中醫(yī)方證代謝組學-中藥效應評價的有效途徑

摘要：有效性評價是發(fā)現(xiàn)中藥藥效物質基礎、先導化合物和質量標志物的重要前提，因此急需建立一種生物學語言，將中藥有效性科學地表達出來，進一步凸顯中醫(yī)藥的實用價值。證候和方劑是中醫(yī)藥的重要組成部分，與中藥有效性直接相關。筆者以證候和方劑為研究對象，建立了科學評價中藥有效性的創(chuàng)新方法學體系——中醫(yī)方證代謝組學。它將中藥血清藥物化學理論與代謝組學技術有機整合，在解決證候生物標記物的基礎上，建立方劑藥效生物評價體系，發(fā)現(xiàn)并確認中藥藥效物質基礎。該策略為提高中醫(yī)理論和臨床實踐的科學價值提供了有力支持。本文概述了中醫(yī)方證代謝組學的研究策略，利用該方法揭示臨床常見中醫(yī)證候生物標記物及開展相關方劑的有效性評價研究，著重闡述了中藥藥效物質基礎及質量標記物的發(fā)現(xiàn)。一、引言由于人類疾病譜的變化，單靶點、單一藥物的簡單治療模式難以解決多靶點復雜性疾病的治療問題，個體化的精準治療又對現(xiàn)代醫(yī)學提出了新的挑戰(zhàn)。多靶點作用的中藥在復雜疾病的治療中較單靶點藥物具有獨特優(yōu)勢，中藥的多靶點治療及中醫(yī)學辨證論治個體化治療的精準潛力等在解決多靶點復雜性疾病治療方面積累了大量有價值的臨床經(jīng)驗。然而，中藥有效性是中醫(yī)治療優(yōu)勢的根本體現(xiàn)，也是橫在中醫(yī)學與現(xiàn)代醫(yī)學科學家之間難以逾越的鴻溝，致使中醫(yī)學的優(yōu)勢及其臨床經(jīng)驗的價值難以被充分接受。中藥有效性應該包括3個方面的內容，即臨床效應、效應機制及效應成分。中藥有效性在臨床上是以方劑為用藥形式針對證候表達的，只有在精準辨證的基礎上實現(xiàn)方證對應才能充分表達中藥的臨床療效。從單味中藥研究獲得的結論必將由于配伍其他藥物而改變，同一中藥在不同方劑配伍環(huán)境下，在體內將表達（吸收）不同的成分，從而實現(xiàn)配伍的藥效取向。因此，研究中藥有效性必須從證候和方劑入手，在方證對應狀態(tài)下闡釋效應、效應機制及效應成分。由此，通過整合代謝組學與中藥血清藥物化學技術，以證候生物標記物發(fā)現(xiàn)為切入點，以方劑為研究對象，建立了集闡明效應、揭示效應機制及鑒定效應成分于一體的中藥有效性研究的新策略——中醫(yī)方證代謝組學（chinmedomics），即利用代謝組學技術發(fā)現(xiàn)并鑒定中醫(yī)證候（?。┑纳飿擞浳?，以生物標記物為參數(shù)評價方劑的臨床療效。在有效狀態(tài)下，以中藥血清藥物化學技術分析鑒定方劑進入體內的顯效成分，將其與證候生物標記物軌跡回調相關聯(lián)，挖掘與生物標記物軌跡變化高度關聯(lián)的進入體內的方劑成分，從而鑒定表達方劑臨床療效的藥效物質基礎并闡明其效應機制，解決創(chuàng)新藥物設計、質量標記物發(fā)現(xiàn)、方劑配伍規(guī)律等與有效性相關的科學問題（圖1）。

圖1

中醫(yī)方證代謝組學促進茵陳蒿湯藥效物質的發(fā)現(xiàn)PCMS：代謝物與血清成分的相關性分析；UNIFI：中藥及天然產物發(fā)現(xiàn)和鑒定數(shù)據(jù)庫該理論及方法充分體現(xiàn)了中醫(yī)辨證論治、方證對應的理論特點及臨床實踐的要求，為深度理解并挖掘中醫(yī)理論的科學價值及中醫(yī)臨床經(jīng)驗的實用價值提供了新策略。二、中醫(yī)方證代謝組學應用進展目前，生命科學研究已進入“組學”時代。生物標記物為疾病精確診斷提供了科學依據(jù)，而利用中醫(yī)方證代謝組學可實現(xiàn)中藥療效的客觀評價。研究表明中醫(yī)方證代謝組學在發(fā)現(xiàn)生物標記物及揭示效應機制等方面起到了重要作用。利用中醫(yī)方證代謝組學表征了陽黃證、腎陽虛證、腎陰虛證、心氣虛證、濕熱黃疸證、失眠證、肝郁脾虛證等證候的生物標記物，闡明了相應方劑茵陳蒿湯、六味地黃丸、知柏地黃丸、腎氣丸、溫心方、酸棗仁湯、生脈散、天芪降糖膠囊、雙黃連及其他中藥材的藥效物質基礎及作用機制。1.茵陳蒿湯藥效物質基礎的發(fā)現(xiàn)茵陳蒿湯是治療濕熱黃疸證的經(jīng)典方劑。利用中醫(yī)方證代謝組學開展了茵陳蒿湯治療濕熱黃疸證的有效性研究，進而發(fā)現(xiàn)并確定藥效物質基礎及潛在效應靶點。表征了茵陳蒿湯的69個化學成分，鑒定了41個血中移行成分，發(fā)現(xiàn)了34個尿液生物標記物；利用PCMS技術將證候標記物與顯效狀態(tài)下的體內成分相關聯(lián)，發(fā)現(xiàn)了與效應關聯(lián)的藥效物質。結合效應靶標預測技術發(fā)現(xiàn)了12個潛在治療靶點。進一步闡明了有效物質與其關鍵靶途徑之間的關系，為設計新型組合藥物提供研究基礎。2.篩選關黃柏活性化合物中藥成分的生物學活性評價是探索藥效物質基礎的有效手段。最新研究利用中醫(yī)方證代謝組學開展關黃柏抑制前列腺癌的效應研究并探索其活性成分。結果顯示關黃柏可以抑制22RV1人前列腺癌細胞移植腫瘤的生長。利用中醫(yī)方證代謝組學方法分析體內成分和代謝標記物，表征了關黃柏的54種化合物，發(fā)現(xiàn)了體內38個化合物。辨識并鑒定了血清中29個原型化合物和9個代謝物，發(fā)現(xiàn)了34個生物標志物與前列腺癌相關；關黃柏可將代謝標記物調整到正常水平，將代謝輪廓調節(jié)至健康狀態(tài)，分析發(fā)現(xiàn)了10個入血成分與整體效應高度相關。3.中醫(yī)方證代謝組學發(fā)現(xiàn)開心散質量標記物基于中藥質量標志物研究建立質量標準以揭示其有效性和安全性。開心散是用于治療阿爾茨海默?。ˋD）的經(jīng)典方劑。針對其質量標志物仍不清楚的問題，采用中醫(yī)方證代謝組學技術探索開心散治療轉基因AD小鼠的有效性和潛在質量標志物。研究發(fā)現(xiàn)開心散可以減少腦組織Aβ1-42的沉積，并顯著地改善認知功能。分析體內生物標記物和化學成分，研究顯示開心散通過調節(jié)20個生物標記物重新平衡脂質和氨基酸代謝異常。根據(jù)開心散對AD的療效，確定了人參皂苷F1、人參皂苷Rf、去氫茯苓酸、20-O-吡喃葡萄糖基人參皂苷Rf、(E)-3,4,5-三甲氧基肉桂酸為開心散的質量標志物。三、未來展望中醫(yī)方證代謝組學促進了中藥有效物質的發(fā)現(xiàn)并闡明了其作用方式，為闡釋方證相應關系提供了一種新方法。越早整合最新的先進技術越能提高先導化合物選擇和優(yōu)化的成功率，并有助于解釋方劑治療機制。然而，由于證候的復雜性，僅在代謝物層面進行作用機制研究仍不足以全面反映生命活動本質，在代謝標記物研究基礎上關注上游功能蛋白和基因，從而使證候生物學本質研究更深入、更具體，促使治療更精準。這樣將使方劑有效性評價和藥效物質基礎研究更具臨床應用價值。筆者的研究也在緊緊地與蛋白組學等其他組學相結合。由于代謝組學是該理論的核心技術，所以該理論中名為“中醫(yī)方證代謝組學”，是以組學“omics”進行定義的，也是考慮給該理論留出空間，在未來引入并整合蛋白組學、轉錄組學及基因組學等理論和技術，使該理論不斷在實踐中得以完善。同時，下一步將在各種臨床常見證候患者大樣本方證代謝組學分析、病證結合患者大樣本方證代謝組學分析的基礎上，通過大數(shù)據(jù)整合分析，建立涵蓋常見中醫(yī)證候及病證結合表型的代謝輪廓及生物標記物、代謝輪廓與有效方劑、生物標記物與有效成分的軟件包，實現(xiàn)病證的精準診斷，在基于標記物分析的精準治療和有效物質發(fā)現(xiàn)方面作進一步創(chuàng)新。中醫(yī)方證代謝組學提供了一種探索中醫(yī)治療效應的整