血漿代謝組學(xué)結(jié)合超微弱發(fā)光表征早期2型糖尿病的中醫(yī)證型

一、引言中醫(yī)藥基于綜合性整體觀概念從系統(tǒng)宏觀層面提供了對疾病綜合征和亞型的描述參考（如可用于診斷慢性疾病早期癥狀的描述）。中醫(yī)辨證理論關(guān)于2型糖尿病前期的描述中認(rèn)為“氣陰兩虛”（QYD）為糖尿病早期較常見的中醫(yī)證型之一。氣陰兩虛的癥狀與濕邪或氣滯等其他病理因素可相互作用影響，進(jìn)而可導(dǎo)致疾病向不同的方向或狀態(tài)發(fā)展。從中醫(yī)與西方代謝及病理學(xué)關(guān)聯(lián)性角度來看，氣陰兩虛某種程度上可反映由代謝亢進(jìn)引起的輕度炎癥反應(yīng)狀態(tài)和慢性疲勞癥狀。濕邪和氣郁氣滯與現(xiàn)代人不健康的生活方式和不良飲食習(xí)慣密切相關(guān)：濕邪可引起糖尿病晚期相關(guān)的并發(fā)癥，如代謝綜合征、高血壓和絞痛病等；而氣郁氣滯可能與情志、壓力和緊張調(diào)節(jié)相關(guān)，因而氣郁氣滯可能導(dǎo)致情緒問題（如抑郁）、血液循環(huán)障礙和糖尿病性周圍神經(jīng)病變等，即中醫(yī)概念下的“瘀”。此類中醫(yī)理論對于糖尿病證型的相關(guān)描述可為實(shí)施疾病早期及個(gè)性化診療提供指導(dǎo)或參考。為此，基于中醫(yī)概念對2型糖尿病前期證型進(jìn)行研究，將展示中醫(yī)基礎(chǔ)理論在協(xié)助開發(fā)個(gè)性化醫(yī)療方面的可能性及其潛在重要的巨大作用，從而在中西醫(yī)之間搭建橋梁，提供在生化層面可循證的科學(xué)數(shù)據(jù)。據(jù)此，基于中醫(yī)理論辨證論治，整合現(xiàn)代系統(tǒng)生物學(xué)（包括代謝組學(xué)）的研究方法，將有望成為探索基于生化反應(yīng)過程的疾病亞分型的有效研究方法。通常情況下，患者在疾病被臨床正式確診前就已存在數(shù)年的代謝紊亂狀況，而近年來代謝組學(xué)技術(shù)這種基于體內(nèi)代謝輪廓分析的技術(shù)正被廣泛用于預(yù)測和診斷疾病相關(guān)研究。代謝組學(xué)提供了小分子代謝物在生物系統(tǒng)中的綜合概況，可用作表示生物機(jī)體生理、病理狀態(tài)的示值。從理論上講，這種方法具有適用于研究基于中醫(yī)理論的疾病診斷研究的可能性。代謝組學(xué)通常用于研究血液、尿液和腦脊液等體液。尿液不但易獲取，而且包含了與產(chǎn)物排泄相關(guān)的信息，并能反映代謝過程隨疾病過程的變化，所以代謝組學(xué)往往采用尿液進(jìn)行研究。目前已有研究通過尿液代謝組學(xué)探索了基于中醫(yī)理論的疾病診斷和2型糖尿病綜合征亞型。然而，血液與尿液具有一定相似性，其同樣包含了大量關(guān)于身體調(diào)節(jié)變化狀態(tài)的動態(tài)信息，但二者提供的體內(nèi)代謝物信息量及信息種類具有顯著差異性。通過代謝組學(xué)研究不同的體液，提供整體信息間的相互驗(yàn)證和補(bǔ)充差異，可深化對2型糖尿病的系統(tǒng)整體性認(rèn)識。在一項(xiàng)探索性研究中，荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織（TNO）設(shè)計(jì)由3名受專業(yè)中醫(yī)培訓(xùn)的醫(yī)師組成的小組對44名處于2型糖尿病前期的受試者進(jìn)行了診斷。本文中，我們將通過血漿代謝組學(xué)分析來展示這些受試者從中醫(yī)角度劃分的疾病前期亞型的可能性。最近，有人提出了通過一種非介入性技術(shù)的應(yīng)用來研究基于中醫(yī)理論的疾病診斷。這項(xiàng)被稱為超微弱發(fā)光（UPE）的技術(shù)通常被用于測量皮膚表面自發(fā)的光子輻射。由于UPE可從系統(tǒng)整體水平反映身體的生理和病理變化狀態(tài)，所以它被認(rèn)為具有無損臨床疾病診斷的應(yīng)用潛能。UPE的發(fā)光過程被認(rèn)為與生命體新陳代謝過程中的生化反應(yīng)，尤其是與代謝過程中的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的活性氧簇相關(guān)。盡管近年來有研究者總結(jié)了基于中醫(yī)理論應(yīng)用UPE進(jìn)行疾病診斷的潛能，但是對UPE的分子闡釋相關(guān)機(jī)制及理論基礎(chǔ)仍需進(jìn)一步了解。將基于中醫(yī)理論下的疾病診斷與代謝組學(xué)技術(shù)相結(jié)合也有利于更好地理解UPE技術(shù)背后的生物學(xué)意義，并探索代謝組學(xué)及UPE技術(shù)的在診斷應(yīng)用上相關(guān)的附加價(jià)值。UPE已經(jīng)被成功用于區(qū)別本研究中所用的同批次44名2型糖尿病前期的受試者的亞型，這便于我們可同時(shí)研究2型糖尿病前期的受試者UPE和血漿代謝組學(xué)之間的關(guān)聯(lián)。二、研究結(jié)果與討論我們在分析中首先聚焦在研究血漿代謝組學(xué)能否區(qū)分2型糖尿病前期的3種中醫(yī)亞型（即氣陰兩虛對比氣陰兩虛挾痰濕，氣陰兩虛對比氣陰兩虛挾血瘀，氣陰兩虛挾痰濕對比氣陰兩虛挾血瘀）這個(gè)問題上。3D主成分分析圖用于直觀展示這3組亞型在3D空間中的自然分布趨勢。前3項(xiàng)主成分因子PC1、PC2、PC3的綜合計(jì)算主成分值可代表66.5%的血漿代謝組總分布信息（圖1）。

圖1

2型糖尿病前期亞型患者經(jīng)對數(shù)變換和帕累托縮放后血液代謝組數(shù)據(jù)的3D主成分分析得分圖PC：主成分

從自然分布的主成分分析結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)3種亞型組別之間并沒有產(chǎn)生較大的分布距離，這個(gè)結(jié)果并不令人意外，因?yàn)?種亞型在中醫(yī)診斷條目中經(jīng)常產(chǎn)生共性以及相互聯(lián)系，并且這些中醫(yī)亞型的疾病發(fā)展并非線性階段性相互獨(dú)立，而是相互擾動后朝不同方向動態(tài)發(fā)展變化。但我們的確觀察到亞型間出現(xiàn)了聚集的趨勢，盡管主成分分析中存在輕微樣本組別重疊。我們對處于2型糖尿病前期的受試者進(jìn)行了UPE測量。實(shí)驗(yàn)組前期研究已經(jīng)報(bào)道了關(guān)于使用16個(gè)UPE參數(shù)來劃分這3種中醫(yī)證型的研究成果。然而，UPE參數(shù)的分子水平闡釋仍需深入研究。可行的策略之一是代謝組學(xué)與UPE相結(jié)合。鑒于血漿代謝組學(xué)和UPE都能有效地將同批2型糖尿病前期受試人群進(jìn)行證型分組，因此，血漿代謝組學(xué)數(shù)據(jù)可為UPE的生化理解提供有效信息。為了探索這兩種技術(shù)之間的關(guān)系，我們使用斯皮爾曼等級相關(guān)系數(shù)建立了基于相關(guān)性的代謝物-UPE網(wǎng)絡(luò)。這種相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)可能為進(jìn)一步區(qū)分疾病亞型提供額外的信息，同時(shí)為UPE參數(shù)提供生化闡釋。我們在最后選定的23種對疾病分型具有重要作用的代謝標(biāo)志物和16種UPE重要參數(shù)之間建立了相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)，以便直觀展示與3種亞型分組最密切的相關(guān)性（圖2）。這些網(wǎng)絡(luò)清楚揭示了3種亞型之間UPE與代謝物的相關(guān)性的不同分布情況。

圖2

2型糖尿病前期亞型的代謝變量和UPE參數(shù)之間的相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)（a）氣陰兩虛；（b）氣陰兩虛挾痰濕；（c）氣陰兩虛挾血瘀。圖中僅繪制了代謝物與UPE參數(shù)之間相對較強(qiáng)的相關(guān)性（|r|>0.3）

三、結(jié)論與展望血漿代謝組學(xué)可用于對早期2型糖尿病的3種中醫(yī)亞型進(jìn)行分型，并提供了比尿液代謝組學(xué)更完善的分型統(tǒng)計(jì)結(jié)果。具體而言，甘油三酯和膽固醇酯等血漿脂質(zhì)水平的升高，可能指示著特定亞型患者罹患心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加。此外，我們以非介入性的UPE對2型糖尿病前期進(jìn)行亞分型，UPE參數(shù)與特定的血漿代謝物相關(guān)（主要是脂質(zhì)代謝物），這類相關(guān)性在3種亞型之間有所區(qū)別。因此，將UPE與血漿代謝組學(xué)相結(jié)合，可從系統(tǒng)生物學(xué)角度加深對疾病診斷和UPE生化基礎(chǔ)的認(rèn)識。通過參考中醫(yī)理論下的疾病診斷與分型來鑒別2型糖尿病前期亞型，從而達(dá)到未來實(shí)施個(gè)性化治療的目的，這種研究是非常必要的，因?yàn)樵缙谠\斷、分型可以大大提高患者的治療效果。本研究為整合代謝組學(xué)與UPE來實(shí)現(xiàn)個(gè)性化醫(yī)療、提高對疾病的早期診斷水平提供了可能性。但當(dāng)下代謝組學(xué)平臺沒有必要檢測并完全涵蓋理想目標(biāo)下的所有代謝輪廓圖譜，實(shí)驗(yàn)中往往需要根據(jù)現(xiàn)有代謝組學(xué)平臺進(jìn)行選擇使用。由于難以僅僅通過代謝組學(xué)獲得反映復(fù)雜動態(tài)變化的綜合信息，我們將基于中醫(yī)理論指導(dǎo)