基于系統(tǒng)生物學組學技術的中醫(yī)藥防治高血壓研究進展

錢麗超 任帥 陳莉 駱天炯

系統(tǒng)生物學相關研究近些年來發(fā)展迅速，系統(tǒng)生物學主要包括基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學等現(xiàn)代技術，是一門研究生物系統(tǒng)中基因、蛋白質(zhì)、代謝物等全部組成成分的構成和相互之間關系的綜合學科[1-3]。祖國傳統(tǒng)醫(yī)學通常注重強調(diào)整體觀念和辨證論治，其理念在一定程度上與系統(tǒng)生物學的整體思想有一些共通之處[4]。系統(tǒng)生物學為中西醫(yī)更好地結(jié)合提出了一個可行的重要思路，為祖國傳統(tǒng)醫(yī)學的微觀化、可視化、客觀化指出了一個可行的方向，可以全面地動態(tài)觀察疾病及藥物干預的整個過程，近年來系統(tǒng)生物學與祖國傳統(tǒng)醫(yī)學方面的相關研究取得了一定進展，但仍有較大的研究空間，如何更好地將系統(tǒng)生物學與中醫(yī)學理論結(jié)合在一起是我們今后臨床和科研需要深入思考的一個方向[5,6]。高血壓病是全球死亡的主要風險因素，其發(fā)病率高、并發(fā)癥較多、知曉率較低、治療和控制率均較有限，高血壓病長期以來都是困擾全球患者的常見病之一。目前現(xiàn)代醫(yī)學在控制血壓方面有一定療效，但有部分患者血壓仍控制不住，且有一些患者用藥后不良反應和并發(fā)癥明顯，而祖國傳統(tǒng)醫(yī)學在高血壓病及其并發(fā)癥防治方面取得很好的效果，且歷史悠久，不良反應較少，在臨床上運用廣泛、療效突出。但由于祖國醫(yī)學的特點是大多運用中藥復方治療高血壓及其并發(fā)癥，而中醫(yī)復方存在多成分、多靶點、多通路等特點，因此其原理和內(nèi)在特有療效靶點一直以來較難明確，較難受到國際社會的廣泛接受和認可。運用現(xiàn)代藥理學研究其獨特理論的機制目前還不夠深入，而恰巧系統(tǒng)生物學也具有多內(nèi)容、多途徑、多方法、多成分等特點，是一門強調(diào)和關注整體的綜合學科，系統(tǒng)生物學的內(nèi)在理論與祖國傳統(tǒng)醫(yī)學中藥復方的多成分、多靶點、多通路等具有一定的共通性與相似性，因此進一步深入探討系統(tǒng)生物學與中醫(yī)藥防治高血壓病及其并發(fā)癥的相關性有重要意義。近年來，基于系統(tǒng)生物學防治高血壓的現(xiàn)代醫(yī)學方面的研究發(fā)展迅速，為中醫(yī)藥基于系統(tǒng)生物學防治高血壓病及其并發(fā)癥提供了很好的參考和基礎，為中西醫(yī)結(jié)合防治高血壓提供全新的重要思路和思維方向。

1 基因組學與高血壓

基因組學是系統(tǒng)生物學的重要組成部分，其主要研究內(nèi)容是基因的組成、結(jié)構與功能，具體包括基因組測序、基于單核苷酸多態(tài)性的基因分型、表觀基因組學等技術[7]。近年來，基因組學與高血壓相關的研究越來越多，通過基因組學方法深入中醫(yī)藥防治高血壓病的研究也應運而生，越發(fā)深入。

目前，高血壓基因組學研究已經(jīng)成一大為研究熱點，越來越多的專家及學者認識到基因組學與高血壓的密切關聯(lián)，現(xiàn)代醫(yī)學在高血壓基因組學領域已取得較多發(fā)現(xiàn)與成績[8-12]。Mo等[9]研究發(fā)現(xiàn)在中國漢族人群中，rs10224002與外周血中PRKAG2基因表達密切相關，與對照組相比，PRKAG2在高血壓患者中明顯表達，該結(jié)果提示，在中國漢族人群中，單核苷酸多態(tài)性rs10224002可能與高血壓有密切關系。近幾年來，全基因組關聯(lián)研究(GWAS)規(guī)模也在不斷擴大，進一步的基因位點鑒定在高血壓研究中不斷被重視?；蚪M學在發(fā)現(xiàn)潛在藥物靶點、風險分層和基因治療方面的研究不斷深入，基因組學在藥物風險評分、藥物選擇和藥物遺傳學等方面不斷表現(xiàn)出其特有的優(yōu)勢，近年來，對表觀基因組關聯(lián)分析(EWAS)的研究越來越多[10]，EWAS結(jié)合基因表達分析已鑒定出6個基因(TSPAN2、SLC7A11、UNC93B1、CPT1A、PTMS和 LPCAT3)存在著甲基化，和高血壓密切相關。

葛麗等[11]研究發(fā)現(xiàn)新疆地區(qū)哈薩克族人群的RASS基因多態(tài)性與其高血壓患病率密切相關，結(jié)果表明新疆地區(qū)哈族人群的I及D基因可能是其高血壓病的重要危險因素，此外，此次研究發(fā)現(xiàn)漢族RASS基因多態(tài)性可能與高血壓腎損害的發(fā)生有重要聯(lián)系。另外，相關研究探討了中國慢性腎臟病(CKD)患者非肌肉肌球蛋白重鏈9(MYH9)基因多態(tài)性與高血壓的相關性，結(jié)果表明MYH9的rs3752462多態(tài)性與慢性腎病患者的高收縮壓風險密切關聯(lián)，顯性模型中的T等位基因與高收縮壓風險密切相關[12]。隨著基因組學在高血壓病及其并發(fā)癥領域的不斷深入滲透，近年來，中醫(yī)藥在高血壓基因組學方面的研究也應運而生，近年來，多項研究結(jié)果表明高血壓的藥物治療效果與基因密切相關[10-12]。目前筆者發(fā)現(xiàn)中醫(yī)藥治療高血壓及其并發(fā)癥在基因組學方面的研究相對較少，更多地運用于明確高血壓中醫(yī)證候類型方面的研究，使高血壓中醫(yī)證候類型可視化、微觀化、標準化，基因組學技術可以為中醫(yī)藥防治高血壓病、觀察中醫(yī)藥治療高血壓病及其并發(fā)癥療效方面做出自己的一份貢獻。

2 蛋白質(zhì)組學與高血壓

蛋白質(zhì)組學是系統(tǒng)生物學的重要組成之一，術語蛋白質(zhì)組學是馬克·威爾金斯于1994年首次提出的研究有機體的特定時間的蛋白質(zhì)組。蛋白質(zhì)組學主要致力于研究細胞內(nèi)生命過程中動態(tài)變化的蛋白質(zhì)組成、表達水平、修飾狀況、蛋白質(zhì)之間以及蛋白質(zhì)與其它生物分子之間的相互作用，越來越多的研究表明蛋白質(zhì)組學與高血壓病密切相關[13，14]。

近年來，蛋白質(zhì)組學與高血壓病及其并發(fā)癥的研究逐漸深入，越來越多的學者認識到蛋白質(zhì)組學在高血壓病中的重要作用。Lee等[15]的研究報道了運用2D凝膠電泳和MALDI-TOF/TOF-MS/MS法研究自發(fā)性高血壓大鼠和Wistar-Kyoto大鼠蛋白表達譜，確認了7個在2種大鼠細胞間差異表達的蛋白質(zhì)。這種差異與二氫生物蝶啶還原酶表達減少和四氫生物蝶呤再生及血管氧化應激形成密切相關[16]。Hatzioanou等[17]通過研究發(fā)現(xiàn)氯離子胞內(nèi)通道蛋白4(CLIC4)在高血壓早期的近端小管過度表達，表明CLIC4可能是一個有用的高血壓腎硬化早期檢測腎小管變化的標志物。胡小勤等[18]研究發(fā)現(xiàn)高血壓氣虛血瘀證和肝陽上亢證患者存在差異蛋白點，蛋白質(zhì)組學可以使高血壓證候類型辨證更加可視化、客觀化、微觀化，為高血壓的中醫(yī)辨證的客觀性提供一個切實可行的新思路。褚瑜光等[19]研究發(fā)現(xiàn)高血壓痰濕壅盛證患者蛋白質(zhì)組學有其特異性。楊波等[20]研究發(fā)現(xiàn)高血壓腦出血肝陽化風證及陰虛風動證患者存在蛋白質(zhì)差異表達；通過質(zhì)譜發(fā)現(xiàn)肌動蛋白、假想蛋白、纖維蛋白原α鏈前體是高血壓腦出血肝陽化風證及陰虛風動證的3個差異表達蛋白；與對照組相比，腦出血肝陽化風證組、陰虛風動證組的肌動蛋白表達減少，肌動蛋白在肝陽化風組較陰虛風動證組升高；腦出血肝陽化風證組中纖維蛋白原α鏈前體表達增多，高血壓腦出血陰虛風動證組纖維蛋白原α鏈前體表達降低。馮昱斌[21]研究發(fā)現(xiàn)，潛陽育陰顆粒可有效抑制SHR大鼠腎組織P-ERK、P-JNK、P-P38蛋白表達，該含藥血清能有效抑制AngⅡ誘導HMCs的細胞増殖，并可能存在劑量依賴性。前述各種研究揭示了蛋白質(zhì)組學在中醫(yī)藥防治高血壓中已有一定進展，但仍很大進步空間。為了充分發(fā)掘蛋白質(zhì)組學在高血壓防治中的潛力，需要深入、標準化的大規(guī)模研究。此外，目前對高血壓并發(fā)癥的中醫(yī)藥治療相關蛋白質(zhì)組學研究還較少，運用蛋白質(zhì)組學防治高血壓及其并發(fā)癥是一個重要方向。

3 代謝組學與高血壓

代謝組學是通過分析生物體系受刺激或擾動前后代謝產(chǎn)物圖譜及其動態(tài)變化研究生物體系的代謝網(wǎng)絡的一種技術[22]。近年來，代謝組學在疾病的診治中運用越來越廣泛，代謝組學與中醫(yī)的相關性研究也越來越多[23-25]。

在代謝組學方法中，所有代謝產(chǎn)物都是可以檢測出來的。因此，它可以較好地運用于描述高血壓的整個病理過程[26]。祖國傳統(tǒng)醫(yī)學強調(diào)個性化診斷，與自然醫(yī)學相比，祖國傳統(tǒng)醫(yī)學更多主要是基于癥狀來診治疾病的。根據(jù)祖國醫(yī)學理論，高血壓在中醫(yī)上?？煞譃樗姆N證候類型，肝火亢盛、陽虛陽亢、痰濁壅盛及陰陽兩虛型。相關研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與健康對照組相比，肝火亢盛型高血壓患者的尿酸和血液標本中氨基酸和葡萄糖代謝出現(xiàn)了顯著異常，研究者通過進一步比較發(fā)現(xiàn)，肝火亢盛型高血壓患者的去甲腎上腺素、己酸和花生四烯酸代謝也有顯著異常[27-30]。相關研究結(jié)果表明與其他證候類型及正常組相比，尿酸可能是痰濁壅盛型的生物標志物[27]。與肝火亢盛型相比，痰濁壅盛型的代謝模式表現(xiàn)為檸檬酸、丙氨酸、低密度為特征脂蛋白(LDL)，極低密度脂蛋白(VLDL)的表達顯著上升，以及血液中葡萄糖、賴氨酸、脯氨酸、乳糖表達相對減少。相關研究發(fā)現(xiàn)模型組和鉤藤組大鼠尿液代謝標志物中存在12個差異代謝標志物[28]。蔣海強等[29]研究揭示了高血壓肝陽上亢證可能與磷脂代謝、脂肪酸代謝和花生四烯酸代謝的異常密切相關。陳藝[30]研究發(fā)現(xiàn)高血壓病肝火亢盛證患者與陰虛陽亢證患者代謝組學變化存在顯著差異。與肝火亢盛證組高血壓患者相比，陰虛陽亢證組高血壓患者的天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、三酰甘油顯著升高。檸檬酸鹽、草酸鹽、二氧化庚酸、甘油酸鹽、軟酸鹽、乙醇胺、肌醇、油酸、硬脂酸、門冬氨酸、蘇丁糖酸、軟脂酸在肝火亢盛證組與陰虛陽亢證組高血壓患者中有顯著差異。相關研究發(fā)現(xiàn)單十六醛丙三醇，β-右旋-6吡喃型葡萄糖等是高血壓病痰濕壅組的代謝組學生物標志物[31]。有相關實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肝火亢盛型高血壓DD基因型分布頻率女性較男性升高[32,33]。相關研究初步找到痰濕質(zhì)和陰虛質(zhì)高血壓患者的特異代謝標志物，痰濕質(zhì)高血壓的主要特異標志物有半胱氨酸、苯丙酮酸、棕櫚酸和二十二碳六烯酸，陰虛質(zhì)高血壓的主要特異標志物有馬尿酸、棕櫚酸、肌酸[34]。有研究發(fā)現(xiàn)肝陽上亢型高血壓患者的潛在特異代謝標志物是氨基酸代謝、糖代謝、脂肪酸[35，36]。王宇[37]研究發(fā)現(xiàn)高血壓肝陽上亢證的潛在特異代謝指標是精氨酸和脯氨酸、牛磺酸以及丙氨酸。有研究發(fā)現(xiàn)氨基酸、脂質(zhì)和尿素是陰虛陽亢證高血壓的特異性標志物[38]。多項研究發(fā)現(xiàn)高血壓不同證候類型及不同體質(zhì)患者體內(nèi)有不同的差異代謝物，代謝組學可以使中醫(yī)證候類型及體質(zhì)微觀化、可視化[39-41]。劉飛等[42]研究結(jié)果顯示，陽虛體質(zhì)患者體內(nèi)潛在特有標志物為乳酸、N-乙酰糖蛋白、谷氨酰胺以及氧化三甲胺。代謝組學在中醫(yī)藥防治高血壓方面的研究越來越深入，為中西醫(yī)結(jié)合防治高血壓提供了全新的思維模式。

代謝組學是系統(tǒng)生物學方法中的一種，祖國傳統(tǒng)醫(yī)學包括草藥和其他非藥理學的干預，不僅顯著地重新平衡代謝流量，但也會引起網(wǎng)絡范圍的重組。藥物代謝組學可以為監(jiān)測中醫(yī)藥的安全性和可能的中藥間內(nèi)在的相互作用作出一份力量。在未來的中醫(yī)藥防治高血壓研究中，可以進一步探討其作為網(wǎng)絡藥理學的必要組成部分，識別新的“網(wǎng)絡目標和多個組件”，將代謝組學與中醫(yī)辨證論治高度結(jié)合，代謝組學有望為高血壓病的中醫(yī)辨證分型提供一定的客觀依據(jù)[43]，使中醫(yī)辨證可視化、微觀化、客觀化、標準化、現(xiàn)代化，更好地被國際市場所接受。代謝組學相較于基因組學和蛋白質(zhì)組學而言，能更好地從結(jié)局上去觀察生物體內(nèi)的生命活動、疾病的發(fā)展及藥物的療效，在測量中醫(yī)治療高血壓引起的代謝編輯反應、減少不良反應等方面也有其獨特的優(yōu)勢。

4 系統(tǒng)生物學與高血壓[44]

系統(tǒng)生物學實質(zhì)上是一種整合學科[45-48]，基因組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學等都是其重要組成部分，它可以很好地體現(xiàn)疾病的整個病理過程。祖國傳統(tǒng)醫(yī)學強調(diào)整體觀念、辨證論治，中醫(yī)復方具有多成分、多靶點、多通路等特點，這些特點與系統(tǒng)生物學的內(nèi)在整體理念具有一定的共同性，系統(tǒng)生物學在一定程度上體現(xiàn)了祖國醫(yī)學的本質(zhì)，給中醫(yī)藥防治高血壓及其并發(fā)癥提供了一個全新和開闊的思路?，F(xiàn)代醫(yī)學基于系統(tǒng)生物學防治高血壓的迅猛發(fā)展，也不斷為中西醫(yī)結(jié)合防治高血壓提供借鑒及全新的思路。

高血壓是一種復雜性疾病，其并發(fā)癥較多，嚴重危害人類健康，現(xiàn)代醫(yī)學對其并發(fā)癥治療有一定療效，但仍然有部分患者效果不顯著、不良反應較明顯等，且現(xiàn)代醫(yī)學對高血壓的各種并發(fā)癥治療手段及療效較有限[49，50]，而中醫(yī)藥在高血壓及其并發(fā)癥方面歷史悠久、經(jīng)驗豐富、療效顯著。臨床上?；谡w觀念和辨證論治理念來防治高血壓及其并發(fā)癥，單獨采用某種方法很難全面地分析和觀察中醫(yī)藥防治高血壓及其并發(fā)癥的機制，目前對于中醫(yī)藥防治高血壓及其并發(fā)癥相關研究多從某個組學或角度進行研究，從系統(tǒng)生物學整體和多種組學技術的整合方面較少，如何更好地運用系統(tǒng)生物學，通過多種組學技術去研究中醫(yī)藥防治高血壓及其并發(fā)癥是我們今后臨床和科研生活中需要進一步思考的問題。

系統(tǒng)生物學方法有助于中西醫(yī)更好地結(jié)合，使高血壓病及其并發(fā)癥的證候類型辨證更加客觀化、可視化、微觀化，使中醫(yī)藥防治高血壓及其并發(fā)癥的療效途徑、機制探討更加深入和全面化。近年來，現(xiàn)代醫(yī)學基于系統(tǒng)生物學相關研究發(fā)展迅猛，不斷推出先進技術與手段，系統(tǒng)生物學在中醫(yī)藥防治高血壓及其并發(fā)癥研究方面仍有很大空間，著眼于系統(tǒng)生物學整體、跟進現(xiàn)代醫(yī)學先進手段、注重多種組學技術的整合是中醫(yī)藥防治高血壓及其并發(fā)癥的重要研究方向及全新思路。