證候調(diào)查表,進行了河南省大樣本流行病學調(diào)查,建立了HIV/AIDS中醫(yī)證候數(shù)據(jù)庫,制定了常見證型的HIV/AIDS中醫(yī)證候診斷量表[2],運用轉(zhuǎn)錄組學[3]、蛋白組學、代謝組學技術(shù)進行了系統(tǒng)生物學探索,從文獻學、流行病學、標準化、系統(tǒng)生物學方面進行了研究,取得了一定的成果[4]。

2　代謝組學

1999年,Nicholson首先提出了代謝組學的概念,它是一門新興的組學技術(shù),是蛋白質(zhì)組、轉(zhuǎn)錄組和基因組總體表達的結(jié)果,代謝組學同中醫(yī)證候的整體觀念是一致的,也是把人作為一個整體來進行研究,通過是對機體內(nèi)生物樣品中代謝組分的定性、定量分析,主要是對機體內(nèi)樣本中相對分子量小于1 000的代謝物質(zhì)分析,運用體內(nèi)代謝物的變化來反映機體的病理生理的變化情況,闡明生命復雜系統(tǒng),同中醫(yī)學中的證候的表述是一致的。在對中醫(yī)證候的研究中引入代謝組學的方法,具有重大的意義。代謝組學目前在中醫(yī)證候本質(zhì)研究中,主要從臨床疾病證候,如高血壓[5]、肝炎[6]、腫瘤[7]、糖尿病[8]等的臨床常見證候;中醫(yī)證候本質(zhì)的研究[9],如血瘀證、陽虛水停證等;病癥結(jié)合動物模型證候,脾虛證動物模型[10]、肝郁證動物模型[11]等幾方面,進行了研究,取得了一定的成果。

代謝組學目前主要的技術(shù)平臺有磁共振技術(shù)和質(zhì)譜技術(shù),課題組采用了磁共振技術(shù)和液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)進行了分析測試。核磁共振技術(shù),其樣本預處理簡單、用量少、無損傷性、無偏向性、可進行實時和動態(tài)監(jiān)測,用于研究復雜成分,但是它的靈敏度低,檢測到的物質(zhì)相對較少且難以定性;液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的靈敏度也高于核磁共振,但定量準確性不高。因此在研究中,將這些分析技術(shù)依據(jù)實際需求,整合應用,多種技術(shù)的聯(lián)用是代謝組學發(fā)展的趨勢[12]。在數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法上課題組對LC-MS檢測結(jié)果進行了T檢驗、聚類分析、PCA分析;對NMR檢測結(jié)果進行了T檢驗和PCA分析。應用不同的代謝組學分析檢測技術(shù),獲得不同的數(shù)據(jù),用統(tǒng)計方法將數(shù)據(jù)加以整合,有報道將氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)數(shù)據(jù)和液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)數(shù)據(jù)進行融合的,也有對核磁共振技術(shù)數(shù)據(jù)和質(zhì)譜技術(shù)數(shù)據(jù)進行整合的[13]。不同的數(shù)據(jù)分析方法各有其優(yōu)點和缺點,其中最常用的是主成分分析,將他們有效地結(jié)合起來,尋找最有效的統(tǒng)計方法處理代謝組成數(shù)據(jù)[14]。

3　代謝組學對HIV/AIDS中醫(yī)證候的研究設(shè)想

課題組前期對HIV/AIDS濕熱內(nèi)蘊證、脾肺氣虛證、氣陰兩虛證患者的血液、尿液樣本進行了LCMS和NMR代謝組學檢測分析,初步將HIV/AIDS患者和健康對照組代謝輪廓進行了良好的區(qū)分,將HIV/AIDS濕熱內(nèi)蘊證、脾肺氣虛證、氣陰兩虛證患者代謝輪廓進行良好的區(qū)分。在研究中發(fā)現(xiàn)的一些可能存在的疾病以及證候潛在特征性標志物和差異物質(zhì)群,有待進一步研究。

3.1運用中醫(yī)理論“同病異治、異病同治”研究 首先通過前期的工作基礎(chǔ),選取HIV/AIDS常見的中醫(yī)臨床證候,進行代謝組學研究,分析不同證候的代謝物質(zhì)基礎(chǔ),闡釋不同證候的本質(zhì),用現(xiàn)代科學語言解釋中醫(yī)理論“同病異治”的科學含義,課題組已經(jīng)對HIV/AIDS肺脾氣虛證、濕熱內(nèi)蘊證、氣陰兩虛證、健康對照組進行了代謝輪廓的區(qū)分。其次,對不同疾病的同一證型,基于中醫(yī)的“異病同治”理論對中醫(yī)證候進行研究,有助于研究中醫(yī)證候的本質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)汪受傳[15]等在小兒病毒性肺炎肺脾氣虛證,郭孜[16]等在乙肝后肝硬化濕熱內(nèi)蘊證,陳威妮[8]等在糖尿病氣陰兩虛證,吳小秋[17]等在2型糖尿病氣陰兩虛證,周賢梅等在肺癌氣陰兩虛證中做了代謝組學研究,可以結(jié)合這些代謝組學數(shù)據(jù),同HIV/AIDS濕熱內(nèi)蘊證、脾肺氣虛證、氣陰兩虛證代謝數(shù)據(jù)進行整合,發(fā)現(xiàn)中醫(yī)證候共同的物質(zhì)基礎(chǔ),尋找HIV/AIDS中醫(yī)證候潛在代謝標志物。

3.2靶標分析和非靶標分析相結(jié)合的研究 代謝組學主要有非靶標分析和靶標分析兩種研究模式。非靶標分析是從整體上進行分析,可以掌握整體的代謝輪廓和演化規(guī)律,尋找潛在的生物標志物,是一種全景模式,得到的數(shù)據(jù)信息量大,是現(xiàn)在代謝組學研究的主要的一種技術(shù)手段,適用于代謝標志物的發(fā)現(xiàn)。它的缺陷在于會遺漏低濃度物質(zhì)的變化信息,數(shù)據(jù)的重復性、穩(wěn)定性不夠,缺乏特異性等。課題組前期實驗對HIV/AIDS濕熱內(nèi)蘊證、脾肺氣虛證、氣陰兩虛證的檢查分析即為非靶標分析,獲得了大量信息。靶標分析與非靶標分析的全景模式相比,是一種特寫模式,依據(jù)非靶標分析的結(jié)果,選取特定代謝途徑,或者同一結(jié)構(gòu)功能的代謝物群,通過標準品進行準確定量,彌補非靶標分析的不足,但它能同時進行目標分析的數(shù)量有限,依賴于標準品建立方法,依賴先驗知識。這兩種模式各有優(yōu)點和缺陷,因此,將兩者相結(jié)合進行互補,研究結(jié)果將更全面、更準確。楊太忠[18]所在實驗室提出的“擬靶向”概念,就是非靶向分析和靶向分析相結(jié)合的研究模式。運用二者的優(yōu)勢,實現(xiàn)了樣本中已知和未知物質(zhì)的同時檢測,運用擬靶向的方法發(fā)現(xiàn)二氫膽固醇可作為胃癌的潛在代謝生物標志物。吳海棠[19]運用非靶標和靶標分析相結(jié)合的模式研究白念珠菌感染,發(fā)現(xiàn)了黃芩素抗白念珠菌的作用機制。課題組下一步將在前期研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合靶標分析方式,確定代謝物質(zhì),發(fā)現(xiàn)其潛在的生物標志物。

3.3與系統(tǒng)生物學其他組學相結(jié)合的研究 代謝組學是系統(tǒng)生物學的組成部分,它同轉(zhuǎn)錄組學、基因組學、蛋白質(zhì)組學、表型組學成是系統(tǒng)生物學的不同層次,表型組學是終端,通過對轉(zhuǎn)錄組學、基因組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學的相互作用研究,完成了從最初的基因序列到生命活動的全部過程。把代謝組學數(shù)據(jù)同其他組學數(shù)據(jù)結(jié)合起來,解釋生物學功能,是今后我們要攻克的難題。王曉玉[20]等運用代謝組學和蛋白質(zhì)組學對酒精性肝病進行了研究,解釋了其發(fā)病機制。羅國安[21]等也提出了代謝組學的“整合化”發(fā)展。課題組目前正在進行轉(zhuǎn)錄組學和蛋白組學的研究,下一步將代謝組學數(shù)據(jù)同其他組學數(shù)據(jù)整合起來,利用系統(tǒng)生物學方法研究HIV/AIDS中醫(yī)證候的生物學基礎(chǔ),尋找潛在的代謝生物標志物。

3.4方證結(jié)合的模式 王喜軍的方證代謝組學理論,以理法方藥為前提,以方驗證,動態(tài)的檢測代謝網(wǎng)絡,來研究中醫(yī)證候和中藥治療的作用機制。宋雅楠等也提出了“病證效”結(jié)合的研究模式,認為這種模式是中醫(yī)與西醫(yī)結(jié)合發(fā)展的一種趨勢,是在病、證結(jié)合的前提上結(jié)合療效評價,運用代謝組學技術(shù)揭示這些變化,研究證候本質(zhì)和中藥的作用機制。課題組前期也做了小樣本的療前療后的代謝組學檢測分析,發(fā)現(xiàn)了一些差異物質(zhì)的變化趨勢,下一步準備結(jié)合HIV/AIDS療效評價體系,運用代謝組學技術(shù)做大樣本的證候療前療后分析,監(jiān)測體內(nèi)代謝物的動態(tài)變化,揭示中醫(yī)證候的本質(zhì)。

4　討論

HIV/AIDS中醫(yī)證候研究是中醫(yī)藥研究HIV/ AIDS的基礎(chǔ),而隨著代謝組學在中醫(yī)學中的深入研究,其與中醫(yī)的證有著相同的思維方式,具有相同的特點(整體性、動態(tài)性、即時性),將成為中醫(yī)證候客觀化、標準化的研究有力的研究方法。課題組對HIV/AIDS肺脾氣虛證、濕熱內(nèi)蘊證、氣陰兩虛證的尿液和血液進行代謝組學分析,3個證型的代謝輪廓得到了區(qū)分,下階段將與“十二五”課題中進行的HIV/AIDS中醫(yī)證候的轉(zhuǎn)錄組學和蛋白組學的研究及免疫學數(shù)據(jù)整合,結(jié)合代謝組學靶標分析,并借鑒文獻報道其他疾病肺脾氣虛證、濕熱內(nèi)蘊證、氣陰兩虛證數(shù)據(jù)分析,尋找HIV/AIDS中醫(yī)證候的潛在生物標志物及代謝途徑。

[1]王勇,謝世平,梁潤英,等.基于現(xiàn)代文獻的艾滋病中醫(yī)證候規(guī)律研究[J].中醫(yī)學報,2011,26(2):129-131.

[2]陳建設(shè),謝世平,許前磊,等.艾滋病常見實證量化診斷的Logistic回歸分析[J].中醫(yī)雜志,2009,50(7):632-634.

[3]許前磊,閏秀娟,武興偉,等.轉(zhuǎn)錄組學在艾滋病中醫(yī)證候?qū)W研究中的應用[J].中醫(yī)學報,2014,29(190):309-311.

[4]許前磊,武興偉,謝世平,等.艾滋病中醫(yī)證候研究的實踐思考[J].中華中醫(yī)藥雜志,2012,27(7):1757-1759.

[5]陳藝,方祝元.高血壓病肝火亢盛證與陰虛陽亢證的血清代謝組學比較研究[J].南京中醫(yī)藥大學學報,2013,29(4):320-323.

[6]李波,魏嵋.慢性乙型肝炎中醫(yī)證候代謝組學研究概況[J].湖南中醫(yī)雜志,2012,28(1):111-113.

[7]江雪梅,任正剛.代謝組學在腫瘤個體化治療的研究進展[J].中國癌癥雜志,2010,20(11):871-874.

[8]陳威妮.基于代謝組學技術(shù)的2型糖尿病中醫(yī)證的動態(tài)研究[D].廣州:廣州中醫(yī)藥大學,2012.

[9]楊宇峰,張冰冰,徐娜,等.基于代謝組學的中醫(yī)證本質(zhì)研究進展[J].中華中醫(yī)藥雜志,2013,28(7):2074-2077.

[10]施旭光,吳美音,王閩予,等.脾氣虛證大鼠尿液代謝組學異常及補中益氣湯干預作用的研究[J].重要新藥與臨床藥理,2013,24 (6):552-554.

[11]徐舒,陳合兵,李洪,等.“肝郁證”大鼠模型的建立及代謝組學的初步研究[J].中華中醫(yī)藥雜志,2009,24(6):787-791.

[12]周秋香,余曉斌,涂國全,等.代謝組學研究進展及其應用[J].生物技術(shù)通報,2013(1):49-55.

[13]李娟,任路靜,孫冠男,等.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)及其在代謝組學中的應用[J].生物工程學報,2013,29(4):434-446.

[14]許廣艷,葛衛(wèi)紅.代謝組學的數(shù)據(jù)分析技術(shù)及其應用[J].時珍國醫(yī)國藥,2011,22(7):1755-1758.

[15]汪受傳,杜麗娜,單進軍,等.應用代謝組學探討小兒病毒性肺炎中醫(yī)證候標準化的研究思路[J].中醫(yī)兒科雜志,2013,9(1):1-3.

[16]郭孜,王文玉,戴建業(yè),等.乙肝后肝硬化證候的尿代謝組學研究[J].世界科學技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化,2012,14(1):1282-1287.

[17]吳小秋,劉志龍,黎莉,等.2型糖尿病氣陰兩虛證血清氣相色譜-質(zhì)譜代謝組學特點分析[J].中醫(yī)學報,2014,29(194):961-964.

[18]楊太忠,羅萍,李艷麗,等.基于擬靶向液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的胃癌患者血清代謝組分析[J].色譜,2014,132(2):126-132.

[19]吳海棠.整合非靶標和靶標代謝組學模式的白念珠菌被膜形成及藥物干預機制研究[D].上海:第二軍醫(yī)大學,2013.

[20]王曉玉,羅建平,查學強,等.蛋白質(zhì)組學及代謝組學在酒精性肝病中的應用[J].臨床肝膽病雜志,2014,30(2):168-173.

[21]朱超,梁瓊麟,王義明,等.代謝組學的整合化發(fā)展及其新進展[J].分析化學,2010,38(7):1060-1068.

(2015-06-08收稿 責任編輯:張文婷)

Researchhypothesis of Metabonomics in the Traditional Chinese Medical Symptoms ofhIV/AIDS

Zhang Miao,Ma Su'na
(AIDS Study Institute ofhenan University of TCM,Zhengzhou 450008,China)

As a part of biology systems,metabonomics is an emerging subject.However,with some in-depth study of metabonomics carried out in traditional Chinese medicine,it was found that the subjecthas some similarity with traditional Chinese medicine, such as thinking mode as well as the nature of integrity,dynamics and instantaneity,which will provide powerful research methods for TCM syndrome's objectification and standardization.According to the research results from some literature and research groups, researchhypothesis of metabonomics in the traditional Chinese medical symptoms ofhIV/AIDS is proposed.

R512.91

A

10.3969/j.issn.1673-7202.2016.04.044

國家科學技術(shù)部“十二五”科技重大專項項目“HIV/AIDS中醫(yī)證候轉(zhuǎn)錄組學研究”(編號:2012ZX10005001-005);河南中醫(yī)學院博士科研基金“HIV/AIDS肺脾氣虛證患者蛋白質(zhì)組學研究”(編號:BSJJ2012-12)

張淼(1981.11—),女,博士研究生,助理研究員,研究方向:中醫(yī)藥防治艾滋病,E-mail:1043833307@qq.com