基因芯片技術在針灸領域的應用和研究現狀*

韓 科，楊詠紅，樊小農，王 舒，張俊清，牟 蛟，張 超，焦 洋，趙 帥，孟智宏△

(1.天津中醫藥大學，天津300193;2.濟南市第五人民醫院，山東濟南250000; 3.天津市針灸研究所天津市針灸學重點實驗室，天津300193;4.天津中醫藥大學第一附屬醫院，天津300193)

綜述

基因芯片技術在針灸領域的應用和研究現狀*

韓 科1，楊詠紅2，樊小農3，王 舒4，張俊清1，牟 蛟1，張 超1，焦 洋1，趙 帥1，孟智宏4△

(1.天津中醫藥大學，天津300193;2.濟南市第五人民醫院，山東濟南250000; 3.天津市針灸研究所天津市針灸學重點實驗室，天津300193;4.天津中醫藥大學第一附屬醫院，天津300193)

基因芯片技術在針灸機理研究中應用越來越廣，與中醫針灸經典理論相結合，從分子水平上全面而深刻的探究了針灸的作用機制，體現了針灸治病的整體調節作用。本研究從針灸的臨床和基礎研究的角度綜述了基因芯片技術在針灸領域中的應用和取得的研究成果。

針灸;基因芯片;臨床應用

基因芯片(gene chip)，又稱DNA芯片，也常被稱作DNA微陣列或DNA微陣列芯片，最早是由E.southern在1989年提出，是指將許多特定的寡核苷酸片段或基因片段作為探針，有規律地排列在固象支持物上，然后與待測的標記樣品的基因按堿基配對原理進行雜交，再通過激光共聚焦熒光檢測系統等對芯片進行掃描，通過計算機系統對每一探針上的熒光信號作出比較和檢測，從而迅速得出所要的信息［1］。基因芯片技術是基因功能研究中最偉大的一項前沿生物技術，它融合了生命科學、化學、微電子學、計算機科學、統計學和生物信息學等諸多學科領域的成就，具有其高通量、大規模、高度平行性、快速高效、高靈敏度、高度自動化等優點，應用研究已深入到醫學各生命學科中，當然針灸也不例外。

目前，基因芯片技術已用于針灸領域的研究中，并積累了一定的資料。通過觀察不同經脈的穴位、不同的干預方法等影響針刺效應的因素，尋找出相關組織基因表達的差異。從分子水平上深化和發展了中醫對經絡現象、腧穴的特異性、經脈－臟腑相關的認識。為總結針灸領域研究應用該技術的經驗和成果，本文從臨床和基礎實驗研究角度，對國內近10年來基因芯片技術在針灸領域中的研究應用評述如下。

1 基因芯片在針灸臨床應用研究

針灸臨床療效在世界范圍內被廣泛認可，但針灸的治療疾病的科學機理研究至今尚未明了。基因芯片技術是建立在基因探針和雜交測序技術上的一種高效快速的核酸序列分析手段，可以在一次試驗中同時對成千上萬個基因進行分析。針刺可引起人體多系統、多功能的同步變化，符合中醫治療疾病的整體觀念思想，因此通過觀察不同穴位、時間、頻率、刺激強度、刺激方法等導致有關組織基因轉錄表達上的差異，從分子水平全面而深刻探明針刺的作用機制，體現針灸的整體調節作用［2］。

譚從娥等［3］選取典型腎陽虛證患者10名給予溫針治療兩周，然后以其中療效最好的4例治療前后作基因芯片雜交測試，篩選出32個顯著表達基因，基因功能注釋結果提示炎癥反應、信號轉導類基因顯著表達;分子通路主要集中于免疫及信號轉導通路。由此可以看出，溫針灸能通過影響多靶點和疾病過程的多個環節來激發機體自身內在的調整能力而達到治療目的，也提示溫針療效的生物學基礎是多方面的，涉及到炎癥反應、免疫功能、信號系統等多方面的基因表達。楊麗萍等［4］在上述實驗的基礎上，初步研究了得出腎陽虛證骨關節炎的發生主要涉及13條免疫相關基因表達的異常，經溫針治療前后的基因芯片比較結果顯示:NM000265、NM001838基因普遍上調，NM001784基因普遍下調，其他基因表達無規律性變化，初步認為溫針灸可能通過誘導或阻遏和免疫相關的基因的表達發揮效應。

丁漢榮等［5］篩選出符合西醫膝骨關節炎和中醫腎陽虛證診斷標準的患者兩組，每組8例，與8例正常對照組比較。結果顯示，兩張芯片各獲得162和75條差異表達基因，其中與信號轉導相關的分別為26條和11條;兩張芯片共同差異表達基因6條，與信號相關的有3條，占總數的1/2。試驗結果差異表達基因涉及到多個信號轉導通路，最重要的有3條;JAK－STAT信號轉導通路、腫瘤壞死因子(TNF)信號轉導通路、絲裂酶原活化蛋白激酶(MAPK)信號轉導通路。通過研究認為，機體信號轉導異常特別是神經內分泌免疫系統可能是腎陽虛骨關節炎發病的分子生物學基礎，細胞間信號轉導異常也可能在腎陽虛證骨關節炎的發生、發展過程中起著重要作用。

2 基因芯片在針灸基礎應用研究

基因芯片技術在基礎研究中所選對象仍以實驗動物為主，現對針灸治療腦梗塞、潰瘍性結腸炎、急性心肌缺血、脊髓損傷、類風濕性關節炎等疾病機理，以及經穴臟腑相關性、抗衰老、抗腦缺氧機理進行了研究。其中對抗衰老、腦梗塞、潰瘍性結腸炎、經穴臟腑相關性機理研究較多。根據干預方法的不同，概括總結了基因芯片技術在上述疾病機理研究中運用概況。

2.1 傳統針刺

王米渠等［6］應用基因芯片技術研究了針刺D－半乳糖所致衰老大鼠涌泉穴對衰老模型大鼠基因表達的影響，初步篩選出了318條差異表達基因，并對其中差異最為顯著的55條作了初步分析，結果表明了針刺對基因表達的影響涉及免疫、基礎代謝、生長發育等多方面基因的表達。張衛等［7］通過針刺亞急性衰老大鼠的涌泉穴，研究針刺對亞急性衰老大鼠蛋白質合成相關基因表達的影響，初步了解到針刺能夠調節衰老過程中與蛋白質合成相關基因的表達量，調節機體蛋白質的含量與組成比例，起到改善機體功能狀態延緩衰老的作用。丁曉蓉等［8］通過針刺快速老化小鼠(SAMP10)膻中、中脘、氣海、血海、足三里穴位，觀察到P10海馬共有7類10個基因的表達發生變化，8個基因表達下調，2個基因表達上調，所有與SAMP10快速老化相關基因的表達均被部分或全部的逆轉。說明針刺上述穴位能夠良性調節腦老化相關基因的表達，并可能通過該種作用延緩腦衰老。張占軍等［9］應用基因表達譜芯片篩選出局灶性腦缺血大鼠腦相關基因211個，其中12個基因低表達，199個基因高表達，它們中有相當部分被證實為新的局灶性腦缺血相關基因。莊明華等［10］快針淺刺新生大鼠缺血缺氧性腦損傷模型的督脈穴(百會、天門、大椎和脊中)、任脈穴(關元、中腕、膻中和承漿)、膀胱經穴(肺俞、心俞、脾俞和腎俞)14天后，大腦皮質基因共有48條基因與對照組有表達差異，其中40條基因上調，8條基因下調，得出針刺對缺血缺氧性腦損傷新生大鼠大腦皮質多種神經營養因子及受體基因的表達有調節作用，這可能介導了針刺治療缺血缺氧性腦病的分子機制。

2.2 艾灸

尹海燕等［11］選用艾灸百會和命門尋找與艾灸有關的老年學習記憶減退大鼠海馬干細胞相關的基因靶點，重點靶點可能主要在于Fgf、Tgf、Wnt和Sox家族。張燕等［12～13］艾灸18月齡wistar老年大鼠命門穴，顯示抗衰老的分子機制主要與炎性反應基因有關，老年組/年輕組中上調的22條炎性反應基因中有14條基因在灸療組/年輕組中正常表達，有5條基因在灸療組/年輕組中趨于正常表達，灸命門穴通過良性調節19條炎性反應基因從而延緩老年大鼠衰老;而在大鼠衰老的抗氧化機制中老年組與年輕組中涉及氧和活性氧中間產物參與新陳代謝的過程的9條基因下調，經過灸命門穴位治療后，有8條基因在灸療組與年輕組中正常表達，因此抗氧化可能是灸命門穴延緩老年大鼠衰老的機制之一。吳煥淦等［14］探討隔藥灸潰瘍性結腸炎模型大鼠“天樞”穴治療潰瘍性結腸炎的作用機理，篩選出在潰瘍性結腸炎大鼠結腸中異常表達、隔藥灸治療后得到調節的差異表達基因174條，其中28條(含已知基因7條)在潰瘍性結腸炎大鼠中表達下調的基因經隔藥灸治療后表達升高，146條(已知基因42條)上調基因經隔藥灸治療后表達降低。得出隔藥灸可通過調節IL－1βmRNA等諸多基因的表達，起到治療作用。楊馨等［15～16］觀察艾灸雙側“腎俞”，對實驗性類風濕性關節炎(RA)家兔滑膜細胞JAK－STAT信號通路、MAPK信號通路異常激活有明顯抑制作用，上述兩條信號轉導通路都直接或間接參與了體內細胞的炎性反應，因此艾灸具有抗炎消腫的作用。

2.3 電針

曲怡等［17］用大鼠全基因組寡核苷酸微陣列芯片檢測電針“水溝”、“百會”穴對局灶性腦缺血再灌注大鼠大腦基因表達譜的影響，結果顯示局灶性腦缺血再灌注大鼠與假手術組大鼠腦組織基因表達譜相比，有175個差異表達基因，其中115個基因表達增高，60個基因表達下調;電針組與局灶性腦缺血再灌注大鼠腦組織基因表達譜相比，有74個差異表達基因，其中26個基因表達增高，48個基因表達下調。這些基因大多與信號轉導、氧化應激、生長代謝、細胞凋亡等密切相關。李夢等［18］從差異表達基因方面探討心經經脈、肺經經脈與下丘腦相關的特異性分子基礎，結果顯示，電針心經與電針肺經比較，其在下丘腦中樞調節過程中具有相對特異性作用途徑。說明經脈與臟腑之間存在著相對特異性的聯系。陳慧群等［19］電針大鼠足三里穴調控胃運動的相關差異基因及其相關的部分信號轉導通路，發現胃動過速較胃動過緩明顯差異表達的標志基因hoxal、lep、bc－l上調，分別屬于維甲酸通路、胰島素通路、survival通路、雌激素通路、磷脂酶C通路;胃動過速較胃動過緩明顯差異表達的標志基因ptgs2下調，屬于磷脂酶C通路。結果為電針足三里穴對大鼠胃電具有雙向調節作用，并以抑制作用為主。汪克明，吳子建等［20～21］揭示了電針對缺血心肌的保護機制和抗心肌缺血的分子作用途徑。陳澤斌等［22］探討針刺預處理抗腦缺血再灌注損傷作用的分子機制，分析得出20個基因表達差異具有顯著性意義(P＜0.05)。其中8個基因表達上調，12個基因表達下調;涉及神經元信號傳遞類(離子通道、遞質、受體、第二信使)基因11個，涉及轉錄調控類基因5個，涉及代謝酶類基因2個，涉及熱休克反應類基因1個，涉及細胞骨架類基因1個。初步了解到針刺預處理后神經細胞功能狀態的改變可能是其隨后發揮抗腦缺血再灌注損傷作用的重要基礎。有學者等［23～24］研究電針和針藥結合治療抑郁癥的作用機理，以及兩者的優缺點。發現抑郁癥模型大鼠下調表達，而經電針治療后表達趨于正常的基因有101條，其中多條基因與能量和物質代謝有關，還涉及蛋白質生物合成和嗅覺感受器等;抑郁癥模型大鼠上調表達，而經電針治療后表達趨于正常的基因有125條，其中多條基因與凝血、免疫、炎性反應和凋亡相關。電針和針藥結合差異表達基因譜較為相似，針藥結合的優勢體現在強有效地下調凝血因子Ⅴ和5－羥色胺2C受體的表達說明電針和針藥結合治療抑郁癥的機制與調控多條基因表達有關。

3 小結

綜上所述，基因芯片技術在針灸學中應用越來越多，針灸治療作用機理的研究也取得了一定的成績。但目前研究所選用的對象仍然以實驗動物為主，人體試驗相對較少，人體的經絡現象顯然不完全等同于動物，因此，以人體為主要研究對象的研究應引起重視。對針灸作用機理的研究，應借鑒生命科學領域的先進的理論及技術，從影響基因的調控、表達，特別是表達產物的功能著手，研究吸收“功能基因組學”研究成果的基礎上，充分發揮針灸擅于調節的特征，為針灸作用機理的闡述乃至經絡俞穴本質的最終揭示，發揮重要作用。在“功能基因組”與“疾病基因組”的調控方面，針灸具有巨大的潛力，如果能在該方面有突破的話，將使我國針灸領域的相關研究成果在即將來臨的“后基因時代”處于國際領先地位［25］。通過基因芯片的研究可能建立起不同針刺條件下，不同疾病的基因表達圖譜，有助于從基因水平分析和篩選不同經脈相對特異性的基因，優化臨床選穴標準，初步從分子水平上規范了臨床針灸的治療學標準，為針刺的基礎和臨床研究提供更加科學的規范，更好的指導臨床，提高療效。

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Application and Research of Genechip Technology in the Field of Acupuncture

HAN Ke1，YANG Yong－hong2，FAN Xiao－nong3，WANG Shu4，ZHANG Jun－qing1，MOU Jiao1，ZHANG Chao1，JIAO Yang1，ZHAO Shuai1，MENG Zhi－hong4△
(1.Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China; 2.Jinan Fifth People’s Hospital，Jinan 250000，China; 3.Tianjin Acupuncture and Moxibustion Institute，Tianjin Acupuncture and Moxibustion Key Laboratory，Tianjin 300193，China; 4.First Affiliated Hospital of Tianjin University of TCM，Tianjin 300193，China)

Genechip technology is more widely applied in the mechanism of acupuncture combined with the classical theory of acupuncture.The paper explores the mechanism of acupuncture comprehensively and profoundly in the level of molecular and reflects the overall regulation of acupuncture treatment.This paper summarizes the application and research of genechip technology in the clinic and basic research field of acupuncture.

Acupuncture;Genechips;Clinical application

R246

A

1005－0779(2012)007－0067－03

國家重點基礎研究發展計劃(“973計劃”)資助，編號: 2010CB530506，2012CB518505。

韓科(1983－)，男，2009級針灸推拿專業博士研究生，主要從事針灸治療腦血管病的臨床和基礎研究。

△通訊作者:孟智宏(1963－)，男，主任醫師，博士研究生導師，主要從事心腦血管病的臨床和基礎研究。

2011－12－29