心血管病中医证候蛋白质组学研究概述
2016-01-31栾依含刘先利宗文静曹洪欣
栾依含,刘先利,宗文静,曹洪欣
(1.黑龙江中医药大学,哈尔滨 150040;2.中国中医科学院中医基础理论研究所,北京 100700; 3.首都医科大学中医药学院,北京 100069;4.国家中医药管理局,北京 100027)
心血管病中医证候蛋白质组学研究概述
栾依含1,刘先利2,宗文静3,曹洪欣4△
(1.黑龙江中医药大学,哈尔滨 150040;2.中国中医科学院中医基础理论研究所,北京 100700; 3.首都医科大学中医药学院,北京 100069;4.国家中医药管理局,北京 100027)
证候是中医诊疗的关键,蛋白质组学技术的兴起与发展为中医证候的基础研究提供了有力的检测手段。心血管疾病是危害人类健康的一大类疾病,开展心血管疾病中医证候蛋白质组学的研究已得到广泛关注。故通过对近年来心血管疾病中高发病率的冠心病和高血压病证候蛋白质组学实验研究和临床研究文献进行梳理和分析,总结归纳蛋白质组学在心血管疾病中医证候研究中的进展,为心血管疾病中医证候的进一步客观化研究提供参考。
心血管疾病;中医证候;蛋白质组学
蛋白质组学技术的兴起与发展,为中医证候的基础研究提供了有力的检测手段。蛋白质组学整体性、动态性、阶段性、稳定性和复杂性特征与中医证候特点十分相似[1],将蛋白质组学技术与中医证候研究相结合,不仅能明确证候的物质基础,还能进一步了解证候表现的物质差异程度,从中医的角度提高客观、准确地认识疾病的发生发展规律,有助于对疾病辨证论治。中医药治疗心血管疾病具有一定优势,证候是中医诊疗的关键,开展心血管疾病中医证候蛋白质组学研究已得到广泛关注,并取得阶段性成果,现分析如下。
1 文献检索及筛选
在中国知网(CNKI)、万方医学网进行检索,首先以“蛋白质组学”为关键词进行第1次检索;其次,中国知网以“主题”为检索条件,万方医学网以“疾病”为检索条件,分别对“心血管病”、“冠心病”、“高血压”、“心力衰竭”、“心肌病”、“心律失常”、“瓣膜病”进行第2次检索。在此基础上对每篇文献的题目、摘要进行筛选,选取与证候相关文献进一步全文阅读,并排除同一作者或同一团队重复发表的论文。
筛选结果显示,应用蛋白质组学技术对心血管病中医证候的研究集中在冠心病和高血压病,多以一病一证、同病异证研究为主,亦有从疾病发展阶段变化入手。研究对象多为病证结合动物模型下的组织、血清样本和人体血清/血浆样本,是心血管病中医证候蛋白质组学的主要研究热点及研究内容[2]。
2 蛋白质组学在冠心病证候研究中的应用
冠心病证候蛋白质组学研究以血瘀证和痰瘀证为主,一病一证多见。蛋白质组学技术以经典的双向凝胶电泳联合质谱技术为主,新兴的同位素体内/体外、标记/无标记定量蛋白质组学技术少有。同病同证各研究结果不尽相同,但各证型涉及的生物过程多与炎症反应、抗氧化应激、凝血系统异常、脂质代谢紊乱等相关。
2.1 病证结合实验研究
病证动物模型是联系基础研究与临床实践的重要桥梁,冠心病证候动物模型蛋白质组学研究主要包括血瘀证、气虚血瘀证、气滞血瘀证和痰瘀互结证。
2.1.1 血瘀证 郭淑贞[3]应用双向电泳结合质谱技术对小型猪冠心病血瘀证模型血浆进行了蛋白质组学研究,鉴定出与炎症反应、补体系统以及脂质转运过程相关的7种蛋白,推测炎症/抗炎病理过程可能是血瘀证的核心环节。王勇[4]进一步对小型猪心肌组织进行蛋白检测,鉴定出过氧化酶等4种差异蛋白,认为其机制可能与机体抗氧化能力下降以及心肌结构损伤密切相关。
2.1.2 气虚血瘀证 苗兰等[5]应用双向电泳结合质谱技术分离鉴定气虚血瘀证大鼠血清的差异表达蛋白,得到CD5抗原样蛋白等5种,认为其机制与炎症反应、抗氧化作用、脂质降解调控、抗凝及凝血、免疫调控等相关。刘涛等[6]应用双向电泳结合质谱技术对气虚血瘀证大鼠缺血心肌组织进行差异蛋白检测,鉴定出苹果酸脱氢酶等8个差异蛋白,认为其机制可能与能量代谢障碍、应激反应和氧化损伤等因素有关。
2.1.3 气滞血瘀证 苗兰[7-8]应用双向电泳结合质谱技术对气滞血瘀证大鼠血清进行了2次差异蛋白检测,分别鉴定出与JAK-STAT通路相关的2种蛋白与凝血及免疫反应相关的3种蛋白。JAKSTAT通路与缺血再灌注的心肌保护和心功能障碍密切相关。
2.1.4 痰瘀互结证 李欣志[9]应用双向电泳结合质谱技术对小型猪冠心病痰瘀互结证模型血清进行了差异蛋白检测,鉴定出与免疫、炎症反应以及脂质代谢过程相关的C4BP等2种蛋白。苗兰[7,10]进一步对小型猪冠心病痰瘀互结证模型的冠状动脉和心肌组织检测,在冠脉组织中鉴定出apoA-I等6种差异蛋白,在心肌组织中鉴定出Hsc70等4种差异蛋白,认为这些蛋白参与了炎症反应、脂质代谢、免疫调控、抗细胞凋亡、抗氧化应激、血栓形成及内皮机制障碍等。
2.2 病证结合临床研究
血清/血浆内含有生物信息丰富的高、中、低丰度蛋白且易于采集,是冠心病证候蛋白质组学研究的热点领域。证候分型主要包括血瘀证、气虚血瘀证、痰瘀互阻证等。
2.2.1 血瘀证 马增春、吴红金[11-12]应用双向电泳结合质谱技术对冠心病血瘀证患者血浆进行蛋白标记物检测,鉴定出粒酶等4种差异蛋白,认为其机制可能与机体内凝血异常以及血管内皮细胞凋亡有关。周倩倩等[13-14]应用双向电泳结合质谱技术对陈旧性心肌梗死、冠心病血瘀证病人血清进行差异蛋白检测,分别鉴定出CD5L等5种、APOA-I等4种差异蛋白,认为其机制主要涉及炎症反应和脂质代谢两方面。赵慧辉等[15-16]应用差异凝胶电泳结合质谱技术、液相色谱结合质谱技术对冠心病不稳定心绞痛血瘀证患者血浆进行蛋白质组学研究,分别鉴定出Transthyretin等9种、ACTA1等28种差异蛋白,认为其机制主要涉及心肌损伤、凝血系统异常、炎症反应、氧运输障碍和脂质代谢紊乱等。并进一步应用差异凝胶电泳结合质谱技术对冠心病不稳定性心绞痛血瘀证患者血瘀证前后程度变化的血浆进行差异蛋白检测,鉴定出Clusterin等6种差异蛋白,认为其机制可能与氧化应激损伤、凝血纤溶系统异常、炎症反应和脂质代谢紊乱等有关[17]。刘玥[18]对前期鉴定出的冠心病血瘀证血小板差异蛋白Gelsolin进行了ELISA法与WB法检测,进一步证明血小板Gelsolin可能是冠心病血瘀证的特异生物标记物。
2.2.2 气虚血瘀证 赵慧辉等[19-21]应用双向电泳、差异凝胶电泳串联质谱技术、液相色谱串联质谱技术对冠心病气虚血瘀证患者血浆进行差异蛋白检测,分别鉴定出α1酸性糖蛋白等8种、α1抗胰蛋白酶等9种、肌动蛋白等12种差异蛋白,认为其机制可能与炎症反应、脂质代谢障碍、心肌损伤、血氧代谢紊乱和凝血因子异常等相关。
2.2.3 痰瘀互阻证 赵慧辉等[22-23]应用双向电泳、差异凝胶电泳串联质谱技术对冠心病痰瘀互阻证患者血浆进行差异蛋白质组学研究,分别鉴定出ApoA-IV等6种、甲状腺素转运蛋白等14种差异蛋白,认为其机制可能与炎症反应、脂质代谢障碍、血氧代谢紊乱等有关。
2.2.4 心肾阴虚证与心气虚证 袁宏伟等[24]应用双向电泳联合质谱技术对冠心病心肾阴虚证、心气虚证患者血清进行蛋白质组学研究,鉴定出凝血酶原等21种差异蛋白。这些蛋白主要涉及凝血、补体、脂质代谢、细胞凋亡、激肽释放酶-激肽系统和Wnt途径,可能是区别冠心病心肾阴虚证与心气虚证的差异蛋白。
2.2.5 痰浊内阻证与心气虚证 崔佩佩等[25]应用差异凝胶电泳联合电喷雾质谱技术对冠心病痰浊内阻证、心气虚证患者血清进行蛋白质组学研究,鉴定出载脂蛋白H等12种差异蛋白。这些蛋白主要涉及磷酸戊糖途径、半乳糖代谢、糖酵解、血液连锁反应系等通路,可能是区别冠心病痰浊内阻证与心气虚证的差异蛋白。
2.2.6 心血瘀阻证与心肾阴虚证 王刚等[26]应用差异凝胶电泳结合质谱技术对冠心病心血瘀阻证和心肾阴虚证进行差异蛋白质组学研究,鉴定出聚集素等10种差异蛋白。这些蛋白主要涉及阿尔茨海默病通路、补体通路和凝血级联通路,可能是区别冠心病心血瘀阻证与心肾阴虚证的差异蛋白。
2.2.7 心血瘀阻证与痰浊内阻证 朱明丹等[27]应用差异凝胶电泳结合质谱技术对冠心病心血瘀阻证和痰浊内阻证进行差异蛋白质组学研究,鉴定出抗凝血酶Ⅲ等10种差异蛋白。这些蛋白主要涉及凝血通路、补体通路、脂质代谢及炎症反应过程,可能是区别冠心病心血瘀阻证与痰浊内阻证的差异蛋白。
2.2.8 冠心病不同阶段研究 周倩倩[28]应用双向电泳联合质谱技术研究冠心病4个不同阶段的血清蛋白质表达差异,共鉴定出载脂蛋白E等7个差异蛋白。这些蛋白主要参与炎症反应、脂质代谢和氧化损伤等过程。尚青华[29]应用质谱技术对“冠心病稳定期血瘀证-潜毒-瘀毒”过程进行血清蛋白质组学研究,鉴定出“瘀毒”病机转变蛋白KNG1等4种。认为其病机转变过程与炎症反应机制、激活凝血纤溶系统、氧化应激反应、缓激肽作用和血管内皮损伤等有关。
3 蛋白质组学在高血压病证候研究中的应用
高血压病证候蛋白质组学研究涉及一病一证、同病异证以及方证相关3方面。蛋白质组学技术以经典的双向凝胶电泳联合质谱技术为主,部分研究涉及生物过程及机制的分析,但尚需进一步深化研究。
3.1 病证结合实验研究
高血压病证候蛋白质组学实验研究包括病证结合动物模型和血管内皮细胞损伤模型,包括肝阳上亢证、血瘀证和气虚血瘀证。
3.1.1 肝阳上亢证 张莺等[30]应用质谱技术在高血压肝阳上亢证模型大鼠肾上腺组织鉴定出铁轻链蛋白等7种蛋白,认为其机制可能与能量代谢和抗氧化障碍等相关。胡小勤等[31]应用双向电泳技术对高血压病肝阳上亢证患者血清细胞模型进行研究,发现25个差异蛋白点,认为这些变化的蛋白点可能与发生机制有关。
3.1.2 血瘀证 孙喜稳等[32]应用双向电泳结合质谱技术对高血压病血瘀证致伤的人脐静脉内皮细胞进行了蛋白质组学研究,鉴定出谷氨酸脱氢酶等7种差异蛋白,认为这些蛋白可以作为物质基础进行单克隆细胞模型研究。
3.1.3 气虚血瘀证 胡小勤等[33]应用双向电泳结合质谱技术对高血压病气虚血瘀证患者血清进行差异蛋白检测,鉴定出肽基脯氨酰异构酶A等9种差异蛋白。认为其机制可能与细胞凋亡有关。进一步又对高血压病气虚血瘀证和肝阳上亢证细胞模型进行差异表达蛋白比较,筛选出27差异蛋白点作为区分二者的分子基础[34]。
3.2 病证结合临床研究
高血压病证候蛋白质组学临床研究以人血清和外周血单核细胞为主,包括肝阳上亢证、肝阳化风证、阴虚阳亢证、肝胆湿热证和痰湿壅盛证。
3.2.1 肝阳上亢证 何青[35]应用质谱技术对高血压病肝阳上亢证患者血清进行了蛋白质组学研究,依据判别函数从221个显著差异蛋白峰中筛选出5个最佳峰值,组成了区分高血压病肝阳上亢证的证候诊断模型。
3.2.2 肝阳化风证 熊新贵等[36]应用双向电泳结合质谱技术对高血压病肝阳化风证患者血清进行了蛋白质组学研究,鉴定出铜蓝蛋白等5个差异蛋白。萧梅芳等[37]进一步对高血压脑出血肝阳化风证、高血压病肝阳上亢证患者外周血单个核细胞比较,鉴定出与细胞凋亡、蛋白信号传导、血小板活化、氧化应激等有关的21个差异蛋白,并推测抗氧化和抗凋亡能力代偿性增强可能是肝阳上亢证发展至肝阳化风证的原因。杨波等[38]对高血压病脑出血急性期肝阳化风证患者外周血单个核细胞进行了差异蛋白检测,鉴定出肌动蛋白等3种差异蛋白,这些蛋白与细胞骨架、凝血及炎症反应相关。
3.2.3 阴虚阳亢证 何青[35]应用质谱技术对高血压病阴虚阳亢证患者血清进行了蛋白质组学研究,依据判别函数从145个显著差异蛋白峰中筛选出5个最佳峰值组成了区分高血压病阴虚阳亢证的证候诊断模型。褚瑜光[39]亦应用BPS决策判别软件筛选出与高血压病阴虚阳亢证发病机制相关的124个差异蛋白峰。
3.2.4 肝胆湿热证和痰湿壅盛证 褚瑜光等[40-41]采用弱阳离子纳米磁球和质谱联用技术对高血压病肝胆湿热证与痰湿壅盛证患者血清进行了证候模型蛋白质组学研究,从182个差异蛋白峰中筛选出5个最佳峰值组成了高血压病肝胆湿热证诊断模型;从102个差异蛋白峰中筛选出4个最佳峰值组成了高血压病痰湿壅盛证诊断模型。
4 问题与展望
蛋白质组学的兴起为研究生命活动和疾病的发生发展规律提供了新方法,将其与中医药研究相结合,为中医药创新与现代化发展拓宽了途径。然而蛋白质组学技术尚存在一定局限,用于中医证候研究也存在一些问题:一是蛋白质组学研究检测方法不同,仪器设备不同,使其结果无法统一;二是生物样本的个体差异性,临床研究样本量较少,难以把握规律;三是目前研究多集中在一病一证和同病异证,异病同证的研究开展得较少;四是现阶段几乎所有蛋白质组学研究只进行到发现疾病的差异蛋白及其功能,其所在路径及发生机制研究还限于推测或推理。因此,建议建立检测过程量化标准,规范研究结果;扩大研究样本量而减小差异性,探索共性规律;深化病证结合研究,从发现差异蛋白向揭示作用机制转变;把基因组学、蛋白质组学和代谢组学有机结合,系统阐明中医辨证论治规律。
与此同时,MetaCore、IPA、KEGG等这些与蛋白质组学相关的生物学信息数据库、信息挖掘和分析平台逐步发展起来。这些平台支持,可以更加全面准确地整合人类疾病、药物以及其他与健康相关的生物信息研究。
总之,随着蛋白质组学技术的不断成熟,对中医证候研究将更加深入,从而推动从分子和细胞水平上认识中医证候的机理,为疾病预防、诊断和治疗提供更加有效的技术和方法。
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R54
A
1006-3250(2016) 09-1277-04
2016-03-22
栾依含(1986-),女,辽宁营口人,医学博士,从事心血管疾病的中医证候与治法研究。
△通讯作者:曹洪欣,教授,中国中医科学院首席研究员,从事中医药防治心血管疾病与病毒性疾病的临床与研究,E-mail:caohx898@163.com。