代謝組學在中醫診療肺系疾病中的應用

潘媛媛，唐志宇，王德群，何轉為，曹文富

（1.重慶醫科大學2019級碩士研究生，重慶 402160；2.重慶醫科大學附屬永川中醫院，重慶 402160；3.重慶醫科大學中醫藥學院，重慶 401331）

隨著社會發展和空氣污染，肺系疾病發病率逐年上升［1］，臨床表現多為咳嗽、咳痰、喘息、鼻塞、流涕等，且大部分為慢性疾病，病情纏綿、反復且不易根治，嚴重降低患者生活質量［2］。現代醫學針對慢性肺部系統疾病主要予以對癥治療，因抗生素的不合理使用及耐藥菌問題日益嚴重，使得臨床治療頗為棘手。而中國傳統醫學在診療方面積累了豐富的經驗，具有獨到的優勢，運用經方屢獲奇效。但中醫證型劃分往往缺乏客觀的依據［3］，難以用現代醫學單一指標或指標的簡單疊加解釋，加之中藥復方多靶點的特點，藥物具體的作用機制難以明確，由此妨礙了中醫藥現代化的進程。因此，建立中醫學與現代醫學之間的橋梁顯著尤為重要。代謝組學通過分析生命調控末端的代謝產物，“自下而上”的評估特定時間內機體功能狀態及其變動，從微觀反證宏觀，進而揭示出疾病的證本質及藥物作用機制。

1 代謝組學技術

代謝組學是從整體出發，通過高通量檢測技術，依據代謝產物差別對全部代謝物進行定性或定量剖析，從而反映機體在外界因素影響下的變化規律［4］。目前代謝組學常用的分析工具有4種：氣相色譜-質譜（GC-MS）、液相色譜-質譜（LC-MS）、超高效液相色譜-質譜（UPLC-MS）、和核磁共振（NMR）［5］。常見分析樣本包括血漿、尿液、痰液、組織和細胞。

2 肺系疾病常見證型的代謝組學研究

中醫認為“有諸內必形諸外”，通過望、聞、問、切四診觀察表現于外的宏觀征象，以判定機體所產生的變化從而辨證。肺系疾病臨床上常見證型包括風寒襲肺、風熱犯肺、寒痰阻肺、痰熱郁肺、肺氣虛、肺陰虛等諸多證型。每種證型都是某一階段主要矛盾的病理概況，可反映當前體內陰陽、氣血、津液盛衰的情況。根據辨證分型施以對應的治法方藥，療效頗佳。代謝組學研究機體所產生的綜合變化，與中醫整體觀念不謀而合［6］，目前研究者常采用代謝組學技術來尋找與證候密切相關的生物標志物，探尋不同證候的客觀物質基礎，以期實現辨證的科學化。

風寒郁肺證。任靖等［7］利用GC-MS對風寒郁肺證病毒性肺炎患兒及健康兒童血清進行研究，發現風寒郁肺證患兒血清中多種有機酸、氨基酸上調，尤其是天冬氨酸和支鏈氨基酸（BCAAs，包括亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸）；棕櫚酸甘油單酯、羥基乙酸、氨基丁酸等下調，主要涉及丙氨酸、牛膽酸、氨基乙酸、氨酰tRNA合成和賴氨酸降解等代謝異常。另一項研究［8］比較了毛細支氣管炎痰熱閉肺證、風熱閉肺證的尿液代謝特征，結果顯示二者之間13種代謝物存在統計學差異，說明證型之間的代謝途徑變化不同。

風熱閉肺證。陳超等［9］采用液質聯用法研究了毛細支氣管炎風熱閉肺證，研究顯示，與健康兒童血清樣本相比，疾病組機體內左旋纈氨酸、左旋天冬氨酸、左旋谷氨酰胺、左旋天冬酰胺、尿素、2氨-咪唑、D-甘露糖、D-果糖有著明顯差異，這有利于揭示毛細支氣管炎風熱閉肺證侯本質。

痰熱郁肺證。楊秀云等［10］采用1HNMR技術對痰熱壅肺型AECOPD患者治療前后血清進行分析，發現治療前存在能量代謝紊亂（乙酰甲酸、3-羥基丁酸水平明顯升高）及蛋白質代謝紊亂（谷氨酸、谷氨酰氨、賴氨酸水平增加，而支鏈氨基酸、組氨酸水平明顯降低。孫璦［11］運用UPLC-MS技術發現，血清中有50種小分子差異代謝物可用于區分痰熱壅肺證與非痰熱壅肺證，標記物集中表現在7條代謝通路，包括亞油酸代謝、甘油磷脂代謝和鞘脂代謝等。陶嘉磊等［12］基于LC-MS分析發現，非痰熱阻肺證哮喘患者尿中存在38個差異代謝物，其中多種有機酸、氨基酸（甲硫氨酸、丁二酸、肌酸、甲酰犬尿氨酸、環腺苷酸等）及各種脂類、酮類的含量增加，而羥基吲哚乙醛的含量卻減少，主要涉及色氨酸代謝、賴氨酸降解等5條代謝途徑。

痰濁壅肺證。張瑞等［13］利用代謝組學技術探討痰濁壅肺型AECOPD患者血清代謝產物，與健康組相比，痰濁壅肺證炎癥反應及氧化應激增強，表現為丁二酸、D-鞘氨醇等表達顯著上調，而牛膽酸、蘇氨酸的表達顯著下調，這些代謝差異物可能作為其與健康人群區分的潛在標志物。

氣陰虧虛證。劉海葉［14］使用代謝組學技術，探索COPD氣陰兩虛證患者的血漿代謝產物，結果表明神經酰胺、葡萄糖、L-苯丙氨酸在疾病組呈上升趨勢，而黃嘌呤核苷酸、鳥嘌呤-5′-三磷酸、組氨酸、甘氨酸、維生素C、亞麻酸、二十四烷酸、角鯊烯等則有所減少。

腎虛、肺虛證。嚴興海等［15］采用NMR探尋哮喘肺虛證和腎虛證的血漿代謝物差異，結果發現腎虛組血漿中BCAAs、乳酸、丙氨酸、枸櫞酸、肌酸等化合物顯著下降；而丙酮、乙酰乙酸等化合物含量顯著增加，這種差異將有助于肺系疾病證型的進一步細化。

3 肺系疾病常用經方與代謝組學研究

與西藥單一成分比較，中藥的優勢在于多靶點［16］、整體調控、協同治療。但其成分復雜，作用機制不明，影響療效評價，故限制其臨床應用。隨著現代醫學的發展，鑒于中醫藥復雜的調控網絡，有必要從宏觀角度對中藥療效機制進行綜合評價。而代謝組學可以系統地研究中藥的作用機理，清楚地闡釋其作用靶點，以發掘經方及其他復方的新適應證，擴大臨床應用范疇。

麻黃湯。付新等［17］利用代謝組學技術分析麻黃湯對發熱模型大鼠的作用機制，發現了13種與治療相關的潛在生物標志物（同絲氨酸、1-甲基腺苷、巴豆酰甘氨酸、黃嘌呤酸等），提示麻黃湯可能通過生物素代謝、核黃素代謝、類固醇激素合成和色氨酸代謝途徑發揮解熱作用。

麻黃細辛附子湯。孫啟慧等［18］采用HPLC-TOFMS分析模型組及麻黃細辛附子湯給藥小鼠的血清成分譜變化，發現了14種不同特征的代謝產物，并推測中藥可能從促進糖代謝，調節花生四烯酸代謝、甘油磷脂和鞘脂代謝等多條路徑，發揮藥效。

苓甘五味姜辛湯。苓甘五味姜辛湯出自《金匱要略》，宜用于肺寒留飲，久咳氣喘之證。姚夢雪等［19］從代謝組學角度建立寒飲伏肺哮喘大鼠模型，發現苓甘五味姜辛湯能夠通過調節能量代謝、氧化應激發揮治療作用。

小青龍湯。趙小華等［20］采用GC-MS分析正常、模型組和小青龍湯組小鼠的血樣成分譜，結果發現乳酸、葡萄糖、花生四烯酸、甘氨酸、賴氨酸、3-羥基丁酸等13種差異代謝物質，主要涉及能量代謝、免疫功能和炎癥反應，與該作者前期研究所得代謝途徑一致。

麻杏石甘湯。張啟云［21］等研究麻杏石甘湯對哮喘的作用機制，通過對豚鼠哮喘模型進行血漿代謝組學檢測，發現該方可能是通過調節花生四烯酸、9，10-DHOME和PGE2等物質發揮治療作用。此外，廖群等［22］利用代謝物組發現不同劑量麻杏石甘湯的療效不一，可建立相應的公式療效評估關系，以期為臨床安全用藥提供可靠的依據。

葛根芩連湯。葛根芩連湯為解表清里之劑，中醫認為：“肺與大腸相表里”，現代醫學也發現肺與腸道在生理和病理條件下互相影響［23］，可用于治療肺心病、急性肺損傷等。研究認為利用1HNMR技術分析葛根芩連湯治療LPS誘導的小鼠血清成分譜變化，發現其能夠逆轉纈氨酸、乙酰乙酸酯、丙酮酸等成分，具體途徑涵蓋多種氨基酸生物合成和代謝、酮體的變化、檸檬酸鹽循環（TCA循環）［24］。

4 其他與代謝組學

代謝組學還應用于中成藥作用機理、中醫基礎理論的闡釋，例如針灸取穴、穴位敷貼、舌苔物質基礎等研究。舌苔是中醫舌診的重要組成部分，可反映疾病的發生、發展和預后。然而，人們對其物質基礎仍知之甚少，有研究將代謝組學應用于同一疾病不同舌苔患者，發現其存在顯著變化的物質主要與能量、氨基酸、核苷酸三大代謝和腸道菌群失調有關，有助于了解舌苔形成的客觀物質基礎［25］。

5 總 結

目前代謝組學技術大量應用于中醫藥診療肺系疾病的各個研究領域，在診斷、中醫證候辨析、藥物療效評價及機制研究等多方面取得了一定的進展，然仍存在局限性：①代謝組學提供了大量生物學信息，雖不同證型代謝產物有所差異，但存在相互重疊的情況，其作為終末產物易受合并癥、飲食、運動諸多因素干擾，敏感性與特異性值得進一步研究，以便將代謝標志物運用于臨床診斷，促進證候本質研究，使中醫辨證思想科學化。②目前研究樣本量大多集中在幾十例，缺乏大樣本、多中心、深層次的研究，因此有待于今后深入探討。③復方具體代謝途徑難以準確預測，且指標具體影響機制尚未明確，有待不斷拓展及探索中藥復方效應機制，以研究肺系疾病的靶向治療位點，為新藥研發提供可行的途徑。