基于代謝組學(xué)的中醫(yī)體質(zhì)學(xué)研究進(jìn)展

張峰瑋，張磊，王睿瑞

(上海中醫(yī)藥大學(xué)，上海中醫(yī)健康服務(wù)協(xié)同創(chuàng)新中心，上海 201203)

代謝組學(xué)是分析生物體內(nèi)小分子物質(zhì)，探尋代謝產(chǎn)物及其變化，研究生物機(jī)體功能狀態(tài)的一門科學(xué)，在生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1]。近年來，隨著代謝組學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，中醫(yī)體質(zhì)學(xué)研究也得到了較快發(fā)展。本文通過對中醫(yī)體質(zhì)學(xué)研究的文獻(xiàn)綜述，試從代謝組學(xué)技術(shù)應(yīng)用的角度探尋其對體質(zhì)研究的現(xiàn)實(shí)意義。

1 代謝組學(xué)的方法和應(yīng)用

代謝組學(xué)技術(shù)主要包括核磁共振技術(shù)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，按照研究目的又可分為非靶向代謝組學(xué)和靶向代謝組學(xué)兩大類。代謝組學(xué)研究適應(yīng)多種環(huán)境，取材廣泛，可以實(shí)現(xiàn)血液、尿液、唾液等不同樣本的檢測，對代謝產(chǎn)物進(jìn)行定量和定性分析，然后通過多元數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)，找到生物標(biāo)記物并解釋作用機(jī)制[2]。

在健康與疾病的研究中，代謝組學(xué)技術(shù)可以用來預(yù)測疾病發(fā)生率、嚴(yán)重程度,分析與疾病進(jìn)展相關(guān)的生物標(biāo)記物，還可以作為一種非侵入性工具來判別藥物治療的作用機(jī)制及毒理學(xué)作用。例如在近年的研究中，代謝組學(xué)揭示了心臟代謝性疾病發(fā)病機(jī)理中支鏈氨基酸的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了葡萄糖刺激胰島素分泌的新興機(jī)制，找到了多種與心血管事件有關(guān)的代謝物[3]。在中醫(yī)學(xué)研究中，代謝組學(xué)為中醫(yī)證候[4-5]、中藥藥理[6]、針灸治療[7-8]等方面提供了新的方法。有學(xué)者指出，代謝組學(xué)的出現(xiàn)開啟了中醫(yī)學(xué)與西醫(yī)學(xué)之間的對話[9]。

在中醫(yī)體質(zhì)學(xué)研究中應(yīng)用代謝組學(xué)，既可以找到不同體質(zhì)間人群代謝物水平差異，又能夠?yàn)轶w質(zhì)判別、健康管理和臨床診療提供思路。

2 中醫(yī)體質(zhì)

中醫(yī)的體質(zhì)學(xué)研究，始于西漢時(shí)期的《黃帝內(nèi)經(jīng)》[10]，在《靈樞》中有“天年”“五變”“本臟”“陰陽二十五人”等8篇論述體質(zhì)。張仲景在《傷寒論》中也特別重視體質(zhì)與疾病產(chǎn)生和發(fā)展之間的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)體質(zhì)因素對于疾病傳變的影響，提出要根據(jù)患者體質(zhì)進(jìn)行干預(yù)治療[11]。近現(xiàn)代中醫(yī)體質(zhì)學(xué)研究，經(jīng)歷了六分法、七分法等階段，具有突出代表性的是王琦教授提出的“王琦中醫(yī)體質(zhì)九分法”[10]，包括平和質(zhì)、氣虛質(zhì)、陽虛質(zhì)、陰虛質(zhì)、瘀血質(zhì)、痰濕質(zhì)、濕熱質(zhì)、氣郁質(zhì)、特稟質(zhì)共計(jì)九種基本類型，進(jìn)一步明確了中醫(yī)體質(zhì)的概念，并對其分類方法進(jìn)行了規(guī)范。

根據(jù)已有的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國不同年齡段正常人群中，以平和質(zhì)居多，而其余偏頗體質(zhì)中，氣虛質(zhì)、陽虛質(zhì)、陰虛質(zhì)、痰濕質(zhì)較為多見[12-14]。體質(zhì)與疾病可能存在關(guān)聯(lián)，例如高血壓[15-17]、糖尿病[18]、心臟病[19]在某些偏頗體質(zhì)患者中比例較高。此外，中醫(yī)體質(zhì)還與吸煙、飲酒等生活習(xí)慣有關(guān)[20]。受先天遺傳和后天獲得因素的影響，體質(zhì)形成具有復(fù)雜的內(nèi)在機(jī)理。值得注意的是，中醫(yī)體質(zhì)的判別還存在很大的主觀性，亟須通過更加客觀化、標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)手段加以規(guī)范，代謝組學(xué)方法是分析體質(zhì)學(xué)說物質(zhì)基礎(chǔ)的有力手段。

王琦[21]認(rèn)為，基于中醫(yī)體質(zhì)理論，體質(zhì)學(xué)研究可以分為三個(gè)部分：體質(zhì)可分、體病相關(guān)和體質(zhì)可調(diào)。隨著近代科技和多組學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，多學(xué)科、多領(lǐng)域的交叉越來越頻繁，基因組學(xué)、代謝組學(xué)、分子遺傳學(xué)等學(xué)科的最新研究成果，為中醫(yī)體質(zhì)學(xué)研究的跨越式發(fā)展提供了條件。利用現(xiàn)代化技術(shù)手段從不同水平探索體質(zhì)的生物學(xué)基礎(chǔ)，為中醫(yī)體質(zhì)的分類提供了更多的微觀證據(jù)[22]，不僅可以探索大范圍人群中醫(yī)體質(zhì)的劃分，而且有助于從代謝物層面觀察人群體質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化。

3 代謝組學(xué)在中醫(yī)體質(zhì)學(xué)研究中的應(yīng)用

3.1 平和質(zhì)

平和質(zhì)人群先天稟賦及后天調(diào)養(yǎng)較好，代表個(gè)體對環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，臟腑功能協(xié)調(diào)，患病少，身體狀態(tài)好[23]。單獨(dú)針對平和質(zhì)進(jìn)行的代謝組學(xué)研究較少，而常常以平和質(zhì)作為對照分析其他體質(zhì)的代謝物水平。畢建璐[24]等人通過NMR技術(shù)發(fā)現(xiàn)，脯氨酸、亮氨酸、絲氨酸、甜菜堿、谷氨酰胺等是平和質(zhì)人群與氣虛質(zhì)人群的差異性代謝產(chǎn)物，與氨基酸代謝、脂肪酸代謝相關(guān)。王志永對平和質(zhì)、痰濕質(zhì)、氣虛質(zhì)三種體質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)，兩種偏頗體質(zhì)與平和質(zhì)相比，在糖代謝、脂代謝、能量代謝等多個(gè)方面存在差異[25]。

3.2 氣虛質(zhì)

明代醫(yī)家吳崑在《醫(yī)方考》中記載氣虛者常面色萎白、語言輕微、四肢無力、脈勢虛弱[26]。氣虛質(zhì)人群的乏力、懶言等表現(xiàn)則可能與血氨濃度過高、氧的產(chǎn)生和利用減少相關(guān)[24]。楊倩春[27]對350名社區(qū)老年人研究發(fā)現(xiàn)，?；拾彼?、心磷脂、鞘磷脂等是老年人氣虛質(zhì)的代謝標(biāo)志物。另一項(xiàng)針對北京市社區(qū)體檢人群的研究則發(fā)現(xiàn)，氣虛質(zhì)的生物標(biāo)記物包括葡萄糖、異亮氨酸、絲氨酸等[25]。通過對氣虛體質(zhì)患者用藥前后的代謝產(chǎn)物進(jìn)行分析，有助于發(fā)現(xiàn)特殊體質(zhì)的具體藥效作用靶點(diǎn)，明確藥物作用機(jī)制并科學(xué)地評(píng)價(jià)[28]。畢建璐[29]等人，在對氣虛質(zhì)患者以補(bǔ)中益氣丸干預(yù)治療后，利用NMR技術(shù)找到了干預(yù)組與對照組之間30個(gè)特異性代謝物，發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)可以改善氣虛質(zhì)患者的能量代謝異常。

3.3 陽虛質(zhì)

陽氣是維持人體功能和狀態(tài)的重要能量，明代溫補(bǔ)學(xué)派代表人物張介賓指出“稟賦素弱，多有陽衰陰盛者，此先天陽氣不足”[30]，認(rèn)為陽虛質(zhì)的產(chǎn)生與素體稟賦不足相關(guān)?！饵S帝內(nèi)經(jīng)》指出“陽虛則外寒”，陽虛質(zhì)人群常以面白、畏寒、肢冷為表現(xiàn)[23]，劉飛[31]發(fā)現(xiàn)陽虛質(zhì)人群血漿中的乳糖濃度低于平和質(zhì)人群，糖酵解不足、ATP產(chǎn)生減少引起能量代謝的異常。另外，陽虛質(zhì)還和亞健康狀態(tài)、內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病具有密切關(guān)系[32-33]。李英帥[34]等對陽虛質(zhì)人群的血清和尿液進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)肌酐、氧化三甲胺低于平和質(zhì)，而乳酸、檸檬酸、尿酸等則高于平和質(zhì)，且在能量代謝、糖代謝和脂代謝方面具有顯著差異。陽虛質(zhì)人群血漿中葡糖糖和N-乙酰糖蛋白濃度的變化，則提示糖代謝失調(diào)以及免疫功能紊亂[31]。另一項(xiàng)針對陽虛質(zhì)人群糞便的代謝組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，與正常人群相比陽虛質(zhì)人群總體代謝物含量降低，丁酸鹽、醋酸鹽對體質(zhì)學(xué)分類貢獻(xiàn)較大[35]。此外，他們還發(fā)現(xiàn)了腸道菌群群落發(fā)生變化，而代謝物水平變化與腸道菌群的關(guān)聯(lián)性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。借助超高效液相色譜-質(zhì)譜技術(shù)，Du[36]等人則發(fā)現(xiàn)3-氧代-4-6-二氫膽酸可能是陽虛質(zhì)腺瘤性結(jié)腸息肉患者的特征性代謝產(chǎn)物，具有潛在的診斷價(jià)值。

3.4 陰虛質(zhì)

《黃帝內(nèi)經(jīng)》認(rèn)為“陰虛則內(nèi)熱”，陰虛體質(zhì)者常有潮熱、盜汗、失眠等表現(xiàn)，且常形體消瘦，陰液虧少而失其濡養(yǎng)作用。李英帥[37]等運(yùn)用NMR技術(shù)對陰虛質(zhì)人群的尿液和血液樣本研究發(fā)現(xiàn)，與平和質(zhì)相比，肌酐、二甲胺、檸檬酸、乳酸、極低密度脂蛋白/低密度脂蛋白的含量降低，而甘氨酸、葡萄糖含量增多；與陽虛質(zhì)相比脂肪酸、不飽和脂肪酸含量明顯增多，在能量代謝方面均低于平和質(zhì)。陰虛質(zhì)和平和質(zhì)的差異性代謝物如亮氨酸、丙氨酸、精氨酸、β-葡萄糖、脂類等，主要與氨基酸代謝，脂肪代謝和糖類代謝相關(guān)，利用六味地黃丸可以改善陰虛質(zhì)患者的癥狀，并通過代謝物水平的變化反映出來[38]。

3.5 瘀血質(zhì)

瘀血體質(zhì)與先天遺傳和后天外感內(nèi)傷有關(guān)，具有血行不暢的傾向或病理基礎(chǔ)[39]。瘀血阻滯常導(dǎo)致血脈不通，可引起多種心系疾病的發(fā)生。瘀血的形成過程與色氨酸代謝，苯丙氨酸代謝，核黃素代謝等相關(guān)[40]。有研究證明冠心病心血瘀阻證與能量、糖類、脂類代謝相關(guān)[41]，乳酸、β-羥基丁酸等物質(zhì)在血漿中的含量上調(diào)[42]。對冠心病血瘀型患者的血漿代謝組學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，與正常人群相比十六碳二烯二酸、二十二碳五稀酸升高，且服用血府逐瘀湯可以提高十八烷酸、磷酸甘油的水平[43]。根據(jù)Yang[44]等人實(shí)驗(yàn)研究，與正常組相比瘀血大鼠血漿的乙酰膽堿、胞嘧啶和乙酰肉堿等21種代謝物明顯上調(diào)，吲哚丙烯酸等25種代謝產(chǎn)物下調(diào)。Shen[45]通過阿司匹林丁子香酚酯改善瘀血大鼠的癥狀，并將溶血磷脂酰膽堿、棕櫚酰肉堿和苯丙氨酸等代謝物調(diào)整至接近正常水平，證實(shí)了瘀血與甘油磷脂代謝密切相關(guān)。

3.6 痰濕質(zhì)

中醫(yī)認(rèn)為痰濕由水液停滯凝聚而成，《證治匯補(bǔ)》中提到“脾虛不運(yùn)清濁，停滯津液而痰生”，是人體代謝異常的表現(xiàn)。痰濕質(zhì)的生物標(biāo)記物包括瓜氨酸、二甲胺、?；撬帷幟仕岬萚25]。中醫(yī)認(rèn)為胖人多痰濕，近年來有較多關(guān)于痰濕質(zhì)與肥胖的研究。痰濕質(zhì)肥胖人群與正常人群相比，乳酸、脂蛋白、尿酸、膽堿、肉堿等代謝物存在差異[46-47]，而能量代謝、脂代謝恰恰會(huì)對體重和體型造成影響，提示痰濕質(zhì)可能是肥胖癥的易患體質(zhì)[48]。此外，徐曉薇[49]，耿彥婷[50]和張靜[51]的研究發(fā)現(xiàn)痰濕質(zhì)會(huì)增加脂代謝異常的風(fēng)險(xiǎn)，并且與高脂血癥緊密相關(guān)。

3.7 濕熱質(zhì)

濕熱質(zhì)以濕熱內(nèi)蘊(yùn)為主要特征，劉含[52]分析廣西地區(qū)的濕熱質(zhì)人群發(fā)現(xiàn)，喜食甘甜、運(yùn)動(dòng)和睡眠較少、嗜煙酒等因素對體質(zhì)形成影響較大。同時(shí)，濕熱體質(zhì)還是多種代謝性疾病的高危體質(zhì)[53]。陳樸[54]等人對84名志愿者的尿液進(jìn)行代謝組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)濕熱質(zhì)與平和質(zhì)相比主要差異性代謝物有精氨琥珀酸、肌酐、肌肽、丙酮酸等，氨基酸代謝等通路的紊亂最終導(dǎo)致了濕熱質(zhì)的形成。二妙丸作為清熱燥濕的經(jīng)典方劑，被證實(shí)可以用于改善濕熱體質(zhì)，恢復(fù)與平和質(zhì)相比升高的醛固酮、膽固醇、纈氨酸、亮氨酸等代謝物的血漿濃度水平[55]。

3.8 氣郁質(zhì)

當(dāng)今社會(huì)人們生活節(jié)奏快、生活壓力大，長期處于情志不暢、氣機(jī)郁滯的狀態(tài)容易導(dǎo)致氣郁質(zhì)的形成[23]。目前，尚無研究發(fā)現(xiàn)氣郁質(zhì)的特異性代謝物。但是，王偉明[56]等人利用肝氣郁結(jié)證大鼠，分析了尿液中的小分子內(nèi)源性代謝物，發(fā)現(xiàn)馬尿酸、α-酮戊二酸、檸檬酸的含量明顯升高。同時(shí)，肝氣郁結(jié)證大鼠在服用柴胡疏肝散后部分異常的代謝產(chǎn)物可以得到調(diào)控[57]。他們的實(shí)驗(yàn)從側(cè)面證明氣郁的形成有其內(nèi)在的生物學(xué)基礎(chǔ)，并且通過干預(yù)可以改善代謝譜的紊亂狀態(tài)。

3.9 特稟質(zhì)及兼挾體質(zhì)

特稟質(zhì)與某些過敏性疾病相關(guān)[58]，根據(jù)目前的研究發(fā)現(xiàn)來看，過敏反應(yīng)與多種氨基酸代謝、黃酮類化合物代謝、煙酸和煙酰胺代謝相關(guān)[59-60]。

兼挾體質(zhì)涵蓋范圍較廣，有學(xué)者提出了痰濕兼瘀血、痰濕兼氣虛陽虛等十種類型的兼挾體質(zhì)[61]。實(shí)際生活中，多種體質(zhì)并存的情況十分常見，甚至?xí)霈F(xiàn)三種以上體質(zhì)兼挾存在[62]，也從側(cè)面反映出個(gè)體間體質(zhì)差異及中醫(yī)體質(zhì)的多樣性。目前針對兼挾體質(zhì)的代謝組學(xué)研究還相對較少，復(fù)雜體質(zhì)對人體代謝的擾動(dòng)值得進(jìn)一步探討。

4 展望

中醫(yī)體質(zhì)研究，對于區(qū)分人群的生理病理特點(diǎn)、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估均具有指導(dǎo)意義。代謝組學(xué)契合中醫(yī)“整體觀”思維，在體質(zhì)研究方面表現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢。首先，不同體質(zhì)人群的代謝譜存在差異，從側(cè)面印證了中醫(yī)體質(zhì)劃分依據(jù)的科學(xué)性。其次，在廣泛的研究中發(fā)現(xiàn)了不同體質(zhì)的特異性代謝產(chǎn)物，可用于體質(zhì)的評(píng)估和分析。最后，不同體質(zhì)在氨基酸代謝、糖代謝、脂肪酸代謝等方面存在差異，為進(jìn)一步解釋體質(zhì)形成的復(fù)雜機(jī)理提供了思路，也為基于“體質(zhì)可調(diào)”理論制定具體干預(yù)方法提供指導(dǎo)。

但是，目前應(yīng)用代謝組學(xué)研究中醫(yī)體質(zhì)診斷還存在一定的局限性。例如，代謝組學(xué)方法對樣本的種類和要求要高，且實(shí)驗(yàn)周期長、費(fèi)用昂貴[63]，現(xiàn)有檢測技術(shù)無法覆蓋全部代謝物[64]，一定程度上制約了其在中醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用。基于代謝組學(xué)的中醫(yī)體質(zhì)學(xué)研究起步較晚，篩選出的特異性代謝物，對于臨床診斷和治療能否形成有效促進(jìn)還需進(jìn)一步研究探討。另外，中醫(yī)體質(zhì)學(xué)作為中醫(yī)學(xué)的組成部分，基于代謝組學(xué)進(jìn)行的研究相對較少，在代謝物篩選標(biāo)準(zhǔn)上尚未形成統(tǒng)一共識(shí)，代謝物及通路分析缺乏中醫(yī)理論支持，也是當(dāng)前遇到的突出問題。

隨著代謝組學(xué)的發(fā)展，精準(zhǔn)代謝組學(xué)、廣泛靶向代謝組學(xué)等新技術(shù)出現(xiàn)，代謝物標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫不斷更新，代謝物分析的覆蓋度和精準(zhǔn)度不斷提高，給中醫(yī)體質(zhì)學(xué)研究提供了新的方案。探尋多組學(xué)的聯(lián)合應(yīng)用，讓古老的中醫(yī)更具時(shí)代魅力，對中醫(yī)體質(zhì)學(xué)研究和中醫(yī)發(fā)展來說具有深遠(yuǎn)意義。代謝組學(xué)將在推動(dòng)中醫(yī)藥現(xiàn)代化和中醫(yī)文化傳播方面發(fā)揮更大的作用。同時(shí)，我們希望有越來越多的現(xiàn)代化分析和評(píng)價(jià)手段出現(xiàn)，更好地推動(dòng)中醫(yī)學(xué)走向世界，造福人類。