基于代謝組學技術的針灸效應機制研究進展

王敏君 ，劉磊 ，胡玲 ，2，吳子建 ，2，趙麗娜 ，吳立斌 ，王璐璐

(1.安徽中醫藥大學，合肥 230012;2.安徽省中醫藥科學院針灸經絡研究所，合肥 230038)

代謝組學是指在一定時間內從代謝物層面對生物體內所有代謝物進行研究分析的一門學科。在以組群指數分析為基礎的前提下，結合多種檢測技術和數據處理方法并進行系統整合，是繼蛋白質組學、基因組學后系統生物學的又一重要分支[1-2]。代謝組學的動態性、完全性、整體性的特點，使得其在醫療衛生等領域得到廣泛應用，并有廣闊的發展前景[3-4]。為增強針灸臨床應用的價值，我國學者將針灸與代謝組學技術相結合，運用現代化手段對針灸作用機制進行深入探析，充分發揮針灸自身整體性的優勢，為進一步研究提供指引。

1 代謝組學技術概況

代謝組學是研究生物體系受刺激或干擾(某個特定基因變異或環境改變)后其代謝產物(一般是指小分子物質)變化或隨時間變化規律的一門學科，是對生物體各種代謝變化和代謝途徑的研究[5-6]。代謝產物的水平是由代謝途徑中酶的活性所決定，并與機體的生理和病理狀態息息相關。基因表達的終產物是代謝組，亦是細胞或組織的生化表達[7]。代謝組學能夠更好地揭示基因和表達類型之間的關系，監測和推斷基因功能。所以，近年來代謝組學技術被一些學者運用于針灸研究領域，在進行實驗研究的同時還進行了臨床研究。

2 腧穴作用規律機制的代謝組學研究

2.1 穴位效應特異性的代謝組學研究

由于穴位效應特異性對臨床診療有一定的指導作用，現已成為針灸領域的研究熱點。吳巧鳳等[8]采用核磁共振波譜(NMR)技術并從整體代謝流的角度分析針刺陽明經穴對健康成年人血漿代謝物的影響，結果發現針刺足陽明經穴會調控小分子代謝物的濃度，如增高糖類物質的濃度，降低乳酸濃度;而針刺陽陵泉穴則會調節脂溶性大分子代謝物的濃度;這表明針刺不同穴位會對機體血漿代謝物產生不同影響，通過針刺陽明經穴能有效調控糖類、乳酸和能量代謝，而針刺陽陵泉穴則會調節脂質代謝。佟欣等[9]研究顯示，低頻電針足三里會影響機體的糖代謝水平和腸道菌群，能顯著降低甘油三酯(TG)、血清總膽固醇(CHO)、總膽紅素(TBIL)和血清總膽汁酸(TBA)的含量;同時，腸道微生物的代謝物若不能充分利用膽堿則會影響極低密度脂蛋白(VLDL)的合成，從而降低TG含量，影響消化吸收;有研究表明，針刺足三里不僅能夠調節胃腸運動還能促進局部血液微循環，從而發揮其特異性作用[10]。鐘歡等[11]分別研究了艾灸和針刺健康人群足三里對血清代謝物的影響，結果顯示隨著時間的變化，血清中差異性代謝物濃度亦發生變化，兩者對代謝物都有影響，艾灸偏向于能量代謝和骨骼肌代謝，針刺則偏向于脂質代謝，這表明針刺與艾灸都能對胃腸功能進行調節，但艾灸的作用更為明顯。以上研究表明，穴位的特異性能夠在一定程度上通過對生物體內不同代謝路徑的調控，引起靶器官的變化，從而實現對患者臨床癥狀的改善。

2.2 腧穴配伍規律效應的代謝組學研究

腧穴配伍基于腧穴自身的主治功效，用來加強腧穴間的協同作用[12]，在治療臨床疾病中占主導地位。因此，醫者在診療疾病時應對患者的病情進行準確的辨證，并進行正確的選穴與配伍[13]。陳茜等[14]采用“標本配穴法”對慢性心肌缺血模型大鼠進行電針干預，并對其血清代謝物進行分析，結果顯示與其他組相比，電針后的ST段振幅呈顯著下降趨勢，其中葡萄糖、乙酸、肌酸、乳酸等代謝物也受到影響，這表明針刺能通過調控能量代謝、糖代謝等途徑有效減輕心肌缺血損傷程度，從而保護心肌。吳巧鳳等[15]發現，俞募配穴法對功能性消化不良大鼠血清代謝物的大分子代謝物具有明顯調控作用，它可以使高密度脂蛋白(HDL)和 N-乙酰糖蛋白(NAc)含量明顯增高，極低密度脂蛋白/低密度脂蛋白(VLDL/LDL)含量減少，這表明俞募配穴能夠通過調控大分子代謝物的代謝水平從而有效促進血脂代謝，提升血脂水平，促進胃腸蠕動，提升胃動力。吳璐一等[16]觀察“合募配穴”法隔藥餅灸干預潰瘍性結腸炎大鼠的尿液代謝變化，發現大鼠尿液中半胱氨酸、酪氨酸、哌啶酸和二丁基蘋果酸鹽等氨基酸的水平在干預后出現回調，這表明通過艾灸“合募配穴”能夠通過干預氨基酸代謝有效抑制炎性反應，減輕局部病痛。

3 針灸臨床作用機制的代謝組學研究

3.1 針灸抗心腦血管損傷效應的代謝組學研究

心腦血管疾病已成為臨床多發病之一，其致死率、致殘率較高，嚴重威脅人類健康。由于心血管疾病的發病因素與代謝有關，因此可通過對代謝物的研究明確心血管疾病的發病機制。Yang M等[17-18]運用靶向代謝組學MRM-MS研究人類血漿中潛在的高血壓標志物，結果有47種化合物被用作原發性高血壓的靶向代謝物，其中油酸和肌醇在針灸治療后可恢復至正常水平，并且成為潛在標志物。Li Y等[19]發現運用代謝組學技術研究冠心病(CHD)發病機制，結果產生 6種代謝物，其中 4-吡哆酸、石膽酸和磷脂酰甘油為最新發現，均與CHD呈正相關。吳倩怡等[20]發現急性心肌梗死ST段抬高患者的血清代謝物中，有9種代謝物，其中1-棕櫚酰-2-亞油磷酰乙醇胺、1-棕櫚酰-sn-甘油-3-磷酸膽堿、硫酸脫氫表雄酮、甘油磷酸-N-花生四烯乙醇胺最具特異性，進一步檢測發現患者組 4種脂代謝物的含量低于健康組，提示腦血管疾病的發病與脂代謝有關[21]。

3.2 針灸調節功能性消化不良效應的代謝組學研究

功能性消化不良(FD)在臨床疾病中較為常見，指在無任何器質性病變的情況下上腹部的持續性或復發性腹痛或不適。新昕等[22-23]對肝郁脾虛型消化不良的研究發現，針灸治療FD可通過提高氨基酸含量促進胃腸蠕動，提高消化吸收功能。田洪昭等[24]研究表明，電針治療肝郁型FD可能通過調節γ-氨基丁酸、琥珀酸、天門冬氨酸等代謝物含量來發揮效應。Wu Q等[25]研究顯示，FD患者的谷氨酰胺、丙氨酸、脯氨酸、HDL、β-葡萄糖、α-葡萄糖和LDL/VLDL水平顯著增高，其中磷脂酰膽堿和亮氨酸/異亮氨酸分別與 NDI癥狀指數呈正、負相關。表明代謝組學技術顯著提高了生物標志物的可信度，同時對復雜疾病的診療提供一定的參考。

3.3 針灸抗炎止痛效應的代謝組學研究

針灸目前已被證明對多種類型的疼痛病癥治療有效且能夠減少藥物的使用以及服用藥物時帶來的并發癥，減輕醫療負擔[26]，同時能積極干預疼痛誘發的情緒和認知改變[27]。針灸的鎮痛作用舉世矚目，但其機制尚無定論，特別是從代謝層面的針灸抗炎鎮痛研究較少。

基于針灸常用于治療關節炎疼痛、神經痛等疼痛類疾病，目前對針灸抗炎鎮痛效應的代謝組學研究多以關節炎作為研究對象。邵勤等[28]運用代謝組學技術對“肝腎虧虛”型骨性關節炎患者血清代謝物進行分析，結果發現患者血清中N-乙酰基半乳糖胺、纈氨酸、羥脯氨酸、甘氨酸、組氨酸含量明顯降低，伴有葡萄糖和乳酸水平以及脂質、脂肪酸水平下降。朱艷等[29]用艾灸療法治療類風濕骨關節炎并用代謝組學技術對其尿液代謝物進行分析，結果發現經艾灸治療后，模型組大鼠尿液中膽固醇代謝物水平呈下降趨勢，且色氨酸、氨基丁酸、脫氧核糖、甲基胞嘧啶水平呈上升趨勢，這提示艾灸可對脂肪代謝、氨基酸代謝進行調控。杜小正等[30]研究表明熱補針法對風寒痹阻型關節炎具有良好療效，熱補針法能夠提高痛閾、提升關節面溫度，提高蘋果酸、琥珀酸、延胡索酸、半乳糖、甘露糖的含量，并能降低乳酸的含量。這些研究表明，對血清代謝物的氨基酸、脂代謝的調控能有效緩解局部病痛，改善局部癥狀。

3.4 針灸治未病效應的代謝組學研究

《黃帝內經》中最早就有記載“治未病”的思想，其內涵與現代醫學“預防為主”的思想有相通之處。現代醫學將機體無器質性病變，僅存在一些主觀上的不適感受的狀態稱為“亞健康”，防治亞健康與中醫治未病均是強調“預防為主”的重要性。有研究表明，全世界目前約有 75%的人處于亞健康狀態，如果給予正確的干預，則可使人們恢復到健康狀態[31]。Ma H等[32]運用代謝組學技術分析健康成年男性運動員尿液樣本，結果表明針刺能促進2-羥基丁酸、3-羥基異戊酸、乳酸、丙酮酸、膽堿、甘氨酸等代謝物水平的恢復，這說明針刺治療能夠調節能量代謝、膽堿代謝，加速 ROS誘導的應激反應改善疲勞。劉艷艷等[33]研究顯示疲勞型亞健康組有 6個代謝物水平明顯提升，這些代謝標志物都與能量代謝有關，提示可通過調節能量代謝來改善患者亞健康狀況。崔海珍等[34]分別對健康和亞健康肝郁證患者的尿液樣本進行代謝組學分析，結果顯示亞健康組的代謝物甘氨酸、檸檬酸、馬尿酸、乳酸水平均低于健康組，而肌酐和 3-羥基丁酸水平則有升高趨勢，表明亞健康患者可能存在輕度的肝損傷。

4 討論

代謝組學方法已逐漸成為篩選疾病生物標志物的重要輔助工具。但對于與特定臨床癥狀密切相關的代謝物或潛在的生物標志物很難識別。目前，代謝組學主要的檢測方法有核磁共振(1H-NMR)、氣-質聯用(GC-MS)和液質聯用(LC-MS)，NMR作為常用方法之一，雖能夠獲得臨床生化測試無法獲得的關鍵代謝物，但不如 MS靈敏，而MS樣本易揮發，穩定性差，檢測方法各有利弊，因此，在選擇檢測方法時應綜合各方面因素，選擇最為合適的檢測方法。

代謝組學技術不僅能夠顯著提高生物標志物的可信度，還可應用于復雜疾病的診斷和治療。通過該技術可觀察到光譜相對完整的變化，同時還能確定關鍵代謝物與臨床疾病特征之間的關聯。但由于客觀因素的限制，目前的代謝組學技術主要運用于以動物實驗為基礎的實驗研究，同時又因各類物種自身的差異性，此方法暫時還不能直接運用于臨床研究。因此我們要綜合運用分子生物學、醫學影像技術等多種科學方法，對代謝產物進行分析，構建代謝特征譜網絡，提高這些標志物在臨床診斷中的實用性和適用性，同時也為針灸的基礎研究提供思路。

代謝組學多層次、多靶點、多途徑、多環節的特點與中醫學的“整體觀”不謀而合。針灸作為我國一項非物質文化遺產，其“簡便有效”的特點被人們廣泛接受，應當在中醫學理論的指導下，結合最新的科學技術對針灸的作用機制進行深入剖析，使得針灸的發展更具科學性、權威性，促使其發展更能面向現代化。現代針灸學提出針灸發展的學術理念要符合針灸學術本身的發展以及與其所處時代的要求相適應[35]。雖然目前的代謝組學技術尚處于初步探索階段，還有很多未知因素未被發現，但我們相信隨著科學水平的不斷發展，以經驗為基礎的傳統醫學將會得到驗證，同時還能給臨床診療提供有價值的參考，促使我國中醫學發展。