基于文献计量学的高血压肝阳上亢证病人血浆代谢组学研究

代谢组学是生物信息学组成的一部分，是利用质谱定量检测生物体中各种小分子生物活性物质，形成某种生理或病理鉴定的代谢产物谱，并分析总结代谢谱中各代谢产物之间的相互作用，从整体性研究生物体的过程。代谢组学的研究方法与中医治病的“整体观念”是一致的[1]。代谢组学可分析各种中医病症中小分子生物活性物质的相互关系[2]。目前关于高血压肝阳上亢证病人代谢组学研究较多，但因检测工具、筛选条件等因素不同，检测出的代谢产物不同。本研究旨在通过分析、筛选重复出现的代谢产物作为高血压肝阳上亢证代谢产物谱，分析其中相互作用关系，从现代医学角度解释高血压肝阳上亢证的形成机制。

1 资料与方法

1.1 文献检索 检索数据库，检索时间设定为各数据库创建至今；检索中文数据库中国知网、重庆维普和万方；检索英文数据库EMbase和PubMed，从中筛选有关高血压肝阳上亢证病人血浆代谢组学研究。

1.1.1 EMbase检索式 (metabolomics/exp OR Metabolome/exp) AND Liver-yang hyperactivity syndrome/ exp AND hypertension/exp。

1.1.2 PubMed检索式 (metabolomics OR Metabolome) AND Liver-yang hyperactivity syndrome AND hypertension。

1.1.3 中国知网检索式 “主题=高血压”并且“主题=肝阳上亢证”并且“主题=代谢组”。

1.1.4 万方数据库检索式 高血压and肝阳上亢证and代谢组。

1.1.5 维普数据库检索式 高血压and肝阳上亢证and代谢组。

1.2 文献纳入与排除标准

1.2.1 纳入文献 包括期刊、论著、毕业论文、参会等各种形式公开发表的文献，纳入文献必须为完整的全文资料，可提取完整的试验数据。

1.2.2 排除文献 高血压肝阳上亢证相关综述、个案报道等；非代谢组学研究文章，试验数据相同的不同文章视为1篇。

1.3 代谢组学中化合物的确定 汇总代谢产物，收集纳入研究中重复出现的代谢产物，作为高血压肝阳上亢证代谢产物谱，但不收录未确定的代谢产物。利用MetPA对代谢产物的名称进行标准化匹配，对于未得到匹配的代谢产物，在PubChem、KEGG和HMDB数据库中手工检索名称。

1.4 代谢产物的生物信息学分析 使用HMDB(http：//www.hmdb.ca/)网络数据库对代谢产物进行分子注释，使用KEGG(http：//www.genome.jp/kegg/)网络数据库对代谢通路分析，使用MetPA(metpa.metabolomics.ca/)网络数据库进行代谢通路可视化分析。

2 结 果

2.1 文献检索情况 初步检索获得高血压肝阳上亢证相关文献共129篇，其中中国知网46篇，重庆维普20篇，万方18篇；EMbase 11篇，PubMed 34篇，剔除重复、综述、个案报道等文献，最终9篇[3-11]有关高血压肝阳上亢证血浆代谢组学文献纳入研究，基本信息见表1。

表1 纳入文献的基本信息

2.2 代谢产物的确定 汇总9项研究中的代谢产物，其中有9个重复出现的代谢产物，视为高血压肝阳上亢证代谢产物谱。详见表2。

2.3 代谢组产物通路检索路匹配情况 在PubChem、KEGG和HMDB数据库中检索高血压肝阳上亢证代谢产物的标准化名称及相应的ID号。详见表2。

表2 高血压肝阳上亢证血浆代谢组产物的标准化名称及相应ID号

注：Query为本研究纳入的代谢产物；Match为对应代谢产物的通用名称；HMDB、KEGG、PubChem分别为对应代谢产物在此网络数据库的ID号

2.4 代谢产物路径分析 利用MetPA网络数据库对代谢产物进行通路拓扑分析，提示本研究的9个代谢产物出现在29条代谢通路上(见图1、表3)，其中有5条代谢通路P≤0.05认为是高血压肝阳上亢证的代谢通路，分别为：氨酰tRNA生物合成(Aminoacyl-tRNA biosynthesis)，氮代谢(Nitrogen metabolism)，硫胺素代谢(Thiamine metabolism)，苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成(Phenylalanine、tyrosine and tryptophan biosynthesis)，苯丙氨酸代谢(Phenylalanine metabolism)。详见图2～图6。

图中横坐标Pathway impact表征由拓扑分析计算所得的代谢通路的重要性值；纵坐标-logP表示代谢通路富集分析的显著性水平。代谢通路的Pathway impact与-logP值越大，不同组间代谢差异的相关性越高，图中的圆圈就越大

图1通过MetPA得到的通路分析概要图

表3 通过MetPA 得到的高血压肝阳上亢证通路分析结果

注：Pathway是代谢产物参与的代谢通路；Total Cmpd是通路中化合物的总数；Hits是上传的标志物数据中精确匹配的个数；RawP是通过通路分析得出的原始P值；Impact是通过O拓扑分析得出的通路影响值

标红的代谢产物ID为本研究纳入的代谢产物

标红的代谢产物ID为本研究纳入的代谢产物

标红的代谢产物ID为本研究纳入的代谢产物

标红的代谢产物ID为本研究纳入的代谢产物

标红的代谢产物ID为本研究纳入的代谢产物

3 讨 论

利用MetPA网络工具对代谢产物进行分析，确定代谢产物参与的通路。将差异有统计学意义(P≤0.05)的代谢通路视为高血压肝阳上亢证形成过程中参与的代谢通路，共5条，分析如下。

3.1 氨酰tRNA生物合成(Aminoacyl-tRNA biosynthesis) 本研究结果可见5个代谢产物出现在“氨酰tRNA生物合成”生物过程当中。这条代谢通路的生物过程主要包括氨基酸在体内转运及生命物质蛋白质的合成，前期研究分析反复出现，已多次证实这条代谢通路与多种心脏血管疾病相关，如冠状动脉粥样硬化性心脏病等[12]，高血压可促进冠状动脉粥样硬化性心脏病形成，是其一个重要危险因素，多数病人常同时出现这两种疾病，提示两者发生可能存在共同的病理形成环节。本研究结果提示高血压肝阳上亢证病人体内氨基酸转运、蛋白质合成等生物过程受到影响。

3.2 氮代谢(Nitrogen metabolism) 本研究共有3个代谢产物参与代谢通路。代谢通路多见于植物或细菌体内氮元素代谢的研究，植物或通过利用大自然中的无机氮化合物转变为氨基酸、蛋白质，成为人体可直接利用的有机氮化合物；人体的一氧化氮是具有血管舒张功能的活性物质；同时相关大鼠研究发现，此代谢通路主要与炎症反应有关，此代谢异常可引起一系列细胞因子及生物活性物质表达上调，引起一系列炎症反应[13]；一氧化氮代谢异常及血管炎症正是高血压发病机制之一，本研究进一步证实这一结论。

3.3 硫胺素代谢(Thiamine metabolism) 本研究中有2个代谢产物参与此代谢通路。硫胺素又称维生素B1，与多种心血管疾病有关，如湿性脚气病，有研究表明，它可阻断肾上腺素能受体，引起心肌收缩力、心肌内张力、心率下降及血管舒张，使心室压力及血压下降[14]；维生素B1缺乏时，人体内萘酚胺含量升高，兴奋心血管系统，使心率、血压升高；说明高血压肝阳上亢病人处于兴奋应激状态，肾上腺素能受体持续激动，心排血量增加，血压升高；许多具有降压作用的中药富含维生素B1，如车前子，具有利尿作用，可减轻心脏负荷，降低血压[15]。这可能为中医药治疗高血压肝阳上亢证的作用靶点研究提供基础。

3.4 苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成(Phenylalanine， tyrosine and tryptophan biosynthesis) 本研究发现2个代谢产物出现在“苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成”生物过程中。苯丙氨酸是人体必需氨基酸，通过苯丙氨酸羟化酶作用生成酪氨酸，人体中多种血管活性物质合成需要酪氨酸作为前体物质，酪氨酸是这些物质形成的基础，具有升压、强心作用的肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺；且色氨酸也是血管活性物质5-羟色胺的合成前体[16]。说明高血压肝阳上亢时，通过影响苯丙氨酸代谢，调节血管活性物质的合成，进一步兴奋心血管系统。

3.5 苯丙氨酸代谢(Phenylalanine metabolism) 本研究中有2个代谢产物参与此代谢通路。苯丙氨酸不仅可调节血管活性物质合成，兴奋心血管系统，而且提示维生素的生物合成与苯丙氨酸的代谢密切相关，体内形成的氧自由基清除与维生素密切相关，维生素可“中和”多余的氧自由基以达到抗氧化、保护血管的目的，血管内皮受损和血管舒缩功能障碍均参与高血压的发病[17]。中医称高血压病为“眩晕”“头痛”等，其中肝阳上亢是常见证型之一。高血压病肝阳上亢证的中医诊断标准，主症：头晕目眩、头痛、易躁动、易动怒，次症：面红、目赤、口干、口苦、便秘、溲赤、舌红苔黄、脉弦数；其中医病机为：肝失条达，气郁化火，阳亢风动[18]。

本研究利用代谢组学从机体整体水平探讨小分子物质的代谢关系，与中医治病的“整体观念”一致，揭示高血压肝阳上亢证的发生与各种生物活性物质代谢紊乱关系密切，如氨基酸的转运，维生素、蛋白质合成等。综上所述，高血压肝阳上亢证的形成是复杂的、多层次的，不仅涉及氨基酸的转运，维生素、蛋白质的合成，影响一氧化氮、多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺素等血管活性物质的合成，调节血管舒缩功能，涉及氧自由基的清除，以达到抗氧化、保护血管目的。本研究分析高血压肝阳上亢证小分子物质的代谢，进一步解释其形成机制，为高血压病肝阳上亢证的中医诊断、鉴别、立法、选方提供客观的分子依据。