組學技術在針灸研究領域中的應用現狀

白樺 孫珂 徐森磊 吳嘉宏 顧一煌

(南京中醫(yī)藥大學針灸推拿學院養(yǎng)生康復學院，江蘇 南京 210023)

針灸療法是中醫(yī)治病的主要方法之一，其利用針刺和艾灸等刺激人體體表穴位，并通過經絡傳導，以達到調和臟腑、扶正祛邪、治病保健的目的。由于針灸療法具有適應證廣、療效顯著、應用方便等優(yōu)點，普遍為大眾所接受，且逐漸成為許多國家的補充和替代療法〔1〕。隨著針灸臨床的國際化和現代化發(fā)展，用現代技術手段來闡明和完善針灸傳統理論已成為當前研究的重點。系統生物學是21世紀一門新興的學科，被廣泛地應用于生命科學研究中，組學技術作為系統生物學中的一部分，從人體是一個有機的統一體的角度出發(fā)，把基因、mRNA、蛋白質、代謝小分子等這些構成生物體的不同組分整合在一起進行研究，以揭示在某種或某些因素擾動下系統內部各組分的相互作用和動態(tài)變化，這與針灸療法的整體調節(jié)作用不謀而合〔2〕，因此將組學技術引入針灸研究，可以全面系統地揭示針灸治療時所產生的整體效應，促進針灸學的現代化進程。本文就當下針灸研究領域中組學技術的應用進行概述，以期為針灸組學研究提供參考。

1 組學技術概述

隨著高通量測序技術的不斷完善和發(fā)展，單組學技術日漸完善和成熟，不同組學如基因組學、蛋白組學、代謝組學等可從不同層面揭示生物體的動態(tài)變化過程。

1.1基因組學 基因組學技術是研究生物體內全部基因的一項技術〔3〕，其可利用基因組信息指導醫(yī)療決策，并為每個病人量身定制治療策略。隨著2006年5月人類基因組計劃的完成，對每個人進行基因檢測正迅速成為現實。研究人員認為，基因組學有潛力徹底改革針灸醫(yī)學的實踐，即在遺傳信息指導下，針灸可優(yōu)化其治療效果，為臨床提供有效的治療手段。

1.2蛋白組學 蛋白質組學技術是基于現代質譜聯用技術對蛋白質/肽段進行鑒定和定量分析，可反映機體內全部蛋白質的信息，已被廣泛用于從動態(tài)角度研究蛋白質在分子水平上的表達〔4〕。在針灸研究方面，利用蛋白組學研究針灸治療帕金森病、急性脊髓損傷、缺血性腦血管病、神經痛等疾病的機制，已經取得一定的成果。蛋白質組學領域的快速發(fā)展為針灸與現代技術和系統生物學的融合提供了一系列新的工具，有望推動針灸的現代化和國際化進程。

1.3代謝組學 代謝組學又稱為代謝輪廓分析，可系統反映生物體內代謝物的構成及變化。由于代謝物是生物調節(jié)過程中的最終產物，因此，與其他組學相比，代謝組學可直觀反映機體表型及其變化〔5〕，有助于生物體代謝特征的識別，可為發(fā)現與健康和疾病狀態(tài)相關的生物標志物提供理想的技術平臺。尤其是隨著磁共振技術(NMR)，超高效液相色譜-質譜聯用技術(UPLC-MS)和氣相色譜-質譜聯用技術(GC-MS)等代謝組學分析技術的發(fā)展和成熟，代謝組學在藥物開發(fā)、分子醫(yī)學和其他生物技術領域中變得越來越流行。代謝組學和針灸學均具有整體性、全面性和動態(tài)變化的特征，可為針灸機制研究提供科學依據。

2 組學技術在針灸研究中的應用進展

雖然針灸療法逐漸成為許多國家的補充和替代療法〔1〕，但是不少海外學者對針灸保持著中立甚至是懷疑的態(tài)度，并堅持用現代方法驗證其科學性。目前，雖然已有研究報告證實針灸對包括疼痛在內的許多疾病療效顯著，但同時也揭示了一些令人困惑的現象，甚至對其提出質疑，例如：針刺療效是否只有安慰效果〔6〕？為什么針刺非穴位點同樣可以產生療效〔7〕？針灸的臨床適應證到底有哪些？代表個體差異及針刺敏感性的生物指標和臨床意義是什么？這些問題在一定程度上阻礙了針灸現代化的進程。近年來，已有針灸領域的研究開始應用組學技術來探索上述問題。

2.1經穴特異性 經穴是針灸學的一個重要概念，其原始含義為“氣穴”、“脈氣所發(fā)”，是針灸療法發(fā)揮其治療作用的基礎。而目前國外的一些文獻報道〔8〕，經穴和非經穴刺激在臨床療效上并無差異。由于臨床試驗的結果相互矛盾，針灸療法的療效一直存在激烈爭論。在2007年舉行的針灸研究學會國際研討會上，經穴特異性被認為是針灸實踐的核心科學問題之一〔9〕。

不少研究學者將組學技術納入經穴特異性的研究，并做了相關報道。為了尋找陽明經經穴特異性的生物信息學依據，吳巧鳳等〔10〕采用代謝組學技術，觀察分別針刺健康男性陽明經穴(足三里、梁門、巨髎)與其他經穴(陽陵泉、委中)后，其尿液中代謝產物的改變情況，發(fā)現針刺陽明經上各穴位，機體尿液代謝物的改變情況基本一致，均可升高尿液中馬尿酸和氧化三甲胺的含量，降低甘氨酸含量；而針刺委中后尿液中代謝物改變情況與針刺陽明經穴有明顯不同，其尿液代謝物中肌酐明顯升高，提示陽明經穴具有一定的共性和特異性。另外，Lin等〔11〕也對經穴特異性進行了研究，分別對健康大鼠的足陽明胃經和足少陽膽經上的穴位進行電針干預，采用基于NMR代謝組學技術，探討由電針干預不同經穴引起的代謝產物差異，發(fā)現無論是電針足陽明胃經的穴位還是電針足少陰膽經的穴位均能引起代謝產物的變化，且兩者的代謝變化差異顯著，為經穴特異性理論提供了證據支持。

2.2經穴-臟腑相關 經絡和臟腑是中醫(yī)基礎理論的兩大系統?！皟葘倥K腑，外絡肢節(jié)”，經穴臟腑相關理論把人體上下內外聯系成為一個整體，是經絡學說的核心內容〔12〕。但國外一些研究表明〔13〕，不遵循針灸理論，不選用特定經穴，甚至不用進行相應的手法操作，也能達到與針灸相當的臨床效應。而經絡和內臟相關研究顯示〔14〕，針灸實時效應與神經節(jié)段有著復雜的聯系，除了表現出經絡特異性外，還表現出多經絡可調節(jié)同一內臟功能。這些結果對傳統針灸理論提出挑戰(zhàn)，嚴重影響了針灸學科的發(fā)展。目前也有研究初步證實，經穴與臟腑在基因、蛋白、代謝層面存在相關性和特異性，并認為隨著臟腑功能變化，經穴狀態(tài)可由靜息態(tài)轉變?yōu)榧せ顟B(tài)〔15,16〕。

“心胸內關謀”是經穴-臟腑相關理論的具體表現，因此內關穴-心臟疾病則是該理論的經典研究模式。Fu等〔15〕采用急性心肌梗死大鼠模型，以電針內關穴為治療手段，并采用轉錄蛋白組的染色質免疫沉淀技術(ChIP-assay)，探討針刺內關穴效應機制，發(fā)現針刺心肌缺血大鼠內關穴可以誘導H3K9ace調控血管內皮生長因子(VEGF)信號級聯促進血管新生介導心肌保護；并驚奇地發(fā)現，對于正常大鼠，針刺內關穴同樣也引起心肌組織中H3K9ace的高表達，提示經穴狀態(tài)與臟腑功能變化是有交互作用的。另外陳以國等〔16〕基于“五臟有疾也，當取之十二原”的理論，以太溪穴-腎臟為研究載體，電針雙側太溪穴干預7 d后分析其腎臟組織中蛋白質組的變化情況，發(fā)現針刺太溪穴后腎臟蛋白質組與非針刺組腎臟蛋白質組相比有9個上調的差異蛋白，并且鑒定出其中兩個蛋白分別為煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)依賴型異檸檬酸脫氫酶和醌氧化還原酶，提示針刺太溪穴可增強腎臟能量和物質代謝功能，太溪穴與腎具有相關性。

2.3針灸療效作用機制 針灸臨床適宜病種廣泛，療效顯著，據統計針灸臨床所涉及的病癥數達972種，也有人總結為16個系統的461種病癥。同時針灸療法呈現多樣化，如平衡針灸療法、頭皮針療法、靳三針療法、賀氏針灸三通法、腕踝針療法和筋針療法等。且針灸療法也越來越得到國際的認可，1996年世界衛(wèi)生組織(NIH)米蘭會議提出了3類64種針灸適應病癥。隨著針灸全球化的傳播，其也吸收了其他國家文化的精華，進而蓬勃發(fā)展，在基礎理論、針刺方法、刺激部位和穴位組合方面都得到了銳意創(chuàng)新。例如，反映點針灸、泛穴針灸、經絡逆向刺激療法、針灸瘢痕松解術、動筋針法、糖針-舒適化針灸、針靈、激痛點針灸、本神針灸和精準針灸等〔17〕，使得針灸領域百花齊放。但是目前針灸面臨的一大問題是“技術在不斷進步，理論在原地踏步”，也就是說目前傳統的針灸理論不能明確地解釋其治療機制。

針灸治療作為一種刺激手段，可通過刺激生物體不同組織結構如皮膚、肌肉、血管、神經等誘發(fā)信息傳導及生化調節(jié)網絡的變化，具有多途徑、多層次、網絡化的整體特點。而以往的針灸機制研究多針對單條或多條通路、單個或多個靶點進行研究，往往難以全面解釋其作用機制，因此將組學技術引入針灸機制研究中，可使研究者在同一時間段內獲得更多的棘突物質變化情況，為針灸機制的整體化研究提供新的契機。

心腦血管疾病為針灸治療的優(yōu)勢病種，Yang等〔18〕對血管性癡呆大鼠進行足三里和百會針刺治療，并于治療2 w后取Wistar大鼠腦組織進行iTRAQ相對定量蛋白質組學篩選出了31種差異表達蛋白，并通過生信分析發(fā)現這些差異蛋白與氧化應激、細胞凋亡、突觸功能相關，提出針刺可從調節(jié)氧化應激、細胞凋亡或突觸功能等多個方面治療血管性癡呆。足三里是針灸臨床上常用的穴位之一，Zhang等〔19〕對健康人群進行2 w的電針足三里干預，并于干預前后抽血制備血清，并采用iTRAQ和UPLC/ESI-Q-TOF/MS技術進行蛋白組學與代謝組學聯合分析，發(fā)現針刺足三里可影響機體免疫、細胞凋亡、蛋白轉運、信號轉導、代謝等多個生物過程，并對甘油磷脂代謝、醚脂代謝、脂肪酸代謝、甘油酯代謝、卟啉代謝、鞘脂代謝和原發(fā)性脂肪酸生物合成代謝等多方面綜合調節(jié)，從而發(fā)揮其相應的治療作用。

綜上，組學技術是一個快速發(fā)展的領域，可以為針灸領域的研究提供更為符合針灸作用規(guī)律的證據，能夠較為全面和系統地揭示針灸作用機制，完善針灸理論基礎，促進針灸的發(fā)展。然而目前針灸的基礎理論研究和針灸效應研究中由于經穴和經絡概念的理解上的歧義，不同學科、不同實驗室、不同國家采用的不同研究方法使得各種實驗室結果無法重復，證據不足，難以突破，使針灸學面臨前所未有的嚴峻挑戰(zhàn)，問題就在于經絡基礎的研究成果無法顯示可觀、可測的經脈客體。因此，在后續(xù)的研究中，建立一個公認的針灸研究規(guī)范是十分必要的，同時還需注意實驗中的質量控制，避免研究設計、方法中出現的不足。