網絡針灸學：一種挖掘穴位配伍規律及生物學機制的新策略*

樊曉靖，郭　威，張玉蓮，張　博

網絡針灸學：一種挖掘穴位配伍規律及生物學機制的新策略*

樊曉靖1，郭威2，張玉蓮1，張博3

（1.天津中醫藥大學第二附屬醫院，天津300150；2.天津中醫藥大學，天津300193；3.天津國際生物醫藥聯合研究院，天津300457）

在大規模組學技術的推動下，針灸穴位機制的研究取得了一系列進展。然而，在穴位配伍規律和整體效應方面，仍然缺乏深入研究，有待在方法學上尋求新的突破。網絡作為一種強調“聯系、整體、系統”的新型研究工具，已經滲透到各學科的前沿研究領域，特別是網絡藥理學的提出對中藥方劑研究起到了極大的推動作用。因此，借鑒中藥網絡藥理學的研究經驗，將網絡生物學與針灸學進行整合，嘗試提出"網絡針灸學"的概念，為針灸學在新時期的研究奠定基礎。

網絡；針灸學；穴位配伍

針灸作為中醫藥學的重要組成部分，在中國積累了幾千年的臨床實踐經驗，西方國家也逐漸將針灸作為一種補充與替代的治療方式。“凡預行針須審穴”，腧穴理論（或穴位理論）是針灸臨床有效的基礎，也是現代針灸學體系的核心［1］。然而，長期以來對不同穴位效應的差異以及穴位配伍規律的生物學基礎認識不清，缺乏科學有效的實驗驗證和研究方法，制約了針灸學理論的發展和臨床療效的進一步提高。如何建立新的方法，找到適合于闡釋針灸穴位配伍科學內涵，發掘其“臨床有效”的有益信息，已成為現代針灸研究領域十分關注的一個熱點。有幸的是，基于復雜網絡分析的研究思想有望成為解決此問題的一個突破點。

1　基于組學技術的穴位理論研究

穴位效應是針灸臨床療效的關鍵因素之一，理解穴位效應是研究穴位配伍規律和生物學機制的基礎。穴位效應的產生機制通常難以用單一生物分子的變化來描述，隨著現代生命科學“組學”技術的革命性進展，從大規模組學數據中獲取各個水平的分子信息，將生物信息學和系統生物學方法用于整合分析不同類型的多維數據，從系統角度去描述穴位的效應及其差異，已成為一種研究穴位效應的重要方式。

從組學技術層面上，目前已經用于研究針灸穴位效應的組學技術主要包括基因表達譜芯片［2-3］、蛋白質組［4］、磷酸化蛋白質組［5］、代謝組等［6］，由這些方法鑒定穴位干預后的分子變化為理解針灸穴位療法的機制提供了證據。Li等［2］采用電針“豐隆”治療實驗性高脂血癥模型顯示，電針刺激小鼠“豐隆”穴后血脂明顯下降，降脂效果與陽性對照藥物一致，并利用全基因組表達譜分析發現其降脂機制與直接干預肝臟膽固醇代謝通路有關。Lai等［4］利用針刺“太沖”治療自發性高血壓模型表明，血壓在連續針刺“太沖”穴5 d后維持平穩，相比較高血壓模型組和非穴位組，血壓顯著下降，針刺穴位后蛋白質組學研究發現通過針刺“太沖”穴可有效增加大鼠骨髓中抗氧化酶的表達，揭示了針刺穴位降壓的效應機制。另一個研究小組利用同樣的模型和干預方法，取大鼠髓質進行微小核糖核酸（miRNA）的基因表達譜芯片分析，發現針刺后miRNA-339、miR-223和miR-145的表達均被上調至正常血壓大鼠的水平［3］。Lee等［5］運用完全弗氏佐劑誘導炎性疼痛模型研究電針刺激“足三里”和“三陰交”配穴組合后的鎮痛效果與機制，同時從脊髓背角提取蛋白樣品進行疼痛信號蛋白的磷酸化狀態分析，與模型組比較發現電針刺激穴位組合后磷酸化熱休克蛋白90表達增加，磷酸化14-3-3γ蛋白表達下降。Zhang等［6］利用高分辨率質譜分析針刺“足三里”穴位后人唾液樣本的代謝組變化，分析結果顯示針刺后苯丙氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸鹽代謝和甾類激素合成通路都受到了干擾，這個小組利用相同的方法還分析了尿液樣本的代謝組變化，為理解針刺“足三里”穴位效應的生物學機制提供了全面的認識。Wang等［7］還利用線性規劃特征選擇方法分析針刺“足三里”、“梁門”、“巨髎”、“陽陵泉”、“委中”5個穴位的代謝指紋譜數據，比較了針刺不同穴位在效應上的異同，很好地解決了穴位特異性的研究問題。

在上述組學研究的基礎上，2009年中國第364次香山科學會議正式提出了“針刺穴位組學”的概念，目的是運用現代科學技術和創新實驗方法驗證穴位理論的科學性［8］。

然而，盡管這些基于組學技術的研究從不同層次輔證穴位效應與配伍理論存在一定的合理性，但是僅靠單一組學研究無異于大規模的還原式研究，仍然對穴位理論的根本問題缺乏實質性認識，如穴位配伍為何產生協同或拮抗作用，配穴的原則和規律是什么等問題。因此，現代針灸學研究的最重要目標是發展一種新的、更為科學的方法，用于研究針灸穴位所產生效應之間的相互作用原理，闡釋穴對、穴位處方調節雙向性和整體性等特點。

2　網絡針灸學提出的背景

隨著針灸研究領域各種高通量組學數據的不斷積累、大數據分析方法與能力的迅速發展、多學科交叉研究思想的逐漸融合，現代針灸學研究正處于向“新常態”過渡的過程中。雖然利用海量的組學數據，研究者開始從單因素孤立地看待問題向多角度系統地探索疾病、控制疾病進行轉變，但是單純依賴這些組學研究對于理解針灸療法對人體的調控機制還遠遠不夠。

目前，針灸研究中亟需引入新的研究思路，促使現有研究模式脫離單純基于組學的大規模還原式研究，使得針灸現代研究由描述轉為預測成為可能。以網絡分析思想為指導去研究認識疾病分子機制［9］與藥物作用機制［10］被認為是一個重要的研究理念。最近國際上陸續提出網絡生物學［11］、網絡醫學［12］、網絡藥理學［10］等新概念，帶來了生物醫藥研究的重大變革。其中將網絡藥理學與中藥方劑研究有機融合形成的中藥網絡藥理學，已經用于理解和處理方劑化學體系與機體生物系統的復雜性問題，推動了中藥組方用藥理性設計的發展［13］。同時，這為現代針灸研究也帶來新的機遇與挑戰。最大的機遇在于能夠利用網絡分析的研究思想來描述穴位配伍規律、刻畫其生物學機制，進而理解穴位干預療法與機體復雜系統之間的相互作用，為發揮穴位配伍的特色與優勢，回應國際上對穴位理論的質疑創造了有利的條件，而最大的挑戰在于如何將網絡分析思想與穴位配伍理論有機結合，發現新規律，并利用這種規律探索一種易于掌握的配穴策略，推出更為簡單而合理的配穴方案。

在上述科技背景下，國內外研究者已經開展了相關的研究工作。Wang等［14］以針灸學常用教材所載穴方為數據來源構建了兩部圖網絡，并運用復雜網絡分析技術發現穴的配證關系具有冪率分布特征，即通過少量配穴可調治大多數證候，表明針灸處方的辨證取穴關系在整體上具有復雜特性。Lee等［15］借鑒基于互信息熵分析中藥配伍的方法構建了穴位配伍網絡，揭示了針灸治療后背痛疼的穴位組合規律。Wu等［16］結合復雜網絡在中醫藥其他領域的應用詳細剖析了復雜網絡分析技術用于穴位配伍理論研究的可行性。

圖1　生物網絡是理解穴位組方與病證關聯的基礎Fig.1　Biologicalnetwork is thebasis to understand the acupoint prescription and syndrom e association

3　網絡針灸學研究的思路

由節點和連線組成的“網絡”，既是機體復雜生物系統的構建基礎，也是研究系統拓撲結構和動力學性質的強有力工具。筆者提出“網絡針灸學”旨在將復雜網絡分析技術用于研究穴位配伍規律和生物學機制，由此設計和預測最佳的針灸穴位干預方式。網絡針灸學的研究重點是將穴位效應、病證映射于生物分子網絡，以網絡為基礎建立穴位干預與病證的關聯機制，見圖1。這里的“穴位干預”指單一穴位、穴對或穴方；“病證”指具有分子基礎的疾病、證候或相關表型；“生物分子網絡”主要是基因及其產物等生物分子之間通過復雜相互作用而形成的網絡，也可拓展到以生物分子為基礎的廣義網絡，如信號轉導網絡、生物過程網絡、代謝網絡等。其中，網絡針灸學的一種研究思路具體而言，即以病證生物分子網絡的關鍵環節為干預對象，通過衡量穴位干預后的效應分子譜與病證分子網絡關鍵環節的關系，發現穴位干預效應的生物學機制。通過分析每個穴位的效應譜分子在網絡上的分布規律，來探索“循經選穴”，“辯證選穴”，“遠近配穴”，“前后配穴”，“上下配穴”等經典配穴理論的網絡特征。進而，利用這種網絡特征來預測選穴組方的臨床生物標志，并利用所發現的規律來進行選穴組方的理性設計。

“證候”是一系列相互關聯癥狀的統稱，是對望、聞、問、切四診所獲知的疾病過程中表現在整體層次上的機體反應狀態的高度抽象和總結［17］。正確的辨證是中醫診斷和方劑針灸治療的關鍵所在。證候的本質是在機體內部多個系統和層次上不平衡的綜合表現，以辨證為基礎的針灸穴位配伍治療即可促進機體平衡狀態的快速恢復［18-19］。利用生物分子網絡建立的機體狀態平衡模型可以度量中醫寒熱證候相應的失衡狀態［20］，因此，可通過這一模型來研究針灸穴位配伍的組合效應和生物學機制，進而從整體網絡角度理解針灸穴位配伍效應與證候之間的關聯關系，這也是網絡針灸學的另一研究思路。同時，不同病證在網絡平衡狀態上存在一定的區別與聯系，有助于研究藥物“同病異治”、“異病同治”的作用特點。

4　小結與展望

針灸穴位配伍所產生整體增效的生物學功能與復雜網絡所具有的“整體性”特征不謀而合，隨著大量組學數據的不斷積累，對于穴位效應的理解更為深入，同時將網絡分析方法用于穴位配伍理論研究已經取得一些進展，使得網絡針灸學呼之欲出。這一研究思路將有助于揭示傳統針灸穴位配伍理論的內在規律和生物學基礎，為選穴組方的理性設計和提高針灸臨床療效提供了理論指導，其發展道路將是光明的。

［1］Kaptchuk TJ.Acupuncture:theory，efficacy，and practice［J］.Ann InternMed，2002，136（5）:374-383.

［2］Li M，Zhang Y.Modulation of gene expression in cholesterollowering effectofelectroacupuncture at Fenglong acupoint（ST40）:a cDNAmicroarray study［J］.Int JMolMed，2007，19（4）:617-629.

［3］Wang JY，Li H，Ma CM，et al.MicroRNA profiling response to acupuncturetherapyinspontaneouslyhypertensiverats［J］. Evidence-Based Complementary and AlternativeMedicine Article，ID 204367.

［4］Lai X，Wang J，Nabar NR，etal.Proteomic response to acupuncture treatmentin spontaneously hypertensive rats［J］.PLosOne，2012，7（9）: e44216.

［5］Lee SH，Kim SY，Kim JH，et al.Phosphoproteomic analysis of electroacupuncture analgesia in an inflammatory pain ratmodel［J］. MolMed Rep，2012，6（1）:157-162.

［6］Zhang Y，Zhang A，Yan G，et al.High-throughputmetabolomic approach revealed the acupuncture exerting intervention effects by perturbed signaturesand pathways［J］.Mol Biosyst，2014，10（1）:65-73.

［7］Wang Y，Wu QF，Chen C，etal.Revealingmetabolite biomarkers for acupuncture treatment by linear programming basedfeature selection［J］.BMCSystBiol，2012，6（Suppl1）:S15.

［8］田捷，劉一軍.基于時空編碼腦網絡的針刺穴位組學研究［J］.科學中國人，2010，18（5）:50-52.

［9］VidalM，Cusick ME，BarabásiAL.Interactomenetworksand human disease［J］.Cell，2011，144（6）:986-998.

［10］Hopkins AL.Network pharmacology:the next paradigm in drug discovery［J］.NatChem Biol，2008，4（11）:682-690.

［11］Barabási AL，Oltvai ZN.Network biology:understanding the cell's functionalorganization［J］.NatRevGenet，2004，5（2）:101-113.

［12］BarabásiAL，Gulbahce N，Loscalzo J.Networkmedicine:a networkbased approach to human disease［J］.Nat Rev Genet，2011，12（1）: 56-68.

［13］Li S，Zhang B.Traditional Chinesemedicine network pharmacology: theory，methodology and application［J］.Chinese Journalof Natural Medicines，2013，11（2）:110-120.

［14］Wang YY，Lin F，Jiang ZL.Pattern of acupoint selection based on complex network analysis technique［J］.ZhongGuo Zhen Jiu，2011，31（1）:85-88.

［15］Lee SH，Kim CE，Lee IS，et al.Network analysis of acupuncture points used in the treatment of low back pain［J］.Evid Based ComplementAlternatMed，2013，doi:10.1155/2013/402180.

［16］Wu QF，Zhang CS，Chen Q，et al.On feasibility of researching acupointcombination by using complex network analysis techniques［J］.Zhen CiYan Jiu，2012；37（3）:252-255.

［17］Cheung F.TCM:Made in China［J］.Nature，2011，480（7378）:S82-S83.

［18］Li CX.Discuss the essence of ZHENG［J］.Journal of Sichuan ofTraditional TCM，2011，29（7）:36-38.

［19］Huang SW，Wang WT，Yang TH，et al.The balance effect of acupuncture therapy among stroke patients［J］.JAltern Complement Med，2014，20（8）:618-622.

［20］Li R，Ma T，Gu J，et al.Imbalanced network biomarkers for traditional Chinesemedicine syndrome in gastritis patients［J］.Sci Rep，2013，3:1543.

（本文編輯：張震之，高 杉）

·啟事·

Network acupuncture:a new strategy to investigate the rulesand biologicalmechanism sofacupiontcompatibility

FAN Xiao-jing1，GUOWei2，ZHANGYu-lian1，ZHANGBo3
（1.The Second HospitalAffiliated of Tianjin University of TraditionalChineseMedicine，Tianjin 300150，China；2.Tianjin University of TraditionalChinese Medicine，Tianjin 300193，China；3.Tianjin International Joint Academy of Biotechnology&Medicine，Tianjin 300457，China）

A greatprogresson the study of themechanism ofacupuncture hasbeenmadewith the help ofmassive omics technology.However，there is little further study on the compatibility regularity and overall effectofacupoints，and a new breakthrough can be sought in methodology.Network，a new research toolemphasizing“connection，entity，system”，hasbeen widely used allover the advanced study；especially the network pharmacology has largely promoted the study of traditional Chinese herbs and formulas.Therefore，learning from network pharmacology on the traditional Chinese herbs，we tried to combine acupuncture with network biology to propose“network acupuncture”，in order to lay foundation of further study on acupuncture in thenew period.

network；acupuncture science；acupiont compatibility

R245.9

A

1672-1519（2015）02-0080-04

10.11656/j.issn.1672-1519.2015.02.05

國家自然科學基金項目（81303139）。

樊曉靖（1981-），女，碩士，主治醫師，研究方向是針灸理論基礎與臨床。

張博，E-mail:z-b07@mails.tsinghua.edu.cn。

（2014-11-04）