代謝組學(xué)應(yīng)用于冠心病中醫(yī)辨證分型的研究進(jìn)展?

李 靜 李 亮 楊 萍 吳華英 袁志鷹 鐘森杰 黃惠勇△

（1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)，湖南 長沙 410208；2.湖南省第二人民醫(yī)院，湖南 長沙 410007；3.湖南中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)診斷研究所，湖南 長沙 410208）

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病簡稱冠心病，也被稱為缺血性心臟病，是指由于冠狀動脈粥樣硬化使管腔狹窄、痙攣或阻塞導(dǎo)致心肌缺血、缺氧或壞死而引發(fā)一系列臨床表現(xiàn)的疾病［1］。冠心病是導(dǎo)致世界人口死亡的最大原因，且死亡率不斷上升［2］。代謝組學(xué)是繼基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)之后發(fā)展的一種新的組學(xué)方法，致力于研究細(xì)胞、組織或生物體受外部刺激后所產(chǎn)生的內(nèi)源性代謝產(chǎn)物，對生物體內(nèi)的小分子代謝化合物進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，尋找代謝化合物與生理病理變化之間的相對應(yīng)關(guān)系［3-4］，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于藥學(xué)、醫(yī)學(xué)及生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域［5］。代謝組學(xué)的角度為冠心病診斷、治療提供了新思路。代謝組學(xué)研究將整體與微觀研究相結(jié)合，其研究疾病的原理與中醫(yī)診斷疾病的原理有較高的趨同性，使得代謝組學(xué)研究可作為研究冠心病中醫(yī)證型本質(zhì)的出發(fā)點和切入點［6-7］。因此，本文就代謝組學(xué)在冠心病中醫(yī)辨證分型的研究進(jìn)展進(jìn)行概述。

1 代謝組學(xué)在冠心病診斷中的應(yīng)用

冠心病病理過程中伴隨著心肌缺血缺氧，心臟內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失衡，必定引起某些代謝產(chǎn)物的變化。冠狀動脈粥樣硬化性是冠心病的主要基礎(chǔ)病因［8］，有研究表明冠狀動脈粥樣硬化可引起的脂肪酸代謝改變，棕櫚酸鹽、軟脂酸鹽可作為冠狀動脈粥樣硬化臨床診斷的標(biāo)記物［9］。有研究學(xué)者通過核磁共振代謝組學(xué)觀察金黃地鼠動脈粥樣硬化模型中的代謝產(chǎn)物改變［10］，結(jié)果表明在動脈粥樣硬化過程中糖代謝、脂質(zhì)代謝、氨基酸代謝等均發(fā)生變化，炎癥和氧化反應(yīng)均出現(xiàn)。目前對氧化三甲胺的研究較多，且認(rèn)為是預(yù)測冠狀動脈粥樣硬化的潛在生物標(biāo)志物［11］。心肌缺血是冠心病重要的病理基礎(chǔ)，導(dǎo)致心臟的供氧減少，心肌能量代謝異常。Fan等［12］認(rèn)為冠心病發(fā)病可能與全身代謝紊亂有關(guān)，發(fā)現(xiàn)磷脂分解代謝和三羧酸循環(huán)減少，氨基酸代謝和短鏈?；憠A酯酶增加，原代膽汁酸生物合成下降。Shah等［13］認(rèn)為冠心病的發(fā)生與氨基酸支鏈和尿素循環(huán)代謝紊亂相關(guān)，并認(rèn)為冠脈造影確診冠心病患者與正常者可通過代謝組學(xué)方法進(jìn)行辨別，可成為預(yù)測早期冠心病發(fā)生的標(biāo)志之一。

現(xiàn)階段的研究結(jié)果表明，冠心病的病理過程中伴隨著內(nèi)源性代謝功能的失衡，并呈現(xiàn)出多層次、多方位的代謝產(chǎn)物水平紊亂，這些潛在的生物標(biāo)志物可反映出與冠心病病理相對應(yīng)的代謝網(wǎng)絡(luò)發(fā)生異常后物質(zhì)與功能的改變，有望成為冠心病診斷的生物學(xué)依據(jù)。

2 代謝組學(xué)在冠心病中醫(yī)辨證分型的研究概況

冠心病歸屬中醫(yī)學(xué)“胸痹”“真心痛”等范疇，以胸部悶痛，甚則胸痛徹背，喘息不得臥為主癥。《金匱要略·胸痹心痛短氣病脈證治》記載“夫脈當(dāng)取太過不及，陽微陰弦，即胸痹而痛”，以“陽微陰弦”為基本病機，是本虛標(biāo)實之證，本虛為氣、血、陰、陽虧虛，心脈失養(yǎng)，標(biāo)實為寒凝、氣滯、血瘀、痰濁等痹阻胸陽、阻滯心脈。常見類型有心血瘀阻證、氣滯血瘀證、寒凝心脈證、痰濁閉阻證、氣虛血瘀證、氣陰兩虛證、心腎陰虛證等［14］。

2.1 心血瘀阻證 簡維雄等［15-16］運用GC/MS技術(shù)對冠心病患者心血瘀阻證、非心血瘀阻證及健康對照者的尿液及血漿進(jìn)行分析，尿液代謝產(chǎn)物譜是葡萄糖、甘油、油酸酰胺、丙酮，血漿代謝化合物是花生四烯酸、乳酸、尿素、硬脂酸、檸檬酸、油酸、丙氨、β-羥基丁酸等。牟菲等［17］對冠心病心血瘀阻證大鼠血清進(jìn)行代謝組學(xué)分析，實驗結(jié)果乳酸、3-羥基丁酸、磷酸、棕櫚油酸、十七酸、硬脂酸及花生四烯酸含量升高，蘋果酸、肌酸、苯丙氨酸、檸檬酸、延胡索酸、谷氨酰胺及亞油酸含量降低。Zhao等［18］利用核磁共振技術(shù)對冠心病血瘀證患者血漿進(jìn)行分析，檢測出膽堿，β-葡萄糖，α-葡萄糖和酪氨酸等潛在生物標(biāo)志物。Wang［19］利用GC/MS技術(shù)檢測出環(huán)腺苷酸、丙氨酸、氨基己酸、亞麻酸等冠心病血瘀證相關(guān)特征性代謝產(chǎn)物。以上研究結(jié)果表明，代謝產(chǎn)物存在一定的共性，認(rèn)為氨基酸類、脂肪酸、有機酸、糖類、脂類、能量等多層次的代謝途徑紊亂是冠心病血瘀證形成的重要因素。

2.2 氣滯血瘀證 朱明丹等［20］應(yīng)用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC/MS）技術(shù)分析，發(fā)現(xiàn)葡萄糖、花生四烯酸、亞油酸含量在冠心病氣滯血瘀證組明顯增高，由于冠心病氣滯血瘀證心肌組織持續(xù)缺血、疼痛，刺激腎上腺皮質(zhì)和交感神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致糖皮質(zhì)激素和兒茶酚胺上升，分解代謝亢進(jìn)，脂肪，糖原分解速度的加快，使得糖類、脂肪類代謝產(chǎn)物在冠心病氣滯血瘀證有明顯上調(diào)。華何與等［21］利用氫核磁共振技術(shù)檢測得出丙氨酸、高密度脂蛋白、不飽和脂肪酸、瓜氨酸、精氨酸、脯氨酸代謝產(chǎn)物在冠心病氣滯血瘀證含量明顯。徐利云［22］以冠心病氣滯血瘀證大鼠為研究對象，運用UPLC-QTOF/MS技術(shù)對測出半胱氨酸、蛋氨酸、色氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝化合物紊亂。綜上所示，冠心病氣滯血瘀證代組學(xué)存在能量代謝、脂質(zhì)代謝、糖代謝、氨基酸的代謝障礙。

2.3 痰濁閉阻證 張紅栓等［23-24］采用氫核磁共振技術(shù)的方法，對冠心病痰濁閉阻（痰濁證）患者血漿和尿液樣本進(jìn)行代謝組學(xué)檢測，發(fā)現(xiàn)血漿代謝物中乳酸、低密度脂蛋白、極低密度脂蛋白、脂類化合物、酮體、葡萄糖、半乳糖、N-乙酰糖蛋白、天門冬氨酸等含量較高。尿液中檸檬酸、α-酮戊二酸、順式-烏頭酸、葡萄糖、3-羥基丁酸、丙酮、酪氨酸、肌酐、氧化三甲胺等含量較高。華何與等［25］研究出冠心病痰濁痹阻證（痰濁閉阻證）存在代謝差異物，乳酸、葡萄糖、半乳糖、N-乙酰糖蛋白、低密度脂蛋白、酮體、天門冬氨酸、脯氨酸等成分的含量發(fā)生變化。程鵬等［26］利用GC/MS技術(shù)對冠心病痰濁閉阻證（痰濁證）患者血清分析，發(fā)現(xiàn)絲氨酸和2-羥丙酸差異化合物為潛在生物標(biāo)志物。鹿小燕等［27］研究冠心病痰濁閉阻證（痰濁證）患者血清代謝產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)特性差異代謝物蘋果酸、琥珀酸、果糖、葡萄糖、甘氨酸、丙氨酸和棕櫚烯酸。以上代謝化合物研究表明，冠心病痰濁閉阻證存在三羧酸循環(huán)的能量代謝、葡萄糖、磷脂、氨基酸、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)代謝異常。

2.4 氣虛血瘀證 王勇等［28］通過制備冠心病慢性心肌缺血小型豬模型，分析冠心病心肌缺血氣虛血瘀證模型組與假手術(shù)組血漿的代謝物變化，結(jié)合GC-MS檢測技術(shù)與主成分分析，檸檬酸、葡萄糖、硬脂酸、醋酸、棕櫚酸、甘油等代謝產(chǎn)物表達(dá)紊亂，有望成為冠心病氣虛血瘀證臨床診療重要的參考指標(biāo)。華何與等［25］利用氫核磁共振技術(shù)對冠心病氣虛血瘀證患者血漿進(jìn)行分析，結(jié)果顯示檸檬酸、高密度脂蛋白、不飽和脂肪酸、氧化三甲胺含量明顯增高，其中氧化三甲胺反映腎臟功能的生物標(biāo)志物，提示冠心病氣虛血瘀證的腎功能發(fā)生變化。徐利云［22］以冠心病氣虛血瘀證大鼠為研究對象，運用UPLC-Q-TOF/MS技術(shù)對測出花生四烯酸、脂肪酸、維生素B6、脂肪酸β氧化代謝是冠心病氣虛血瘀證代謝紊亂的主要途徑，推測可能與冠心病氣虛血瘀證相關(guān)，為探討冠心病中醫(yī)證候本質(zhì)及臨床用藥提供思路。

2.5 氣陰兩虛證 李宜［29］運用氫核磁共振檢測冠心病氣陰兩虛證患者血清，與健康體檢者對比，測出差異代謝物丙氨酸、乳酸、葡萄糖、p-葡萄糖、不飽和脂肪酸、高密度脂蛋白含量上升。王廣基等［30］采用GC/MS測定技術(shù)，研究冠心病氣陰兩虛證患者與健康對照組的血漿樣本進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示琥珀酸、門冬氨酸、3-羥基丁酸、油酸、軟脂酸、硬脂酸、脯氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸顯著高于健康對照組。朱明丹等［25］分析冠心病氣陰兩虛證及正常組血漿中的內(nèi)源性小分子代謝物，代謝差異物苯丙氨酸、高絲氨酸、葡萄糖、甘氨酸、磷酸肌酸含量降低，說明氨基酸代謝下調(diào)和能量代謝障礙可能是冠心病氣陰兩虛證潛在的生物標(biāo)志物。程鵬等［26］利用GC/MS技術(shù)對冠心病痰濁閉阻證（痰濁證）患者血清分析，發(fā)現(xiàn)絲氨酸和2-羥丙酸差異化合物為潛在生物標(biāo)志物。以上研究結(jié)果顯示，能量代謝、氨基酸代謝、核苷酸代謝紊亂與冠心病氣陰兩虛證相關(guān)。

3 結(jié)語

代謝組學(xué)研究對冠心病的診斷、辨證和治療有重要的指導(dǎo)意義，具有廣闊的發(fā)展前景?？v觀現(xiàn)階段的研究結(jié)果，所篩選的與冠心病有關(guān)的代謝標(biāo)志物較為繁雜，但依然能從代謝途徑中管窺出一些共性之處，即冠心病的病理機制涉及脂代謝、糖代謝、能量代謝、氨基酸代謝等多個層面。其中脂代謝紊亂是冠心病的主要代謝表征，體現(xiàn)為脂肪酸類、酯類、脂蛋白等物質(zhì)的紊亂，現(xiàn)有的研究結(jié)果亦表明脂質(zhì)代謝通過受損部位侵入動脈內(nèi)膜及中層使其沉積，是動脈粥樣硬化的促發(fā)因素［31］。冠心病患者存在心肌缺血缺氧，導(dǎo)致心肌磷酸激酶的減少和延遲線粒體損傷，促使葡萄糖的急劇消耗，因此糖代謝的紊亂是冠心病基礎(chǔ)產(chǎn)物［32］。正常成人心臟能量代謝來源所需葡萄糖，心肌缺血缺氧需消耗大量葡萄糖能量，導(dǎo)致心肌能量代謝障礙，為冠狀動脈粥樣硬化提供必要條件［33］。氨基酸是重要的心臟酶底物，心肌缺血缺氧時，三羧酸循環(huán)中間代謝產(chǎn)物減少，因此冠心病患者存在氨基酸代謝途徑紊亂［34］。

目前冠心病代謝組學(xué)研究還存在一些不足之處。一方面，代謝組學(xué)技術(shù)的研究對象并不統(tǒng)一，包括人體與動物模型、體液與組織等，受不同生理、病理因素的擾動，代謝圖譜的分析可能發(fā)生變化。另一方面，冠心病動物模型的造模方法較多，如高脂飲食誘導(dǎo)、冠狀動脈結(jié)扎等，不同造模方法必然對生物體的代謝產(chǎn)物產(chǎn)生不同影響，使各研究結(jié)果間難以相互對比。冠心病代謝組學(xué)缺乏大樣本的研究，導(dǎo)致結(jié)果數(shù)據(jù)的真實性和可重復(fù)性不高，尚未能篩選出可明確用于診斷的代謝標(biāo)志物。由于部分代謝產(chǎn)物、圖譜數(shù)據(jù)庫的信息仍未完全明確，生物標(biāo)志物的結(jié)構(gòu)鑒定仍是難點。因此，制訂統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、探索穩(wěn)定可靠的冠心病模型制備方法、籌備代謝組學(xué)數(shù)據(jù)庫的完善等措施，是今后該研究領(lǐng)域的發(fā)展重點。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，業(yè)界對冠心病研究將不斷地深入，以此為中醫(yī)藥治療冠心病的作用機制和新靶點提供新方法，從而為人類的健康做出重大的貢獻(xiàn)。