運用系統生物學研究中醫證候的思考

謝世平 左 剛

(河南中醫學院，河南省鄭州市金水路1號，450008)

中醫證候是疾病發生和演變過程中特定階段以及患者個體當時所處特定內外環境的本質的反映，以相應的癥、舌、脈、形、色、神表現出來，能夠不同程度地揭示病因、病位、病性、邪正盛衰、病勢等病機內容，是對致病因素與機體反應性兩方面情況的綜合。而系統生物學是研究一個生物系統中所有組成成分(基因、mRNA、蛋白質等)的構成，以及在特定條件下這些組分間相互關系的科學，以整體性研究為其特征。系統生物學與中醫學有著相通性。中醫證候研究引入系統生物學可以更好地闡明證候實質，有助于深入認識中醫證候理論，評價中醫藥治療的作用及效果。本文對該方面的研究方法探討概述如下。

1 中醫證候的特點

辨證論治是中醫學最具特色部分，辨證是施治的前提和基礎，證候是其理論核心部分。證候的研究必須緊緊抓住兩個基本角度和方法，即根據證候臨床表征(證候群)進行中醫宏觀辨證研究和根據現代醫學、生物學(系統生物學)基礎進行微觀辨證研究。中醫證候宏觀辨證是由病因、病性、病位和病勢幾方面所構成。由于歷史的局限，中醫長期以來都應用一種系統論的思維方法去認識、掌握收集來的信息，把人體看做“黑箱”，采用由外測內、以藥測證的方法來驗證和修正辨證的可信度，對人體整體狀態進行觀察和辨別分析。它是宏觀的、間接的，這些信息難以量化，不能解釋系統內部組成成分及其動態變化過程，以至于在應用這些信息時存在主觀性和不穩定性。因此，把握證候的物質基礎應當是中醫證候研究的切入點，需要借助現代生物學的技術與方法進行研究。近年來，人們對證候本質的研究投入了大量的精力，主要從某些病證入手研究，找出了一些與某些證候相關的客觀指標。但由于證候的復雜性，很難從微觀的角度尋找診斷某一證候的特異實驗室指標，如僅僅對于脾虛證的研究就表明有近百種實驗室指標發生變化，據此有學者認為實驗室指標對于證候的診斷是弱特異性的。同時，目前已建立了百余種證的動物模型［1］，但最終實驗動物科學并不能完全詮釋中醫證候的本質。因此，中醫證候的研究，要突破傳統系統論——“黑箱”理論的局限，不應局限于某一方面或某一層次的實驗研究，必須引進一種更科學更全面更系統的現代生物學技術——系統生物學。

2 運用組學技術對中醫證候的相關研究及現狀

系統生物學包含基因組學、轉錄組學、蛋白質組學及代謝組學等一系列組學技術。

2.1 基因組學技術在中醫證候研究中的運用 自2001年始，國家自然科學基金開始對證候基因組學的研究進行資助，如“用基因芯片研究腎陽虛證的基因表達譜(30171126)”“心氣虛證時基因功能表達群對血脈、神明的調控特點研究(30171187)”以及“慢性應激時海馬差異表達的基因及其功能與逍遙散的作用(30171129)”等，分別利用基因芯片和mRNA差異顯示等技術，進行腎陽虛證、心氣虛證、肝郁脾虛證的功能基因組學研究。2002年11月，國家自然科學基金委員會啟動了中醫藥研究重大計劃——“中醫藥幾個關鍵科學問題的現代研究”，其中重點資助的項目之一為“證候基因組學和證候蛋白質組學的研究”，預示證候基因組學和證候蛋白質組學的研究將進入一個新的階段。對于中醫“證”的本質的研究，沈自尹［2］利用符合生理性腎虛證的自然衰老大鼠模型，并用中藥進行干預，摘取大鼠下丘腦、垂體、腎上腺、脾淋巴細胞，研究衰老大鼠下丘腦－垂體－腎上腺－胸腺(HPAT)軸的基因表達譜以及藥物干預的基因表達差異譜。研究結果提示，在腎虛證狀態時，HPAT軸上出現了眾多分子網絡調控規律。田道法等［3］應用AtlasTM反義DNA陣列法檢測了氣虛證模型大鼠鼻咽上皮細胞基因組A區基因表達譜。王光平等［4］應用mRNA差異顯示技術研究了肝陽上亢證、肝陽化風證與正常受試者的基因表達情況。王忠等［5］認為基因的功能是一個多因素共同作用的結果，應注意基因組學與中醫證候研究中的簡單性與復雜性的整合問題。基因決定論對生命現象過于簡單化將不利于對復雜生命現象的認識，亦無助于對中醫證候是一個多因素參與和調控的具有時空性、系統性及層次性的臨床癥狀群的理解。

2.2 蛋白質組學技術在中醫證候研究應用 就分子水平而言，不同的證候可以出現不同的基因表達譜，可以認為證的本質是基因型及其表達，體外能用肉眼觀察到的癥狀和體征變化都具有相應的分子生物基礎，其實就是基因及其在mRNA、蛋白質水平差異等方面的外在表現。在臨床研究中，結合臨床辨證分型及mRNA、蛋白質等多種分子生物學標志物，通過引入分子生物學和蛋白質組學方法，從mRNA和蛋白質水平探討中醫證的實質，進而闡明證的蛋白質表型及其轉化。金光亮［6］提出了證候蛋白質組學的概念，指出了在證候理論指導下，運用功能蛋白質組學的方法，通過探討證候，特別是同病異證或異病同證時蛋白質差異表達及翻譯后修飾情況，揭示與某一證候形成相關的所有蛋白質及其特征，在整體蛋白質表達的水平闡明證候的本質。劉希成等［7］用質譜獲得差異蛋白的肽質量指紋圖譜，并經數據庫檢索共鑒定出了49種差異蛋白質，通過蛋白功能分析發現，其中33種蛋白質的差異表達與腎陽虛證密切相關。

2.3 代謝組學在中醫證候研究中的運用 中醫證候代謝組學研究是通過采集證候樣本或模型動物的血漿、尿樣品并進行代謝產物譜分析，得到各自的代謝產物譜，找出特異的標志性代謝產物，用生物信息學方法分析生物標志物的功能，以確定“證相關代謝譜群”。動物體的內源性代謝產物與生理條件下的各種變化有關，如性別、年齡、個體間的健康狀況、遺傳差異性、晝夜節律更替、飲食、溫度、覺醒等刺激，甚至周圍氣候不同、菌群的改變等。因此，建立生理條件下對代謝譜的正確認識，是研究各種病理條件或刺激干預的前提。如何將代謝組學技術和方法與傳統的中醫學理論結合起來，并遵循循證醫學的原則開展中醫證候研究將是未來中醫方證研究的重點［8］。陳家旭等［9］以慢性束縛方法制作應激大鼠模型，運用動物行為學評定和以方測證等方法確定該模型為肝郁脾虛證候模型。經NMR數據采集與分析發現:正常組與模型組之間存在代謝產物譜的顯著差異，中醫證候之間可能存在著非常明顯的代謝產物的不同，這種不同是基于不同證候存在著不同物質代謝或其代謝網路的改變。王米渠等［10］用基因芯片的方法研究中醫寒證患者，發現寒證的基因表達譜有顯著差異，在59條差異表達基因中，絕大多數與能量代謝和蛋白質代謝有關，說明寒證患者的代謝網絡有別于常人。李運倫［11］提出代謝組學由于其從代謝網絡終端表象的整體角度反映生物體的功能狀態，包含了生物系統生理表型直接的、全面的生物標記物信息，與中醫學整體觀念和辨證論治思想相吻合。代謝組學技術和策略為中醫證候實質研究帶來了希望，為中醫本質的探索提供強大的技術與方法支持。王松奇等［12］認為代謝組學在方法學上具有融整體、動態、綜合、分析于一體的特點，符合中醫的整體觀特點。應用代謝組學技術可以對某一中醫證候的代謝產物(即生物流體，如尿液、血液、腦脊髓液、肺穿刺液、膽汁、精液、器官組織提取液、腎透析液、細胞培養上清液等)進行檢測，彌補傳統中醫四診的不足。

3 中醫證候與系統生物學的相關性

證候外在表現在臨床上由一組特定的癥狀和體征所組成，并由此構成中醫證候的最基本的臨床特征，具有即時性、動態性、整體性等特點。每一個證候群都具有其特定的生物學基礎，這個基礎可以包括生理、病理、生化、基因、蛋白、代謝等方面。也就是說，每個證候群都有支持它的結構生物學背景，證候(群)復雜的多樣性就是上述方面的異常表達。因此，研究證候的生物學基礎是可行的，但是，目前學者們多致力于探索證候的高特異性和高靈敏性的指標，試圖建立證候實驗診斷單個金指標，這違背了證的整體性、動態性和異病同證、同病異證等特征，因此不可能對某一證候用單一指標作定性、定量和定位的說明。據此，證候客觀化研究應采用綜合性指標，精選非特異指標進行特異組合，建立能反映證本質并能區別他證的定性、定量、定位綜合實驗指標，輔助四診，確定證候診斷具有重要的意義。系統生物學正具備反映和解決這些問題的特定功能。系統生物學無疑給中醫證候學客觀化和現代化的要求提供了理論上的可能。在中醫證候研究的過程中，我們不僅要運用分析還原方法，從器官、組織、細胞、代謝產物、蛋白質、基因等水平闡明中醫氣、陰陽、藏象等的物質基礎，還要通過綜合分析，利用系統生物學的方法和技術手段，把孤立的物質和組成整體的所有器官聯系在一起，這樣就把中醫的整體觀念、樸素的系統論上升到高度綜合的現代系統理論。它不僅能反映事物的整體特征性，還能充分反映組成整體的各層次、各部分的特性及其相互聯系和影響，從而將中醫整體宏觀的優勢與西醫微觀還原的優勢結合起來，有助于詮釋中醫理論的科學依據［13］。

4 中醫證候的系統生物學研究的探討與展望

通過系統生物學對生物本質的探討和理解，人們對生物的認識也經歷了由現象到本質、由表及里的過程，在未來的發展中，隨著生物學、數學、計算機等學科的發展以及它們交叉領域的研究，系統生物學勢必發揮其特有的優勢，在醫療衛生領域為解決目前人們關心的重大問題，如傳染病、社會問題、身心健康等提供思路［14］。

系統生物學與中醫學的相關性使其被賦予了新的使命，作為一門新興的學科，將為人類所面臨的生物醫學尤其是中醫學難題提供強有力的工具和手段，為人類了解自身以及解決人類疾病和健康的問題帶來了希望，它為中醫藥復雜理論體系研究、中醫藥現代化提供了新的系統手段。同時它將為中醫和西醫在系統生物學的基礎上進行整合帶來革命性的變化。系統生物學研究正在改變著當前的診斷和治療方法，它將和其他新技術一道，促成一種全新的預測性和預防性醫療的實現，并最終實現個性化醫療。系統生物學的研究將不僅對生命科學和生物技術產生重大影響，而且將對整個國民經濟、社會和人類本身產生重大影響。

中醫證候的研究方法，一方面可以遵循中醫學傳統的方法進行辨證治療研究，遴選出中醫醫療經驗豐富的中醫臨床專家進行診察辨證，搜集臨床資料，逐漸積累病例，不斷進行總結與交流，到一定時期達到基本的共識，制定出中醫證候分類。另一方面，應當運用系統生物學這個新的武器，遵循中醫學理論，力爭在較短的時間內得出預期結果，為中醫辨證論治奠定基礎。

［1］李戎.創建“中醫證候基因組學”的可能性.中國中醫藥，2003，6(2):34－35.

［2］沈自尹.系統生物學和中醫證的研究.中國中西醫結合雜志，2005，25(3):255－258.

［3］田道法.氣虛證模型大鼠反義DNA陣列區基因表達譜特征的初步研究.湖南中醫學院學報2001，21(2):1.

［4］王光平.應用信使核糖核酸差異顯示研究中醫肝陽上亢、肝陽化風證的基因表達.湖南中醫學院學報2001，21(1):6.

［5］王忠.后基因組學時代中醫證候組學研究的思考.中國中西醫結合雜志，2001，21(8):621.

［6］金光亮.證候基因組學和證候蛋白質組學淺論.中國醫藥學報，2003，18(6):332 －335.

［7］劉希成.腎陽虛證候的人血清比較蛋白質組學分析.中國生物化學與分子生物學報，2007，23(7):592 －599.

［8］羅和古，陳家旭.代謝組學技術與中醫證候的研究.中國中藥信息雜志，2007，14(5):3 －5.

［9］陳家旭，李偉，趙歆，等.慢性束縛應激大鼠海馬腦啡肽mRNA和前強啡肽mRNA表達及中藥復方的影響.中國應用生理學雜志，2005，21(2):121－125.

［10］王米渠，馮韌，嚴石林，等.基因表達譜芯片與中醫寒證的7類相關基因.中醫雜志，2003，44(4):288 －290.

［11］李運倫.代謝組學是研究證候實質和方劑原理的重要技術平臺.山東中醫藥大學學報2008，32(3):187－189.

［12］王立新，楊霓芝.應用代謝組學技術研究中醫證候的思路.廣州中醫藥大學學報2008，(25):366－370.

［13］胡志峰，肖誠，何燕，等.系統生物學將會促進中醫藥學的發展.上海中醫藥雜志，2007，41(2):124.

［14］廖丹.系統生物學的研究現狀及應用.中國實用醫藥雜志2007，2(13):108－109.