基于“證治代謝組學(xué)”假說探討中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的研究思路與實踐＊

王恒和，王苗森，呂雙宏，張寒芳，趙夢竹，占思穎

（1. 天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院 天津 300193；2. 南京醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院 南京 211166；3. 天津中醫(yī)藥大學(xué)研究生院 天津 300193）

中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究是中醫(yī)藥學(xué)現(xiàn)代研究的幾個關(guān)鍵問題之一[1]，亦是揭示中醫(yī)藥防病、治病和養(yǎng)生保健科學(xué)內(nèi)涵的重要瓶頸。然而，目前評價中藥（單體/復(fù)方）療效的指標(biāo)仍主要取決于患者的自報告和臨床醫(yī)生的主觀判斷而形成的經(jīng)驗總結(jié)，采用分子生物學(xué)的方法和部分生化指標(biāo)在簡單機制的藥理模型及分子水平探析中藥（單體/復(fù)方）的療效和作用機制，這對闡釋中藥（單體/復(fù)方）對疾病個體的整合調(diào)節(jié)作用（多靶點、整體性和動態(tài)性）尚缺乏令人信服的證據(jù)[2]。因此，應(yīng)當(dāng)遵循中醫(yī)藥學(xué)自身的發(fā)展規(guī)律，基于現(xiàn)代定性定量相結(jié)合的精確檢測手段與中藥（單體/復(fù)方）對疾病個體的整合調(diào)節(jié)作用特點，探尋可體現(xiàn)中藥（單體/復(fù)方）多靶點、整體性和動態(tài)性、揭示其藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的研究方法與技術(shù)[3]。

為此，本課題組提出了基于“證治代謝組學(xué)”假說[4]進行中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究的設(shè)想，本文就該研究思路的內(nèi)涵、提出的背景與依據(jù)、實踐的方式與可行性、創(chuàng)新與特色及其研究意義等方面進行介紹。

1 基于“證治代謝組學(xué)”假說探討中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究思路的內(nèi)涵及模式

1.1 研究思路的內(nèi)涵

“證治代謝組學(xué)”假說[4]指出，不同中醫(yī)證候存在著各自的代謝物組，即證相關(guān)代謝譜群和證相關(guān)生物標(biāo)志物。為此，本課題組提出了基于“證治代謝組學(xué)”假說探討中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究總體思路，其內(nèi)涵主要包括：①中藥（單體/復(fù)方）作用于機體后，可能通過調(diào)節(jié)多條代謝通路，以引起機體內(nèi)源性特異性代謝物組變化，產(chǎn)生特征性的代謝標(biāo)志物群和生物標(biāo)志物，使偏離正常的代謝網(wǎng)絡(luò)功能呈現(xiàn)修復(fù)的趨勢，從而改善其病理狀態(tài)；②這些特異性代謝標(biāo)志物群和生物標(biāo)志物可能是中藥（單體/復(fù)方）的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)所在，也是中藥（單體/復(fù)方）發(fā)揮防病治病和養(yǎng)生保健作用的部分內(nèi)源機制，亦可能是其對疾病個體整合調(diào)節(jié)作用的具體體現(xiàn)；③中藥（單體/復(fù)方）作用于機體產(chǎn)生的毒副作用也可能與這些特異性代謝標(biāo)志物群和生物標(biāo)志物有關(guān)。

1.2 研究總模式圖

如圖1所示。

圖1 研究總模式圖

2 基于“證治代謝組學(xué)”假說探討中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究思路提出的背景

利用代謝組學(xué)的方法研究中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及對疾病個體的整合調(diào)節(jié)作用是中醫(yī)藥現(xiàn)代研究的必然趨勢。21 世紀(jì)是一個信息爆炸的時代，科學(xué)技術(shù)突飛猛進，代謝組學(xué)（Metabonomics）作為系統(tǒng)生物學(xué)的重要分支也發(fā)展迅速，綜合性、集成性及整體性的系統(tǒng)生物學(xué)研究方法是其重要特點。這與傳統(tǒng)中醫(yī)藥學(xué)防病治病和養(yǎng)生保健的整體觀、系統(tǒng)觀是一致的，為“中藥（單體/復(fù)方）”藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究提供了借鑒和可能[4,5]。中藥（單體/復(fù)方）成分相對復(fù)雜，對機體產(chǎn)生的影響不會只體現(xiàn)在單一的某一靶點、某一組分或某一器官，其效用體現(xiàn)的是機體的整體變化，可以影響到機體的各個部分，也就影響到了機體的各個代謝組分。代謝組學(xué)強調(diào)把生物個體在一定生化和環(huán)境條件下的所有代謝物組分，通過整體分析方法對全部的這些小分子代謝物進行非靶向的定量測定；通過測定生物個體受刺激或干預(yù)后其代謝產(chǎn)物的變化或其隨時空的變化來研究該生物體代謝網(wǎng)絡(luò)在疾病和藥物作用下的變化[6-8]。代謝組學(xué)注重把人作為一個系統(tǒng)來研究，并且在方法學(xué)上具有無創(chuàng)、動態(tài)、接近生理狀態(tài)研究等特點，跟中藥（單體/復(fù)方）防病、治病具有多靶點、整體性和動態(tài)性的整合調(diào)節(jié)特點很相近，這為中藥（單體/復(fù)方）的現(xiàn)代研究帶來了曙光[9-11]。因此，應(yīng)用代謝組學(xué)的方法和技術(shù)研究中藥（單體/復(fù)方），一方面能相對全面地了解藥物在機體內(nèi)的代謝情況，利于探尋藥物的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機制；另一方面，又充分符合了中醫(yī)學(xué)整體觀，即中藥（單體/復(fù)方）對疾病個體整合調(diào)節(jié)的特點，這也許有望成為中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究的一個突破口。

3 基于“證治代謝組學(xué)”假說探討中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究思路提出的依據(jù)

3.1 理論依據(jù)

本課題組提出了“證治代謝組學(xué)”新假說[4]，其內(nèi)涵主要包括：①生物個體不同的生理和病理狀態(tài)存在不同的物質(zhì)代謝網(wǎng)絡(luò)特異性改變，并與中醫(yī)證候有關(guān)，即存在著“證相關(guān)代謝譜群”；②同一生理和病理狀態(tài)不同中醫(yī)證型間存在特征性代謝物組，即存在著“證相關(guān)生物標(biāo)志物”；③病理狀態(tài)下的代謝網(wǎng)絡(luò)功能存在偏離，而辨證論治后呈現(xiàn)修復(fù)的趨勢；④“證相關(guān)代謝譜群”和“證相關(guān)生物標(biāo)志物”可能與中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)、毒副作用及其對疾病個體的整合調(diào)節(jié)作用有關(guān)。該假說為中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究提供了重要的理論依據(jù)。

3.2 實踐依據(jù)

基于“證治代謝組學(xué)”假說探討中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究的相關(guān)工作積累為本研究思路奠定了重要的工作基礎(chǔ)。參照“證治代謝組學(xué)”假說理論，本課題組設(shè)計、完成了“心力衰竭氣陰兩虛證及生脈注射液干預(yù)的代謝組學(xué)研究”（國家自然基金，NO：90709037/C190103，2011年4月22 日國家自然科學(xué)基金委結(jié)題驗收，結(jié)題號：30007402-4060）發(fā)現(xiàn)：心衰患者的代謝網(wǎng)絡(luò)功能偏離正常，氣陰兩虛證存在特異的生物標(biāo)志物，生脈注射液干預(yù)后呈現(xiàn)代謝網(wǎng)絡(luò)修復(fù)的趨勢。2015年獲得了國家自然科學(xué)基金面上項目的資助，設(shè)計并完成了“基于代謝組學(xué)的冠心病生化代謝譜與其中醫(yī)證型的相關(guān)性研究”（NO：81573849，已結(jié)題），本課題組發(fā)現(xiàn)，與健康受試者相比，冠心病受試者唾液的顯著性差異代謝物有15種，尿液的顯著性差異代謝物有21種；冠心病心血瘀阻證與氣陰兩虛證患者唾液的顯著性差異代謝物有7 種，尿液的顯著性差異代謝物有6 種。這為進一步開展基于“證治代謝組學(xué)”假說的中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究提供了借鑒和可能。近年來，本課題組完成了國家自然科學(xué)基金“參麥注射液對心衰犬地高辛藥動學(xué)的影響及機制研究”（NO：30371752）、國家中管局“生脈注射液對心衰患者地戈辛血濃度影響機制研究”（NO：02-03ZP17）、天津市教委“參附注射液對心衰大鼠地高辛藥動學(xué)的影響”（NO：20030111）、“生脈注射液對心衰大鼠地高辛藥動學(xué)影響的實驗研究”（NO：020342）等各類基金課題多項，發(fā)表了相關(guān)研究成果[12-16]，并就冠心病中醫(yī)證候客觀化研究、六五一丸（651 丸）治療冠心病心絞痛的臨床療效[17-19]等問題進行了研究，在證候基礎(chǔ)、藥效/藥代和藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究方面積累了一定經(jīng)驗。

4 基于“證治代謝組學(xué)”假說探討中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究思路的實踐方式與可行性

以冠心病為研究載體、氣陰虛血瘀證為切入點、活血保心丸（651 丸）為干預(yù)措施，基于“證治代謝組學(xué)”假說理論，借鑒代謝組學(xué)的方法和相關(guān)技術(shù)進行中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究實踐是可行的。

4.1 代謝組學(xué)在冠心病證候基礎(chǔ)及其發(fā)病機制研究方面成果豐碩，為本研究思路的開展在方法學(xué)上奠定了堅實基礎(chǔ)

冠心病（Coronary heart disease，CHD）是冠狀動脈粥樣硬化、血管狹窄而致心肌缺血缺氧的一組臨床綜合征，同時亦是一種代謝紊亂性疾病，其病因主要涉及環(huán)境和遺傳因素，二者相互作用可能影響機體多種代謝網(wǎng)絡(luò)功能，進而引起血液、唾液和尿液等體液中各種代謝物含量的變化。因此，表征、辨識血液、唾液和尿液等體液的中代謝物及其水平變化有望詮釋疾病發(fā)生發(fā)展的病理生理學(xué)機制[20]。作為系統(tǒng)生物學(xué)重要分支的代謝組學(xué)是對生物個體（細(xì)胞、組織或器官）中全部分子量＜1000 Da 的代謝產(chǎn)物進行鑒定分析，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于心血管疾病研究。通過對CHD 患者及模型樣品中多種小分子物質(zhì)進行非靶向定性定量分析，探尋CHD 患者內(nèi)、外環(huán)境改變后其體內(nèi)代謝產(chǎn)物水平的變化特征，發(fā)現(xiàn)與疾病發(fā)生發(fā)展相關(guān)的標(biāo)志性代謝物組，有利于CHD的防治關(guān)口前移[21-23]。

近年來，有很多學(xué)者借助代謝組學(xué)技術(shù)對CHD 做了相關(guān)的研究，并發(fā)現(xiàn)了潛在的CHD 相關(guān)代謝標(biāo)志物群，如氨基酸代謝異常，膽堿代謝異常，磷脂代謝異常以及與CHD 相關(guān)的其他代謝標(biāo)志物。在CHD 氣虛證、血瘀證和氣陰兩虛證領(lǐng)域，已有大量的研究，為本研究思路的實踐奠定了重要的方法學(xué)基礎(chǔ)。代表性研究有：史琦等人利用代謝組學(xué)技術(shù)篩選出氣虛證的特征性代謝產(chǎn)物包括乙酞補氨酸、賴氨酸、纈氨酸和肉堿[24]，纈氨酸和丙酮有可能作為CHD 血瘀證的特異代謝產(chǎn)物[22]。新近有學(xué)者開展了一些基于核磁共振技術(shù)的CHD 血瘀證和氣陰兩虛證動物模型的代謝組學(xué)研究[25-26]表明，CHD 不同中醫(yī)證型與代謝物組譜存在一定的相關(guān)性。而對于CHD 氣陰虛血瘀證復(fù)合證型的研究則相對較少，目前僅見于華何與等團隊的研究[27-28]。該團隊對CHD心血瘀阻、氣滯血瘀、氣虛血瘀三種證型進行代謝組學(xué)研究，結(jié)果表明氣虛血瘀證患者血漿代謝產(chǎn)物較心血瘀阻證和氣滯血瘀證差異顯著，但心血瘀阻與氣滯血瘀兩證型組間無明顯差異；同時，發(fā)現(xiàn)CHD 不穩(wěn)定性心絞痛痰濁痹阻證與氣虛血瘀證患者血清代謝物組及其水平有明顯不同，兩證型組間的存在各自的特異性代謝標(biāo)志物，能輔助區(qū)分上述兩種證型[29-31]。

4.2 活血保心丸作為益氣養(yǎng)陰活血的中藥復(fù)方制劑，治療CHD 的臨床療效確切，開展其藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究具有重要意義

CHD 屬醫(yī)學(xué)“胸痹”“心悸”“心痛”等范疇，病機以“陽微陰弦”為統(tǒng)領(lǐng)，證屬本虛標(biāo)實；本虛以氣虛、陰虛、陽虛為主，標(biāo)實以痰飲、血瘀以及寒凝為要[17]。心之氣虛陰虛是CHD 發(fā)病的病機關(guān)鍵，而血瘀、痰飲是其重要的病理基礎(chǔ)；氣陰虛血瘀為最突出的病理改變，這與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的認(rèn)識是相符的[17]。國內(nèi)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，氣陰虛血瘀是CHD 的主要病機[32]，氣虛、陰虛、血瘀則為CHD 最常見的證素[33]，其中醫(yī)證型以氣陰虛血瘀型最為多見[34，35]。新近幾年的研究顯示，運用益氣養(yǎng)陰活血治法防治CHD 獲得了較為滿意的臨床療效，相應(yīng)的對其物質(zhì)基礎(chǔ)研究與內(nèi)源機制探討已成為備受關(guān)注的重大課題[36，37]。

活血保心丸又名六五一丸（651 丸），是我院結(jié)合冠心病的病機特點創(chuàng)制的用于慢性穩(wěn)定性心絞痛治療的院內(nèi)制劑，功擅益氣養(yǎng)陰，活血通脈[17]，臨床已運用六十載，療效確切，但目前有關(guān)其藥效/物質(zhì)基礎(chǔ)研究甚少。本課題組前期臨床研究[17]顯示，活血保心丸可明顯改善CHD 氣陰虛血瘀型患者的臨床癥狀，提高運動耐力和生活質(zhì)量，近遠(yuǎn)期療效均較好[17]。藥理研究表明，活血保心丸中黨參、麥冬、五味子、雞血藤等主要藥味可擴張冠狀動脈、降低心肌氧耗、調(diào)節(jié)血壓、血脂、血糖和改善血液流變學(xué)等，這或許是活血保心丸防治冠心病的某些藥效機制[16，17]。然而，就益氣養(yǎng)陰活血復(fù)方活血保心丸對CHD 氣陰虛血瘀證心肌血供的具體影響以及其改善心肌血供的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究，目前還未見報道。本課題組認(rèn)為，活血保心丸作用于機體后，可能通過調(diào)節(jié)多條代謝通路，以引起機體內(nèi)源性特異性代謝物組變化，產(chǎn)生特征性的代謝標(biāo)志物群，從而改善心肌缺血缺氧狀態(tài)，使偏離正常的代謝網(wǎng)絡(luò)功能呈現(xiàn)修復(fù)的趨勢。因此，在“沒有全民健康就沒有全面小康”的新時代，加強對中藥優(yōu)勢品種的保護和優(yōu)秀院內(nèi)制劑的二次開發(fā)，惠及眾多百姓，利用代謝組學(xué)的方法和技術(shù)開展中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究就顯得尤為重要。

4.3 以“證治代謝組學(xué)”假說為指導(dǎo)，采用“病-證結(jié)合”研究模式，以CHD 為研究載體，借鑒代謝組學(xué)方法有望發(fā)現(xiàn)活血保心丸治療CHD的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)

氣陰虛血瘀證是臨床上CHD 最常見的和最具代表性的證候類型[32-33]，比較適合選擇作為研究切入點。以本課題組提出的“證治代謝組學(xué)”新假說[4]為指導(dǎo)，采用“病-證結(jié)合”研究模式，以CHD 為研究載體、“氣陰虛血瘀證”為切入點、活血保心丸為干預(yù)措施，并設(shè)益心舒膠囊（主治氣陰兩虛血瘀型CHD）為陽性對照，在前期“基于代謝組學(xué)的冠心病生化代謝譜與其中醫(yī)證型的相關(guān)性研究”（國家自然基金，NO：81573849）基礎(chǔ)上，借鑒代謝組學(xué)方法探討活血保心丸對CHD（胸痹心痛）氣陰虛血瘀證小型豬模型心肌血供影響及其可能的機制；并利用液相色譜質(zhì)譜（LC-MS）聯(lián)用等現(xiàn)代分析技術(shù)分析活血保心丸干預(yù)前后小型豬的血清和尿液，通過模式識別等方法進行聚類分析和生物標(biāo)志物分離、鑒定，以期找到特定的代謝標(biāo)志物群，探尋小型豬經(jīng)活血保心丸干預(yù)前后與心肌血供機制相關(guān)的小分子代謝物變化規(guī)律和代謝途徑，考察具有益氣養(yǎng)陰活血作用中藥復(fù)方活血保心丸對CHD 氣陰虛血瘀證小型豬偏離正常的代謝網(wǎng)絡(luò)功能的修復(fù)作用，以闡明其改善CHD 心肌血供的某些內(nèi)源機制，有望發(fā)現(xiàn)活血保心丸這一優(yōu)秀院內(nèi)制劑治療CHD 的部分藥效物質(zhì)基礎(chǔ)。

5 基于“證治代謝組學(xué)”假說探討中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究思路的創(chuàng)新特色與意義

5.1 創(chuàng)新與特色

“證”和“證候”是疾病發(fā)生、發(fā)展某一階段的病理概括，很可能是機體受內(nèi)外環(huán)境等各種因素擾動后代謝網(wǎng)絡(luò)功能發(fā)生特異性改變的一種病理狀態(tài)；不同的證候類型可能代表著機體多條代謝通路的異常；采用中藥（單體/復(fù)方）辨證論治后其偏離正常的代謝網(wǎng)絡(luò)功能呈現(xiàn)回歸趨勢?；诖?，筆者提出了中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究的總體思路和具體的實施模式，其創(chuàng)新在于：①總體思路注重系統(tǒng)生物學(xué)的方法及技術(shù)和傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)理論的交叉與融合，開啟了中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)現(xiàn)代研究的新模式。②以課題組提出的“證治代謝組學(xué)”假說理論為指導(dǎo)，借鑒代謝組學(xué)的方法與技術(shù)，結(jié)合中藥防病治病整體性、多靶點和動態(tài)性的整合調(diào)節(jié)特點，以CHD 為研究載體，以氣陰虛血瘀證為切入點，探討了中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究的思路與方法。③該研究思路著眼于從系統(tǒng)生物學(xué)角度發(fā)現(xiàn)中藥（單體和復(fù)方）的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)，闡釋中藥尤其是復(fù)方“方證相應(yīng)”的科學(xué)內(nèi)涵，是具有理論創(chuàng)新和方法創(chuàng)新的探索性工作。

5.2 研究意義

中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究已成為當(dāng)今備受關(guān)注的熱點和難點課題。中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究是中醫(yī)藥現(xiàn)代化、產(chǎn)業(yè)化和國際化的前提和基礎(chǔ)，也是促進中醫(yī)藥向“一帶一路”沿線國家傳播和發(fā)展的關(guān)鍵所在[38]，更是在構(gòu)建“人類命運共同體”和“人類衛(wèi)生健康共同體”的大背景下中醫(yī)藥走出去得到國際醫(yī)學(xué)界廣泛認(rèn)同的重要途徑和必然要求。綜上，基于“證治代謝組學(xué)”開展中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究的思路具有重要的理論價值（學(xué)術(shù)價值）和實踐價值，研究意義重大。相信在代謝組學(xué)等諸多學(xué)科技術(shù)的支持以及既往學(xué)者相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)之上，以“證治代謝組學(xué)”新假說為指導(dǎo)，采用“病-證結(jié)合”研究模式，開展中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究是切實可行和必要的。這將為研究中藥（單體/復(fù)方）藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及其對疾病個體的整合調(diào)節(jié)作用提供新的思路，有助于推動中藥（單體/復(fù)方）現(xiàn)代化研究的步伐；亦可為中醫(yī)證候基礎(chǔ)研究的客觀化與規(guī)范化提供參考。