代謝組學(xué)用于消化道疾病診斷的研究進展

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(1 南京中醫(yī)藥大學(xué)2011級碩士研究生，江蘇 南京 210046； 2 蘇州市中醫(yī)醫(yī)院)

代謝組學(xué)用于消化道疾病診斷的研究進展

張哲華1,葛惠男2

(1 南京中醫(yī)藥大學(xué)2011級碩士研究生，江蘇 南京 210046； 2 蘇州市中醫(yī)醫(yī)院)

近年來代謝組學(xué)技術(shù)已逐漸應(yīng)用于各種生物醫(yī)學(xué)的研究,一些研究人員通過研究代謝物譜來幫助診斷消化道疾病。本文就目前代謝組學(xué)用于診斷消化道疾病(包括西醫(yī)診斷與中醫(yī)診斷兩方面)的研究進展作一綜述，并對代謝組學(xué)未來臨床運用中可能面臨的機遇與問題進行了分析。

代謝組學(xué)；診斷；消化系統(tǒng)疾??；綜述

代謝組學(xué)是通過考察生物體系受刺激或擾動前后(如將某個特定的基因變異或環(huán)境變化)代謝產(chǎn)物圖譜及其動態(tài)變化研究生物體系代謝網(wǎng)絡(luò)的一種技術(shù)[1-2]。代謝組學(xué)以動物的體液和組織為研究對象，研究生物體對病理生理刺激或基因修飾產(chǎn)生的代謝物質(zhì)質(zhì)和量的動態(tài)變化，關(guān)注的對象是相對分子質(zhì)量在106以下的小分子化合物[3]。目前代謝組學(xué)技術(shù)已逐漸應(yīng)用于各種生物醫(yī)學(xué)的研究，主要包括以下四個方面:藥物的研發(fā)，疾病的研究，植物代謝組學(xué)，微生物代謝組學(xué)。代謝組學(xué)最廣泛的應(yīng)用是發(fā)現(xiàn)與疾病診斷、治療相關(guān)的代謝標記物，通過代謝物譜分析得到的相關(guān)標志物是疾病分型、診斷、治療的基礎(chǔ)[4]。近年來一些研究人員通過研究代謝物譜來幫助診斷消化道疾病，本文就代謝組學(xué)用于診斷消化道疾病的研究進展作一綜述。

1 西醫(yī)疾病研究

1.1胃腸道腫瘤診斷

全球每年新發(fā)胃癌病人100余萬，中國占42%，死亡約80萬，中國占35%，我國是胃癌發(fā)病率和死亡率最高的國家之一。在消化系統(tǒng)惡性腫瘤死亡病例中，約半數(shù)死于胃癌。胃腸道腫瘤早期病人多無典型癥狀，而其療效與病期、診治方法及手段密切相關(guān)，但目前對早期胃腸道腫瘤缺乏敏感性和特異性檢查指標。通過代謝組學(xué)研究平臺，張月寧等[5]對2004年8月—2008年3月在北京大學(xué)第三醫(yī)院行胃鏡檢查病人進行研究顯示，高效液相色譜法檢測胃液固有熒光用于診斷早期胃癌具有較高的敏感性和特異性。羅福文等[6]通過新型全二維微柱液相色譜-質(zhì)譜分離平臺，分析人胃癌組織與正常組織提取蛋白質(zhì)信息，找出了胃癌與正常胃組織之間可能的差異蛋白質(zhì)。鄭民華等[7]通過探討尿核苷對結(jié)直腸癌的診斷價值及與結(jié)直腸癌病理特征的關(guān)系，得出尿液核苷對結(jié)直腸癌具有早期診斷價值的結(jié)論。

1.2潰瘍性結(jié)腸炎的診斷

潰瘍性結(jié)腸炎臨床表現(xiàn)為腹痛腹瀉、黏液血便，診斷需行腸鏡及病理檢查，但病人往往因害怕腸鏡而延誤診斷，臨床缺乏早期診斷檢測。努爾比亞·吾布力等[8]應(yīng)用代謝組學(xué)研究技術(shù)探討大鼠潰瘍性結(jié)腸炎相關(guān)的小分子標志物，發(fā)現(xiàn)亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、丙酮酸可能可以作為潰瘍性結(jié)腸炎早期診斷的分子標志物。

1.3肝臟疾病診斷

肝細胞肝癌是最常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一，嚴重威脅人們的生命及健康。肝硬化是引起肝癌的主要原因之一，在肝癌早期，臨床往往沒有明顯的特異性癥狀，部分病人有右上腹不適、腹脹、乏力等，易與肝硬化癥狀相混。代謝組學(xué)為診斷肝癌、肝硬化提供了新的思路，陳壇車舟等[9]應(yīng)用高效毛細管電泳法(HPCE)分別檢測30例正常人、21例未發(fā)生轉(zhuǎn)移的肝細胞肝癌病人、21例肝硬化病人、10例肝良性腫瘤病人尿中5-甲基尿苷、次黃嘌呤核苷、N4-乙酰胞苷、黃嘌呤核苷四種修飾核苷的水平，結(jié)果顯示，尿中修飾核苷檢測對肝細胞肝癌的診斷有一定意義，四種修飾核苷含量對鑒別肝臟良惡性腫瘤也有一定臨床意義。邵雪[10]采用超高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)鑒別肝癌和肝硬化病人，結(jié)果顯示，代謝輪廓分析對于鑒別肝硬化和肝癌病人有100%的靈敏度和特異度。

1.4胰腺疾病的診斷

重癥急性胰腺炎(SAP)屬于急性胰腺炎的特殊類型，是一種病情險惡、并發(fā)癥多、病死率較高的急腹癥，占整個急性胰腺炎的10%～20%。江來等[11]應(yīng)用核磁共振代謝組學(xué)技術(shù)研究SAP大鼠全身代謝狀況，結(jié)果顯示，采用代謝物信息構(gòu)建的SAP診斷模型，其診斷靈敏度為(98.1±1.9)%,特異度為(97.9±1.1)%。

2 中醫(yī)證候研究

2.1脾氣虛證

脾氣虛證主因脾氣不足，運化失職而出現(xiàn)以食少、腹脹、大便溏瀉、神疲肢倦、舌淡苔白、脈緩弱等為常見癥的證候。戰(zhàn)麗彬等[12]通過分析正常對照組、代謝綜合征組和脾氣虛證代謝綜合征組血漿小分子代謝組成分顯示，脾氣虛證代謝綜合征組呈現(xiàn)出不同于正常對照組、代謝綜合征組的代謝圖譜；有3 種化合物可能為脾氣虛證代謝綜合征的潛在標志物。鄭麗紅[13]研究慢性胃炎、消化性潰瘍病等脾氣虛證病人唾液的代謝特征，結(jié)果顯示，脾氣虛證、濕熱蘊脾證唾液中的代謝網(wǎng)絡(luò)與正常人存在明顯的差異。研究表明，代謝組學(xué)技術(shù)可為脾胃病證候研究提供更廣闊的思路和方法，其初步

研究提示同一證型在不同疾病中有著客觀的共性特征，為探尋中醫(yī)藥治療相關(guān)證型的作用靶點提供了科學(xué)依據(jù)。

2.2肝郁脾虛證

肝郁脾虛證是指因肝失疏泄、脾失健運而表現(xiàn)以胸脅脹痛、腹脹、便溏等為主癥的證候，又稱肝脾不和證。羅和古等[14]研究慢性束縛應(yīng)激大鼠(肝郁脾虛模型)的血漿代謝表型改變，結(jié)果顯示各組大鼠血漿1H NMR代謝譜之間存在差異，而且可能從代謝組學(xué)分析中找出特異的標志性代謝產(chǎn)物，闡釋中醫(yī)證候的生物學(xué)本質(zhì)。陳家旭教授認為代謝組學(xué)分析是一種有良好發(fā)展前景的中醫(yī)證候?qū)W研究方法。

2.3肝氣郁證

肝氣郁證主因肝氣郁結(jié)而導(dǎo)致情懷抑郁、胸悶噯氣、脅肋脹痛、痛無定處、舌苔薄膩、脈弦等表現(xiàn)。徐舒等[15]建立并驗證肝郁證大鼠模型，在此基礎(chǔ)上運用代謝組學(xué)的方法研究肝郁證代謝組學(xué)特征及生物標志物，結(jié)果顯示，肝郁證模型與對照組大鼠血清代謝組分存在明顯差異，這些差異小分子物質(zhì)構(gòu)成肝郁證的代謝標志物群，成為肝郁證代謝水平的物質(zhì)基礎(chǔ)，有助于闡釋肝郁證的本質(zhì)。王偉明等[16]探討肝氣郁結(jié)證對大鼠體內(nèi)尿液小分子內(nèi)源性代謝物的影響，結(jié)果顯示，運用代謝組學(xué)尿液研究方法可以成功區(qū)分肝氣郁結(jié)證模型組與正常組大鼠的尿液，認為尿液代謝組學(xué)的變化可以反映大鼠的生理病理基礎(chǔ)，闡述肝氣郁結(jié)證的生物學(xué)本質(zhì)。

2.4氣虛血瘀證

氣虛血瘀證由于氣虛運血無力、血行瘀滯而導(dǎo)致面色淡白而晦暗，身倦乏力，少氣懶言，局部疼痛如刺，痛處不移，舌淡紫或有紫斑，脈沉澀等表現(xiàn)。有研究用基于核磁共振氫譜的組學(xué)分析方法研究氣虛血瘀證大鼠尿液的組成變化，結(jié)果顯示，病變大鼠尿液中甲酸、肌氨酸酐、α-酮戊二酸、檸檬酸、?；撬帷⒀趸装?、琥珀酸、馬尿酸等成分的含量與正常大鼠相比較發(fā)生了變化，為進一步提示氣虛血瘀證的產(chǎn)生機制和治療提供了證據(jù)。

3 總結(jié)與展望

代謝組學(xué)是繼基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)之后興起的系統(tǒng)生物學(xué)的一個新的分支，與轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等其他組學(xué)相比，代謝組學(xué)具有以下優(yōu)點：①基因和蛋白表達的微小變化會在代謝物水平得到放大；②代謝組學(xué)的研究不需進行全基因組測序或建立大量表達序列標簽的數(shù)據(jù)庫；③代謝物的種類遠少于基因和蛋白的數(shù)目；④生物體液的代謝物分析可反映機體系統(tǒng)的生理和病理狀態(tài)[4]。目前,代謝組學(xué)在消化道疾病診斷的研究中仍處于起步階段，今后的研究可以從以下方面深入：①目前代謝組學(xué)的研究主要集中在胃腸道腫瘤和肝臟、胰腺疾病，今后可通過擴大研究范圍，來豐富完善其在消化系統(tǒng)疾病診斷中的應(yīng)用；②目前針對消化道疾病診斷后治療的研究仍較少，該研究可以為臨床治療效果提供可能的驗證，從而更好地指導(dǎo)臨床診斷治療；③目前中醫(yī)證候的代謝組學(xué)研究主要針對脾氣虛證[12-13]、肝郁脾虛證[14]、肝氣郁證[15-16]、氣虛血瘀證、心血瘀阻證[17]，但這些研究大多局限于動物模型，在今后的研究中，可以通過對臨床病人證候的代謝組學(xué)研究，嘗試揭示祖國醫(yī)學(xué)“證”的本質(zhì)，更好指導(dǎo)臨床疾病的診斷，并使現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與祖國醫(yī)學(xué)在病證的本質(zhì)認識上達到一致，尋找中西醫(yī)結(jié)合的新的位點。對于中醫(yī)的辨證論治，代謝組學(xué)具有廣闊的前景。

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(本文編輯 馬偉平)

2013-10-17；

2014-03-19

蘇州市科技計劃項目(SYS201366)

張哲華(1987-)，男，碩士研究生。

葛惠男(1959-),男，主任中醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師。

R57;R446

A

1008-0341(2014)03-0279-02