论中医药的理论基础

论中医药的理论基础

中医药的疗效和治疗理念吸引了国际社会的关注。世界范围内对中医药的需求日益增长,这为中医药的发展提供了广阔的空间。但中医药认识疾病的方法、理论尚缺乏合适的现代科学表达体系。因此,建立沟通中医药与现代医学这两种科学体系的桥梁成为现代生命科学领域的重要命题。代谢组学的兴起提供一条从系统层面将多层次多维度数据进行整合分析,用现代科学语言表述中医药特性的方法。它是关于生物体系受刺激或扰动后其代谢产物的变化或其随时间的变化来研究该生物体代谢网络在疾病和药物作用下变化规律的学科,与强调系统效应的中医药具有天然的趋同性,这使得桥梁的轮廓渐渐清晰,为复杂的中医药研究提供一个合适的切入点。一、生物代谢特征的定量分析代谢物组指生物体内的所有小分子代谢物,是生物体内经基因组表达和新陈代谢产生的中间物及终产物,它是对生物系统所有小分子代谢物质进行定量分析,以一种“全局”的研究理念来系统全面地反映生物体的代谢特征,是系统生物学的重要组成部分。代谢组学通过高通量、高分辨率的分析技术,结合模式识别、专家系统等分析方法,从整体上探讨生命活动在代谢层面的特征和规律,使代谢物含量变化与生物表型变化建立直接关系,能够更准确地反映生物体系的状态,揭示疾病发生发展的代谢机制,发现和筛选生物标志物,为进一步探索治疗靶点提供重要信息[4~7]。二、中药理论意义和应用价值近年来,代谢组学技术在中医药研究领域的贡献尤为突出,在深化中药药理、中医药证候的内在实质、辨证施治研究及整体疗效评价、中药资源和质量控制、中医方剂安全性评价研究等方面具有重要的理论意义和应用价值。现就有关研究进展综述如下:1.糖平台对角叉菜胶致足外司大鼠代谢的影响王喜军等研究茵陈蒿汤对大鼠肝损伤的保护作用,发现肝损伤大鼠的代谢组与正常组相比,产生明显变化,经茵陈蒿汤干预后,肝损伤代谢组逐渐恢复到接近正常状态的水平,呈现回调趋势,从药物代谢组学角度对经典方剂防治肝损伤给出全新的解释。杨琪伟等开展赤芍和白芍对角叉菜胶致足趾肿胀大鼠的代谢组学研究,结果表明赤芍和白芍可降低白细胞三烯A4(LeucotrieneA4,LTA4)和前列腺素E2(ProstaglandinE2,PGE2)水平,影响体内花生四烯酸代谢产物的平衡,进而影响炎症发展的作用。张上上等采用UPLC-MS/MS技术的代谢组学方法并结合多元统计分析来研究糖皮质激素性骨质疏松模型大鼠在骨碎补醇提物干预下的尿液代谢物谱的变化。结果表明,骨碎补醇提物可以通过调节能量代谢、肠道菌代谢以及抗氧化损伤等生物途径来预防糖皮质激素性骨质疏松的形成。通过研究生物体所有代谢物的综合表现,可以诠释中药及其复方的整体性作用及机制。代谢组学作为中药效应评价的有效途径,能够较全面地揭示中药及其复方治疗疾病过程中生物体系内所发生的一系列生物化学变化,从而能够评价药效作用和发现药物作用的物质基础和作用机制。2.生物组织学及科研证作为中医有别于现代医学诊疗体系的一大特色和优势,是机体对体内外各种环境变化和致病因素作出反应的一种功能状态,其本质是机体失衡而致的代谢或其网路的改变,通过其分泌到体液的内源性代谢成分的改变而反映出来。中医证候是中医整体观和辩证观的体现,是中医基础研究的关键性问题。目前,国内学者运用代谢组学技术研究中医证候已取得可喜的成绩,获得相关证的关键生物标志物,为阐释中医证候的生物学本质和病症分型治疗提供数据支持。王喜军等应用高通量、高分辨、高灵敏度的UPLC-MS分析仪器,结合模式识别、专家系统等生物信息学技术,建立黄疸证和阴黄、阳黄证的特征性代谢模式,并从微观角度解读黄疸、阴黄和阳黄证候的科学内涵。首次从代谢组学层面揭示该证的发病机制,即其主要关联于D-谷氨酰胺、D-谷氨酸的代谢,酮体的合成和降解,丙氨酸和天门冬氨酸代谢。为阐释中医证候的生物学本质、病症分型治疗和实现证诊断的客观化、规范化提供依据,该研究已在国际蛋白质组学领域权威杂志《MolecularCellularProteomics》上发表。通过分析肝郁脾虚证病人尿液代谢组探索中医肝郁脾虚证的物质基础和分子生物学诊断指标。结果鉴定12个生物差异代谢物,主要与五碳糖和葡糖醛酸的相互转变,半胱氨酸,蛋氨酸,酪氨酸,色氨酸,氨基糖和核苷酸糖代谢相关联。用生物信息学方法分析、筛选与肝郁脾虚证型相关的4个生物标志物,即脯氨酰基羟脯氨酸,L-高半胱氨酸,2-辛醇肉碱和α-N-苯乙酰基-谷氨酰胺,用于早期肝郁脾虚证诊断,具有高灵敏度。这些发现标志该团队对代谢关键生物标记物研究水平处于国际领先地位。由此,受美国《Hepatology》杂志邀请,本课题组为该期刊撰写关于代谢组学关键生物标记物及疾病诊断研究的相关综述。Tong等利用乙醇、α-异硫氰酸萘酯及中药组合,制备阴黄证动物模型,表征其19个生物标记物及其代谢径路,以茵陈四逆汤治疗对代谢轨迹的影响进行模型及标记物的确证。代谢组学在证候实质研究中,与传统的单指标或少数几项指标综合的诊断方式相比,已显出明显优势。将代谢组学理念与技术用于中医证候的研究,是中医证候本质方面研究的一项新突破,可有效提高中医诊疗的科学性、客观性,减少人为因素的误诊。将代谢组学与中医证候相结合,为中医个性化诊疗体系的发展提供新思路。3.代谢组学研究方剂是中医临床用药的主要应用形式,是中医临床治疗经验的精髓。方剂配伍规律是中药方剂遣方用药的依据,是中医理、法、方、药的核心内容,是中医治疗疾病的核心技术和理论,亦为制约中医药现代化的瓶颈问题。为此,王喜军等提出中医方证代谢组学(Chinmedomics)的概念、理论及研究方法。该理论在坚持中医理、法、方、药的整体性的前提下,基于疾病和药物干预的系统代谢网络的整体性和动态性的变化评价中药整体效应,阐释中药方剂治疗疾病作用机制。该体系的构建将有助于在代谢水平上系统、深刻地揭示中药方剂配伍规律的科学实质和内涵,指导中药方剂新药研发,更好地传承和发展中医药理论,提升中医药理论的科学价值及国际社会对中医的认知度。Wang等采用中医方证代谢组学技术系统研究六味地黄丸的补肾作用机制和“三补”、“三泻”配伍组方的科学规律。通过血浆代谢组和尿液代谢组整合分析,从生物体全局代谢和信号通路层面系统地阐明六味地黄丸补肾和增强机体机能的科学机制。首次从代谢组学层面揭示六味地黄丸主治小儿“五迟五软”证可能的发病机制,其主要与唾液酸代谢反馈异常所致“唾液酸堆积症”和先天性遗传酶类缺乏所致“黏多糖贮积症”有关联。并从“三补”、“三泻”对代谢通路影响,以及与六味地黄丸综合作用之间的关联关系等角度阐明六味地黄丸补肾作用机制、“三补”及“三泻”基于治疗效应配伍的科学意义。Yang等采用代谢物组学技术结合果蝇行为药理学,研究酸枣仁汤防治失眠的药效物质基础。整体表征失眠果蝇模型的代谢标记物20个,其中正离子11个,负离子9个。而酸枣仁汤对20个生物标记物的代谢轨迹均有不同程度的调节作用,给药后果蝇的代谢状态已回调到对照组水平。其主要成分酸枣仁皂苷A、B主要影响雌果蝇白天、夜晚自主活动。且酸枣仁皂苷B对果蝇失眠模型具有更为明显的回调趋势。本课题组基于代谢组学的温心方方证相关机理研究发现温心方作用于心气虚证显示出多途径、多靶点调节的特点。温心方成功的治疗心气虚证使代谢途径调控网络中的扰动部分正常化,且鉴定识别17个有生物学意义的标志物,路径分析研究发现主要关联于糖酵解和糖异生代谢、不饱和脂肪酸的合成代谢和嘌呤代谢,从而解释温心方的作用机理。4.生物标记物与刺五加的关系中药的活性成分绝大多数是植物代谢物,其成分十分复杂,种类和含量受品种、产地、采集季节以及炮制方法等诸多因素影响。Sun等采用主成分分析、偏最小二乘-判别分析和正交偏最小二乘-判别分析及代谢标识物鉴别相结合的最新研究技术,对不同性别类型的中药刺五加进行区分,力求解决中药材刺五加遗传背景复杂、不同性别类型药材鉴别困难的问题。结果发现,11个次生代谢产物贡献于两个不同性别类型的刺五加,可视为区分刺五加性别类型的生物标记物。这些生物标记物主要包括黄酮、香豆素、萜类和有机酸类,它们均是刺五加治疗作用相关的主要活性成分。国内有学者将植物不同生长部位含有的化学物质作为一个整体,应用代谢组学技术对药材的整体代谢物组进行考察,用于评价药材的质量。建立中药材代谢组指纹图谱用于中药的栽培、采集、炮制加工阶段,确保中药能有效、安全使用,使得代谢组学成为中药质量控制研究中一个非常合适的方法。5.对生物的代谢组学随着中药及其制剂在世界范围内的广泛应用,关于中药安全性问题的报道日渐增多。考虑到中药的使用特点,须进行符合中药特点的整体、动态的安全性评价。通过对内源性代谢物图谱的信息分析,识别和确认毒性生物标志物,阐释病变过程及其相关的代谢进程及状态,对整个机体的生化图谱及功能网络进行分析及预测,探究毒性反应的发生机理及规律,可以快速、动态地监测生物体的毒性过程。代谢组学分析技术平台的不断发展,为中药毒性和安全性研究提供了崭新的和强有力的技术手段,并得到广泛应用。例如,Sun等采用UPLC-MS代谢组学技术研究附子及其炮制品盐附子、黑顺片和白附片在炮制前后代谢产物的变化,找到引起这种变化的生物标记物,阐明化学成分与药效和毒性之间的关系,进一步提高药物疗效,降低毒副反应,规范附子的临床应用。又对药材不同药用部位(附子与川乌),不同物种来源(川乌与草乌)进行研究,并确定特异性生物标记物,为鉴定和区分乌头类药材建立方法学基础,同时为开发低毒、高效的乌头类药材提供基础数据。附子及其炮制品盐附子的血浆代谢组学的研究发现主要影响机体的磷脂代谢,改变磷脂类(LysoPC类及鞘氨醇类)的表达水平,通过影响磷脂代谢通路导致心律失常等心脏毒性。为进一步研究乌头类药材的致毒及减毒增效机制提供新思路。三、代谢组学有利于推动中医药的科学化本文以代谢组学为基础,运用多学科知识和现代先进的分离分析手段,建立既能体现中医药自身特点和优势,同时又能被国际医学界接受的疗效评价和机制研究方法。目前有人对中医表示反对,主要是与西医相比,传统中医药缺少可测量的指标或数据,中药中真正的有效成分难以检测,中药具体物质的作用不明确。而代谢组学通过对生物体内代谢物的整体组成