基于代谢组学的银屑病中医证治研究进展

2020-10-14唐雪勇李鑫杨志波刁庆春

中国中医药信息杂志 2020年9期

关键词：病证组学银屑病

唐雪勇，李鑫，杨志波，刁庆春

综述

基于代谢组学的银屑病中医证治研究进展

唐雪勇1，2，李鑫3，杨志波2，刁庆春1

1.重庆市中医院，重庆 400021；2.湖南中医药大学第二附属医院，湖南长沙 410005；3.湖南中医药大学中医诊断学湖南省重点实验室，湖南长沙 410208

银屑病是临床常见的慢性复发难治性皮肤病之一，中医证候内涵阐释和方药作用机制研究一直是银屑病中医基础研究的热点。代谢组学已广泛运用于中医证候、方药评价、药效基础、中药毒理、针灸效应等多个中医药研究领域。本文综述近年来国内外基于代谢组学技术开展的银屑病中医证治基础研究进展，并就当前银屑病中医证治代谢组学研究中存在问题进行总结和展望，为银屑病中医证候精准诊断、证候演变规律、方药疗效评价及药效物质基础等进一步深入研究提供新思路。

银屑病；代谢组学；中医证候；方药评价；药效基础；综述

银屑病作为皮肤科的中医优势病种，其辨证分型仍缺乏统一标准，证型的临床界定和精准诊断仍具有模糊性，中药复方或制剂疗效存在不确定性，困扰着本病的中医药临床防治[1]。随着临床代谢组学日益兴起，在中医证候、方药评价、药效基础、中药毒理、针灸效应等多个研究领域得以广泛应用，以其多层次、多靶点、整体动态性、时空复杂性等优势为中医药研究创造有利条件[2]。近年来，基于代谢组学技术和生物信息学方法，银屑病中医证候基础与方药疗效评价等方面研究取得了积极进展，本文综述近年来国内外基于代谢组学技术开展的银屑病中医证治基础研究，以期为银屑病中医证候精准诊断、证候演变规律、方药疗效评价及药效物质基础等进一步深入研究提供新思路。

1 代谢组学技术概述

代谢组学作为新兴系统生物学重要分支，从人体代谢网络终端出发，借助组群指标分析、高通量检测、数据处理等方法，描绘内外因素干预下整体代谢变化轨迹，进而反映疾病的病理生理过程[3]。其主要分析技术平台包括核磁共振（NMR）、液相色谱质谱联用（LC-MS）、气相色谱质谱联用（GC-MS）等[4]。代谢组学研究方法有靶向代谢组学和非靶向代谢组学，近年来，整合非靶向、靶向优点的广泛靶向代谢组学应运而生，尤适合检测中低丰度代谢产物检测，具有高通量、高灵敏、广覆盖、定性定量准等特点[5-7]。在系统生物学的框架下，随着代谢组学领域的分化，肿瘤、尿液、脂质、微生物等细分代谢组学更加精准、有效地促进了基础医学与临床医学研究的融合，目前在肿瘤、心血管、内分泌、消化、神经系统疾病及中医证候研究方面取得了显著成果，为系统生物学的研究提供了新思路[8]。同时，代谢组学在银屑病差异代谢物筛选、发病机制揭示、病情轻重与预后评估、关键代谢通路鉴定、综合效应代谢网络构建及药效作用机制等方面已取得了一定的研究成果[9-11]。

2 代谢组学在中医证候基础研究中的运用

代谢组学基于代谢网络的终端，真实而灵敏地表征外界刺激下整体功能状态的应答与调节，从而推测内部生理病理变化[12]，与中医“司外揣内”的思维模式不谋而合。从整体出发，通过辨证诊治疾病是中医的一大特点，作为起点与核心的证候是理法方药的桥梁和关键[13]，证候基础研究一直是中医诊断领域的热点。系统生物学的观点认为“证候”是人体受外界致病因素影响，引起血液等体液中的内源性小分子代谢物组（群）异常表达，导致生物代谢网络失衡而呈现的具有相对稳定性、特征性的病理表型[14]。基于代谢组学，可量化的证候代谢物组分析及特定标志物的筛选，有助于证候本质的深入研究，为方证对应的中药复方疗效和安全性整体评价及效应机制的研究开拓了思路[15]。为研究中药复方疗效及效应物质基础，方证代谢组学（Chinmedomics）应运而生，在中医证候生物标志物、方剂效应评价、中药质量控制及创新方药设计等研究方面发挥了中重要作用[16-17]。在整合中医证候物质基础与疾病辨治综合效应的研究方面，王恒和等[18]基于证治代谢组学，研究不同证型及辨治前后代谢物组特征性差异改变，探究证候演变与恢复规律及其代谢标志物，为证治基础研究提供方向。

3 银屑病病证物质基础与证候分类代谢组学研究

中医对银屑病的认识和临床辨治有独到优势，但由于其发病机制的复杂性及证候的多维非线性特征，其病证形成机制及病证的客观评判指标尚有待进一步明确。近年来银屑病病证候分类标准化与物质基础的研究，主要基于大数据文献、专家共识等宏观分析，虽有部分证候微观生物学基础的探索，但在还原论指导下的割裂式研究难以系统明确银屑病证候形成及演变机制，进而影响病证的规范诊疗[19]。

在研究银屑病证候分类及物质基础方面，刘卫红等[20]采用1HNMR代谢组学技术，发现血热证银屑病患者血浆脂质代谢谱中极低密度脂蛋白（VLDL）、低密度脂蛋白（LDL）、高密度脂蛋白、脂肪酸及不饱和脂肪酸均明显增高，且3-羟基丁酸、丙酮、乳酸等脂代谢中间产物亦明显增高，此外缬氨酸、谷氨酰胺、乙酸、肌酸、胆碱等代谢物含量也明显增高，提示银屑病血热证的形成可能与脂质及蛋白质代谢紊乱有关。邓浩[21]采用UPLC/Q-TOFMS代谢组学技术研究发现血热证、血瘀证及血燥证尿液样本代谢轮廓区分明显，血热证、血燥证患者的数据集中程度较好，而血瘀证数据分布较为分散，差异性更显著。陈维文[22]采用UPLC-MS代谢组学方法研究发现，寻常型银屑病血热证和血燥证血清样本中有11种差异代谢产物，其中血燥证相对血热证3,4,5-三甲氧基肉桂酸、胆碱、硫胺乙酸、泛醌-1、4-羟基丁酸、l-β-天冬氨酰-l-谷氨酸、乳清苷、β-1-岩藻糖-1-磷酸酯等指标显著上调；二十四碳六烯酸、脱氧胆酸、三酰甘油等指标显著下调，提示证型差异代谢物有望成为证候鉴别的物质基础之一。邓文静[23]基于LC-MS代谢组学技术研究揭示寻常型银屑病尿液样本中5,6-二羟前列腺素F1α、20-羧基白三烯B4、表没食子儿茶素、4-羟丁酸等有可能成为血瘀证的潜在差异代谢物，为寻常型银屑病血瘀证的微观诊断指标提供了实验依据。

在揭示银屑病的发生发展、早期诊断、临床分型等疾病物质基础方面，热比姑丽等[24]采用1H-NMR技术研究发现，银屑病患者血清极低密度脂蛋白、低密度脂蛋白、不饱和脂类、糖蛋白、酪氨酸、组氨酸及丙酮含量较健康志愿者显著降低，乳酸、肌酸、甲酸、乙酸及苯丙氨酸水平显著升高，提示银屑病发病存在氨基酸、脂类及其一些小分子化合代谢紊乱。刘英[25]采用UPLC/Q-TOF-MS技术研究表明，苏氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、棕榈酸酰胺、亚油酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、顺式-11-二十烯酰胺、反式-13-二十二烯酰胺、尿酸、溶血磷脂酰胆碱、油酸、花生四烯酸和N-亚油酰基牛磺酸可能是银屑病潜在的血浆代谢标志物，银屑病发生发展可能与脂肪酸代谢、三羧酸循环、氨基酸代谢、丙酮酸代谢、糖异生、糖酵解、葡萄糖-丙氨酸循环等多个代谢途径紊乱密切相关。Li等[26]基于LC-MS技术研究认为，前列腺素E2乙醇酰胺、乳糖、鞘氨醇、溶血磷脂酰胆碱、19-羟基睾酮、25-四醇、皮酮四醇-3-葡萄糖、雌二醇、还原型辅酶Ⅰ、鹅去氧胆酸、邻苯三酚-2-O-葡萄糖醛酸、乙胎菊酯、香叶基聚丙烯、维生素A2醛、褪黑素葡萄糖醛酸、肠抑素、磷脂酰胆碱、磷脂酰甘油、磷脂酰肌醇、心磷脂、粗甘油及5b-胆甾烷-3a、7a、12a等可作血清潜在代谢物用于银屑病的临床早期诊断和鉴别诊断。Zeng等[27]采用UPLC-MS/MS技术研究发现，银屑病患者血浆中溶血磷脂酸、溶血磷脂酰胆碱、磷脂酸显著升高，磷脂酰肌醇、磷脂酰胆碱显著降低，提示银屑病发生发展可能与磷脂代谢紊乱密切相关。Ottas等[28]研究发现，酰基胆碱酯酶、磷脂酰胆碱、氨基酸、尿素、植物醇和1,11-十一碳二羧酸可用于斑块型银屑病的疾病监测与分型。Alonso等[29]采用1H-NMR技术研究发现，寻常型银屑病尿液中柠檬酸盐、丙氨酸、琥珀酸甲酯、葫芦巴碱、肉碱、马尿酸盐与疾病诊断和活动期监测密切相关。

4 银屑病方证药效代谢组学研究

从代谢组学层面揭示与银屑病病证密切相关的重要代谢物信息，并通过证候特异性代谢物分析关键代谢通路的作用，构建病证相关的代谢网络，进而从血液、尿液、细胞模型等层面探讨中药复方治疗的多成分、多靶点、多环节的综合效应机制，成为近年来银屑病方证药效研究方向的突破口之一。

刘卫红等[20]采用代谢组学方法发现凉血解毒汤治疗血热证型银屑病后血浆VLDL、LDL、不饱和脂肪酸及葡萄糖含量均有所下降，提示该方药可有效双向调节糖脂类代谢异常，使失常的代谢网络呈现正向修复趋势。陈维文[22]基于代谢组学技术研究从血论治系列方药治疗血热证型寻常型银屑病，药物干预前后，显著下调的可的松、苯基乳酸、MG等8种代谢物出现回升，显著上调的L-尿胆原、创伤酸、16-羟基十六酸、4-羟基丁酸等10种代谢物趋于下降，提示该方药可能参与了类固醇激素生物合成代谢、卟啉和叶绿素代谢、碳代谢等途径的病理修复进而发挥临床疗效。王雪林[30]采用1HNMR代谢组学方法，观察银屑1号方治疗寻常型银屑病，发现血清VLDL/LDL、脂肪酸、乳酸、缬氨酸、谷氨酰胺、葡萄糖等含量下降，从代谢层面阐释了该方对糖脂及蛋白生成和代谢具有调节作用。在研究银屑灵治疗寻常型银屑病作用机制方面，何源[31]运用UPLC/Q-TOFMS代谢组学方法发现，其对患者血清三酰甘油、磷脂等脂类代谢途径起到调节作用，邓静文[23]采用银屑灵优化方干预寻常型银屑病血瘀证，发现其尿液中4-羟丁酸等差异性代谢产物明显下降并趋于正常。曲善忠[32]采用银屑1号复方治疗寻常型银屑病，发现尿液中还原尿睾酮、腐胺等降低，而肌酸、氧化三甲胺、二甲基甘氨酸、三磷酸甘油酸、乳酸等指标升高，提示该方可调节寻常型银屑病患者糖脂类代谢网络而发挥临床疗效。从细胞模型代谢层面，查旭山等[33]采用NMR代谢组学方法研究银屑1号方干预后对HaCaT细胞增殖有关差异性代谢物的影响，发现羟基苯乙酸、胆固醇、脱氧次黄苷等含量降低，而甘油磷酸胆碱、碘化酪氨酸、7-去氢胆固醇、醛固酮等含量升高。于靖洋[34]采用1HNMR方法分析含清热凉血中药血清干预T淋巴细胞前后代谢谱图变化，结果显示左旋肉碱、胆固醇、脱氧次黄苷、脱氧尿苷、碘化酪氨酸、3-羟基丁酸、醛固酮降低，而羟基苯乙酸、腺嘌呤核苷含量增高，从细胞代谢层面为中药复方调节银屑病糖脂类代谢提供了实验依据。

5 银屑病中医证治研究前景与思路

近年来基于代谢层面开展的银屑病病证基础及方药机制研究虽然取得了一定进展，但当前银屑病中医证治基础研究仍然存在以下问题：银屑病中医辨证分型仍缺乏统一标准，证候的科学内涵及形成机制与演化规律研究进展缓慢；银屑病中药治疗有效方药虽多，但其临床疗效的可重复性仍成为难题，其方药效应研究仍停留在代谢物指标的检测与分析阶段，其代谢途径及代谢网络的深层次研究有待进一步拓展，复方评价指标体系的创立仍未取得突破。因此，笔者提出基于代谢组学技术银屑病中医证治基础研究可开展逐层、循序、递进的研究思路。①基于血热证、血瘀证、血燥证等临床证候分层因素，开展皮损、血液、尿液、唾液、粪便等不同层次及不同证型的病证代谢标志物筛选研究；②开展银屑病证候演变过程中关键节点的代谢生物标志物转移和类别动态变化研究，从而明确其证候演变规律，通过分析治疗前后证候特异性代谢标志物动态变化，揭示药物干预机制；③挖掘银屑病证候代谢标志物与相关代谢通路之间的关联性，从而为其证候形成机制和药物作用靶点提供重要线索；④基于代谢生物标志物，采用KEGG、MetPA等技术，构建银屑病病证生物代谢网络，并采用ROC曲线及“以方测证”确证代谢生物标志物，从而优化银屑病病证生物代谢网络；⑤采用SMPD技术构建银屑病病证代谢表型谱，并进行病证生物标志物生物学意义诠释，进而阐明银屑病病证临床症状发生发展机制；⑥基于银屑病病证生物标志物，结合病因病机理论及病理机制，构建并确证病证结合的动物模型，用于评价临床药物的整体疗效；基于确切的疗效，分析方剂体内成分的显效形式，将病证生物标志物与方剂显效成分相关联，明确其药效物质基础，进而创建创新药物研发平台，开展中药新药设计及创制研究；⑦基于构建的银屑病代谢网络，通过动态跟踪所获得生物标记物的变化情况，从肠道微生物、肠道菌群-宿主共代谢及代谢表型网络角度，揭示中药效验复方或制剂调节肠道菌群状态影响肠道菌群-宿主共代谢发挥治疗作用的效应机制；⑧开展银屑病多组学综合研究，整合基因组、转录组、蛋白质组和代谢组学等多组学研究数据，系统阐释银屑病病证的发生发展机制，为银屑病病证早期与复发诊断、预后评测、靶向治疗提供精准的诊断体系和药物靶标。

6 小结及展望

代谢组学以其全局性的视角，对机体生理病理的把握更加全面，其在银屑病中医证候物质基础、证型微观辨别、证候演变规律、方证对应基础、复方效应评价等方面已取得了一定的进展。然代谢组学仍然存在其本身的局限性[9]，代谢过程动态变化的不确定性、代谢产物多因素干扰的特点，使不同团队代谢数据可重复性不高等问题依然存在；代谢通路和网络分析虽提供了重要的生物学信息，但相关证据的临床实用性仍需要进一步探究。

随着代谢组学和生物信息学技术的快速发展，在银屑病中医证治基础研究领域具有广阔的应用空间。多中心、大样本、全层面、动态的代谢组学研究将为证候标志物研究提供坚实可靠的实验依据；结合多种分析技术进行代谢组学研究，结合其他组学技术全面综合分析有望拓展中药复方治疗疾病的效应机制的研究空间；临床病例与病证动物模型相结合进行体内外功能确证，为药物新靶标的发现及新药研发提供了可行的途径；代谢标志物运用于临床诊断与药物疗效评价，有利于完善临床特异、普适的疾病早期诊断和预测复发的指标体系，实现对本病进行早期诊断和复发预警，并给予精准治疗，最终实现产学研转化，具有广阔的开发应用前景和社会经济价值。

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Research Progress of Traditional Chinese Medicine Syndrome Therapy for Psoriasis Based on Metabolomics

TANG Xueyong1,2, LI Xin3, YANG Zhibo2, DIAO Qingchun1

Psoriasis is one of the common chronic relapsing refractory skin diseases in clinic. The interpretation of the connotation of TCM syndromes and the research on the mechanism of prescriptions have always been the focus of basic research on psoriasis. Metabolomics has been widely used in many fields of research in recent years, such as TCM syndromes, formulas evaluation, pharmacodynamic basis, toxicology, acupuncture and moxibustion effect, etc. This article reviewed recent progress in basic research on psoriasis based on metabolomics technology in recent years, summarized and looked forward to the current problems in psoriasis syndrome and metabolomics research, with a view to providing reference ideas for further in-depth research on the precise diagnosis of psoriasis TCM syndromes, the evolution of TCM syndromes, formulas evaluation and pharmacodynamic material basis.

psoriasis; metabolomics; TCM syndromes; formulas evaluation; pharmacodynamic material basis; review