基于代谢组学技术的针灸效应机制研究进展

王敏君 ，刘磊 ，胡玲 ，2，吴子建 ，2，赵丽娜 ，吴立斌 ，王璐璐

(1.安徽中医药大学，合肥 230012;2.安徽省中医药科学院针灸经络研究所，合肥 230038)

代谢组学是指在一定时间内从代谢物层面对生物体内所有代谢物进行研究分析的一门学科。在以组群指数分析为基础的前提下，结合多种检测技术和数据处理方法并进行系统整合，是继蛋白质组学、基因组学后系统生物学的又一重要分支[1-2]。代谢组学的动态性、完全性、整体性的特点，使得其在医疗卫生等领域得到广泛应用，并有广阔的发展前景[3-4]。为增强针灸临床应用的价值，我国学者将针灸与代谢组学技术相结合，运用现代化手段对针灸作用机制进行深入探析，充分发挥针灸自身整体性的优势，为进一步研究提供指引。

1 代谢组学技术概况

代谢组学是研究生物体系受刺激或干扰(某个特定基因变异或环境改变)后其代谢产物(一般是指小分子物质)变化或随时间变化规律的一门学科，是对生物体各种代谢变化和代谢途径的研究[5-6]。代谢产物的水平是由代谢途径中酶的活性所决定，并与机体的生理和病理状态息息相关。基因表达的终产物是代谢组，亦是细胞或组织的生化表达[7]。代谢组学能够更好地揭示基因和表达类型之间的关系，监测和推断基因功能。所以，近年来代谢组学技术被一些学者运用于针灸研究领域，在进行实验研究的同时还进行了临床研究。

2 腧穴作用规律机制的代谢组学研究

2.1 穴位效应特异性的代谢组学研究

由于穴位效应特异性对临床诊疗有一定的指导作用，现已成为针灸领域的研究热点。吴巧凤等[8]采用核磁共振波谱(NMR)技术并从整体代谢流的角度分析针刺阳明经穴对健康成年人血浆代谢物的影响，结果发现针刺足阳明经穴会调控小分子代谢物的浓度，如增高糖类物质的浓度，降低乳酸浓度;而针刺阳陵泉穴则会调节脂溶性大分子代谢物的浓度;这表明针刺不同穴位会对机体血浆代谢物产生不同影响，通过针刺阳明经穴能有效调控糖类、乳酸和能量代谢，而针刺阳陵泉穴则会调节脂质代谢。佟欣等[9]研究显示，低频电针足三里会影响机体的糖代谢水平和肠道菌群，能显著降低甘油三酯(TG)、血清总胆固醇(CHO)、总胆红素(TBIL)和血清总胆汁酸(TBA)的含量;同时，肠道微生物的代谢物若不能充分利用胆碱则会影响极低密度脂蛋白(VLDL)的合成，从而降低TG含量，影响消化吸收;有研究表明，针刺足三里不仅能够调节胃肠运动还能促进局部血液微循环，从而发挥其特异性作用[10]。钟欢等[11]分别研究了艾灸和针刺健康人群足三里对血清代谢物的影响，结果显示随着时间的变化，血清中差异性代谢物浓度亦发生变化，两者对代谢物都有影响，艾灸偏向于能量代谢和骨骼肌代谢，针刺则偏向于脂质代谢，这表明针刺与艾灸都能对胃肠功能进行调节，但艾灸的作用更为明显。以上研究表明，穴位的特异性能够在一定程度上通过对生物体内不同代谢路径的调控，引起靶器官的变化，从而实现对患者临床症状的改善。

2.2 腧穴配伍规律效应的代谢组学研究

腧穴配伍基于腧穴自身的主治功效，用来加强腧穴间的协同作用[12]，在治疗临床疾病中占主导地位。因此，医者在诊疗疾病时应对患者的病情进行准确的辨证，并进行正确的选穴与配伍[13]。陈茜等[14]采用“标本配穴法”对慢性心肌缺血模型大鼠进行电针干预，并对其血清代谢物进行分析，结果显示与其他组相比，电针后的ST段振幅呈显著下降趋势，其中葡萄糖、乙酸、肌酸、乳酸等代谢物也受到影响，这表明针刺能通过调控能量代谢、糖代谢等途径有效减轻心肌缺血损伤程度，从而保护心肌。吴巧凤等[15]发现，俞募配穴法对功能性消化不良大鼠血清代谢物的大分子代谢物具有明显调控作用，它可以使高密度脂蛋白(HDL)和 N-乙酰糖蛋白(NAc)含量明显增高，极低密度脂蛋白/低密度脂蛋白(VLDL/LDL)含量减少，这表明俞募配穴能够通过调控大分子代谢物的代谢水平从而有效促进血脂代谢，提升血脂水平，促进胃肠蠕动，提升胃动力。吴璐一等[16]观察“合募配穴”法隔药饼灸干预溃疡性结肠炎大鼠的尿液代谢变化，发现大鼠尿液中半胱氨酸、酪氨酸、哌啶酸和二丁基苹果酸盐等氨基酸的水平在干预后出现回调，这表明通过艾灸“合募配穴”能够通过干预氨基酸代谢有效抑制炎性反应，减轻局部病痛。

3 针灸临床作用机制的代谢组学研究

3.1 针灸抗心脑血管损伤效应的代谢组学研究

心脑血管疾病已成为临床多发病之一，其致死率、致残率较高，严重威胁人类健康。由于心血管疾病的发病因素与代谢有关，因此可通过对代谢物的研究明确心血管疾病的发病机制。Yang M等[17-18]运用靶向代谢组学MRM-MS研究人类血浆中潜在的高血压标志物，结果有47种化合物被用作原发性高血压的靶向代谢物，其中油酸和肌醇在针灸治疗后可恢复至正常水平，并且成为潜在标志物。Li Y等[19]发现运用代谢组学技术研究冠心病(CHD)发病机制，结果产生 6种代谢物，其中 4-吡哆酸、石胆酸和磷脂酰甘油为最新发现，均与CHD呈正相关。吴倩怡等[20]发现急性心肌梗死ST段抬高患者的血清代谢物中，有9种代谢物，其中1-棕榈酰-2-亚油磷酰乙醇胺、1-棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱、硫酸脱氢表雄酮、甘油磷酸-N-花生四烯乙醇胺最具特异性，进一步检测发现患者组 4种脂代谢物的含量低于健康组，提示脑血管疾病的发病与脂代谢有关[21]。

3.2 针灸调节功能性消化不良效应的代谢组学研究

功能性消化不良(FD)在临床疾病中较为常见，指在无任何器质性病变的情况下上腹部的持续性或复发性腹痛或不适。新昕等[22-23]对肝郁脾虚型消化不良的研究发现，针灸治疗FD可通过提高氨基酸含量促进胃肠蠕动，提高消化吸收功能。田洪昭等[24]研究表明，电针治疗肝郁型FD可能通过调节γ-氨基丁酸、琥珀酸、天门冬氨酸等代谢物含量来发挥效应。Wu Q等[25]研究显示，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水平显著增高，其中磷脂酰胆碱和亮氨酸/异亮氨酸分别与 NDI症状指数呈正、负相关。表明代谢组学技术显著提高了生物标志物的可信度，同时对复杂疾病的诊疗提供一定的参考。

3.3 针灸抗炎止痛效应的代谢组学研究

针灸目前已被证明对多种类型的疼痛病症治疗有效且能够减少药物的使用以及服用药物时带来的并发症，减轻医疗负担[26]，同时能积极干预疼痛诱发的情绪和认知改变[27]。针灸的镇痛作用举世瞩目，但其机制尚无定论，特别是从代谢层面的针灸抗炎镇痛研究较少。

基于针灸常用于治疗关节炎疼痛、神经痛等疼痛类疾病，目前对针灸抗炎镇痛效应的代谢组学研究多以关节炎作为研究对象。邵勤等[28]运用代谢组学技术对“肝肾亏虚”型骨性关节炎患者血清代谢物进行分析，结果发现患者血清中N-乙酰基半乳糖胺、缬氨酸、羟脯氨酸、甘氨酸、组氨酸含量明显降低，伴有葡萄糖和乳酸水平以及脂质、脂肪酸水平下降。朱艳等[29]用艾灸疗法治疗类风湿骨关节炎并用代谢组学技术对其尿液代谢物进行分析，结果发现经艾灸治疗后，模型组大鼠尿液中胆固醇代谢物水平呈下降趋势，且色氨酸、氨基丁酸、脱氧核糖、甲基胞嘧啶水平呈上升趋势，这提示艾灸可对脂肪代谢、氨基酸代谢进行调控。杜小正等[30]研究表明热补针法对风寒痹阻型关节炎具有良好疗效，热补针法能够提高痛阈、提升关节面温度，提高苹果酸、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。这些研究表明，对血清代谢物的氨基酸、脂代谢的调控能有效缓解局部病痛，改善局部症状。

3.4 针灸治未病效应的代谢组学研究

《黄帝内经》中最早就有记载“治未病”的思想，其内涵与现代医学“预防为主”的思想有相通之处。现代医学将机体无器质性病变，仅存在一些主观上的不适感受的状态称为“亚健康”，防治亚健康与中医治未病均是强调“预防为主”的重要性。有研究表明，全世界目前约有 75%的人处于亚健康状态，如果给予正确的干预，则可使人们恢复到健康状态[31]。Ma H等[32]运用代谢组学技术分析健康成年男性运动员尿液样本，结果表明针刺能促进2-羟基丁酸、3-羟基异戊酸、乳酸、丙酮酸、胆碱、甘氨酸等代谢物水平的恢复，这说明针刺治疗能够调节能量代谢、胆碱代谢，加速 ROS诱导的应激反应改善疲劳。刘艳艳等[33]研究显示疲劳型亚健康组有 6个代谢物水平明显提升，这些代谢标志物都与能量代谢有关，提示可通过调节能量代谢来改善患者亚健康状况。崔海珍等[34]分别对健康和亚健康肝郁证患者的尿液样本进行代谢组学分析，结果显示亚健康组的代谢物甘氨酸、柠檬酸、马尿酸、乳酸水平均低于健康组，而肌酐和 3-羟基丁酸水平则有升高趋势，表明亚健康患者可能存在轻度的肝损伤。

4 讨论

代谢组学方法已逐渐成为筛选疾病生物标志物的重要辅助工具。但对于与特定临床症状密切相关的代谢物或潜在的生物标志物很难识别。目前，代谢组学主要的检测方法有核磁共振(1H-NMR)、气-质联用(GC-MS)和液质联用(LC-MS)，NMR作为常用方法之一，虽能够获得临床生化测试无法获得的关键代谢物，但不如 MS灵敏，而MS样本易挥发，稳定性差，检测方法各有利弊，因此，在选择检测方法时应综合各方面因素，选择最为合适的检测方法。

代谢组学技术不仅能够显著提高生物标志物的可信度，还可应用于复杂疾病的诊断和治疗。通过该技术可观察到光谱相对完整的变化，同时还能确定关键代谢物与临床疾病特征之间的关联。但由于客观因素的限制，目前的代谢组学技术主要运用于以动物实验为基础的实验研究，同时又因各类物种自身的差异性，此方法暂时还不能直接运用于临床研究。因此我们要综合运用分子生物学、医学影像技术等多种科学方法，对代谢产物进行分析，构建代谢特征谱网络，提高这些标志物在临床诊断中的实用性和适用性，同时也为针灸的基础研究提供思路。

代谢组学多层次、多靶点、多途径、多环节的特点与中医学的“整体观”不谋而合。针灸作为我国一项非物质文化遗产，其“简便有效”的特点被人们广泛接受，应当在中医学理论的指导下，结合最新的科学技术对针灸的作用机制进行深入剖析，使得针灸的发展更具科学性、权威性，促使其发展更能面向现代化。现代针灸学提出针灸发展的学术理念要符合针灸学术本身的发展以及与其所处时代的要求相适应[35]。虽然目前的代谢组学技术尚处于初步探索阶段，还有很多未知因素未被发现，但我们相信随着科学水平的不断发展，以经验为基础的传统医学将会得到验证，同时还能给临床诊疗提供有价值的参考，促使我国中医学发展。