代謝組學(xué)技術(shù)在腎臟疾病中西醫(yī)診治中的應(yīng)用

1999年，jermaknicholson教授提出了代謝分組理論，該理論是通過指定數(shù)量來測(cè)量生物系統(tǒng)的生理刺激和基因變化所進(jìn)行的與時(shí)間相關(guān)的多參數(shù)代謝反應(yīng)。這是基因組學(xué)、轉(zhuǎn)換組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)之后的一項(xiàng)新學(xué)科。其研究過程包括樣品制備;代謝產(chǎn)物檢測(cè)、分析與鑒定;數(shù)據(jù)分析與模型建立。其研究樣品常用尿液和血液。代謝組學(xué)在心血管系統(tǒng)、腫瘤、消化系統(tǒng)和代謝性疾病方面近年來受到廣泛關(guān)注,但腎病的代謝組學(xué)研究相對(duì)滯后,其中在腎病發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用的氨基酸代謝、脂代謝等的研究較少。代謝組學(xué)研究方法和思路與中醫(yī)藥診治“整體觀”、“動(dòng)態(tài)觀”、“辨證觀”相一致,為傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中“異病同治”和“同病異治”的研究提供一個(gè)新的突破口。本文綜述了代謝組學(xué)技術(shù)在腎臟疾病中西醫(yī)診治中的應(yīng)用,以期能對(duì)中醫(yī)腎臟疾病的現(xiàn)代化研究和臨床實(shí)踐提供有益的參考。1尿激素水解壓hf-pb-pa組腎臟是氨基酸代謝的重要組織器官之一,故氨基酸代謝對(duì)腎病的發(fā)生有著重要影響,有助于腎臟疾病的認(rèn)識(shí)以及診斷和治療。研究表明,腎病患者血氨基酸代謝水平與正常人差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,并且隨藥物治療而發(fā)生變化。王旭方等利用代謝組學(xué)研究表明蛋白尿組的血清谷氨酰胺水平顯著低于正常組;其余氨基酸水平隨疾病進(jìn)展而升高,以支鏈氨基酸明顯。吳華等測(cè)定腎病綜合征患者血清中纈氨酸、亮氨酸、蘇氨酸、組氨酸、酪氨酸含量顯著低于正常對(duì)照組,苯丙氨酸、色氨酸、谷氨酸、胱氨酸、3-甲基組氨酸顯著高于正常對(duì)照組。高志田等觀察生血腎靈治療2個(gè)月后對(duì)慢性腎衰竭患者氨基酸代謝的影響,他們發(fā)現(xiàn)治療后血液中總非必需氨基酸(NEAA)明顯降低,總必需氨基酸(EAA)和EAA/NEAA較治療前明顯升高,從而得出生血腎靈能夠明顯改善患者的氨基酸和蛋白質(zhì)代謝紊亂、延緩腎衰竭發(fā)展的結(jié)論。2尿激素和脂酰氯a及脂酰氯a及脂酰氯a水平脂質(zhì)代謝在腎病中亦發(fā)揮著重要作用。脂質(zhì)代謝異常導(dǎo)致腎臟損害的機(jī)制可能有:巨噬細(xì)胞系統(tǒng)吞噬脂質(zhì)增加,泡沫細(xì)胞形成,導(dǎo)致腎動(dòng)脈硬化;脂質(zhì)沉積在腎小球基底膜,刺激細(xì)胞和間質(zhì)增生,導(dǎo)致腎臟損傷;血脂增高會(huì)增加血液黏度,以及脂蛋白α增高可競(jìng)爭(zhēng)性抑制纖溶酶活性,導(dǎo)致腎小球毛細(xì)血管凝血和血栓形成,腎臟缺血缺氧、微血管受損,導(dǎo)致腎臟損害。研究發(fā)現(xiàn)高濃度游離脂肪酸能誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞凋亡,尿白蛋白攜帶的游離脂肪酸增多是腎病蛋白尿?qū)е履I小管間質(zhì)損傷的重要原因。王旭方等研究表明蛋白尿組的非必需脂肪酸(花生四烯酸、棕櫚酸)及反式脂肪酸(反油酸)水平較正常組顯著升高,與脂肪酸B氧化密切相關(guān)的左旋肉堿和脂酰輔酶A水平在蛋白尿組出現(xiàn)下降,而血清必需脂肪酸(亞油酸及亞麻酸)水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。有研究發(fā)現(xiàn)糖尿病腎病3~5期患者血漿中大多數(shù)磷脂類成分比正常人顯著降低,且隨著糖尿病腎病的進(jìn)展而呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。閆豐等認(rèn)為脂代謝紊亂加重CKD患者的炎癥和氧化應(yīng)激狀態(tài),并加快腎臟疾病的進(jìn)展。3基于nmr技術(shù)的代謝檢測(cè)尿酸是嘌呤代謝的終產(chǎn)物,高尿酸血癥導(dǎo)致腎臟損害的機(jī)制與尿酸鹽沉積于腎小管-間質(zhì)可造成腎小管間質(zhì)炎癥、纖維化的增加;尿酸鹽也可通過參與尿酸結(jié)石形成而引起梗阻性腎病;高尿酸血癥可引起腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RASS)功能亢進(jìn)、炎癥反應(yīng)、腎臟微血管損傷等因素有關(guān)。嘌呤嘧啶核苷代謝組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了5個(gè)潛在的代謝標(biāo)記物,包括腺苷、肌苷、尿酸、黃嘌呤和肌酐。馮曉云等采用LC/MS聯(lián)用的分析技術(shù)研究糖尿病早期腎臟病變動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn)亞鐵血紅素和5-氨基乙酰丙酸(ALA)可能是糖尿病早期腎臟病變的貢獻(xiàn)最大的內(nèi)源性代謝,這兩種物質(zhì)是卟啉代謝途徑上的兩種重要的物質(zhì),與腎臟疾病有密切關(guān)系。Psihogios等利用基于NMR技術(shù)的代謝組學(xué)研究方法評(píng)估77例腎小球腎炎患者腎小管間質(zhì)病變的嚴(yán)重性,通過對(duì)尿液樣本中檸檬酸、馬尿酸、甘氨酸和肌酐等代謝物的含量測(cè)定,可以準(zhǔn)確區(qū)分小管間質(zhì)輕、中、重等不同程度損害,該方法敏感性和特異性高達(dá)96%和99%。Gao等采用脂質(zhì)磁共振質(zhì)譜和多變量數(shù)據(jù)分析人血清,從而獲得了腎細(xì)胞癌的代謝譜特征,得到了特異性、易測(cè)的差異,這有助于僅通過分析血清就能完成腫瘤患者的早期診斷、術(shù)后監(jiān)測(cè)及預(yù)后的判斷,從而指導(dǎo)治療。4在養(yǎng)血工酶學(xué)中的應(yīng)用代謝組學(xué)在腎病中醫(yī)證治中應(yīng)用的文章不多,以下幾篇具有代表性。董飛俠等運(yùn)用代謝組學(xué)指紋譜方法研究發(fā)現(xiàn)慢性腎病3期腎陽虛證患者尿液中代謝產(chǎn)物發(fā)生變化,它們是丙氨酸、胺基丙二酸二乙酯、脯氨酸、檸檬酸、馬尿酸和組胺等物質(zhì),能夠很好的用于區(qū)分陽虛與非陽虛的差異性。賈偉等采用代謝組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)腎陽虛模型動(dòng)物的代謝網(wǎng)絡(luò)明顯偏離正常組動(dòng)物,而用溫陽中藥干預(yù)后,模型動(dòng)物的代謝譜回歸至正常范圍,呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)修復(fù)的結(jié)果。Tao研究發(fā)現(xiàn)“腎陽虛”證是一種以酪氨酸(升高)代謝紊亂為主;慢性心衰“腎陽虛”、慢性腎衰竭“腎陽虛”患者的尿液和腺嘌呤誘導(dǎo)模擬的“腎陽虛”大鼠的尿液的代謝組學(xué)結(jié)果中共同顯著變化的代謝物為酪氨酸。李春雨等基于高分離度快速液相色譜-質(zhì)譜(RRLC-MS)技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)中藥大黃可使體內(nèi)D-谷氨酰胺、D-谷氨酸代謝和蛋氨酸循環(huán)恢復(fù)正常,從而發(fā)揮治療慢性腎衰竭的作用。5代謝組學(xué)的應(yīng)用有利于探索中醫(yī)“證”的內(nèi)涵從代謝組學(xué)定義本身不難看出,它是將生物體作為一個(gè)動(dòng)態(tài)的整體研究其內(nèi)因或外因?qū)е碌拇x變化,這個(gè)定義的要害在于其整體性和動(dòng)態(tài)性。而中醫(yī)最具特色的就是“整體觀”、“動(dòng)態(tài)觀”、“辨證觀”,與代謝組學(xué)的研究思路不謀而合。如代謝組學(xué)將人與環(huán)境(地理的、社會(huì)的)、人與腸道菌群之間的相互作用加以綜合考慮,與傳統(tǒng)中醫(yī)藥強(qiáng)調(diào)人與社會(huì)環(huán)境的整體觀,四時(shí)和飲食對(duì)人的影響,辨證施治等思想契合;因此中醫(yī)藥可以而且必須借鑒系統(tǒng)生物學(xué)等現(xiàn)代生命科學(xué)成果,在不同層次破譯和認(rèn)識(shí)中醫(yī)理論,才有可能取得突破性的進(jìn)展。“證”通過中醫(yī)四診合參很難量化,即使用流行病學(xué)方法及專家的經(jīng)驗(yàn)打分,最多亦只是半定量,所以必須通過“證”的內(nèi)涵研究。運(yùn)用代謝組學(xué)方法,可以揭示與某一證候形成相關(guān)的所有代謝物譜,從整體水平上闡明證候的本質(zhì)。同時(shí),代謝組學(xué)也將有可能為傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中“異病同治”和“同病異治”的研究提供一個(gè)新的突破口,即通過對(duì)不同疾病中相同證候代謝表型以及同一疾病的的不同證候代謝表型上差異的研究,揭示傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中“異病同治”與“同病異治”的現(xiàn)代科學(xué)內(nèi)涵。此外,代謝組學(xué)技術(shù)能夠?qū)铙w組織器官進(jìn)行無損傷性、幾乎接近生理?xiàng)l件的動(dòng)態(tài)研究,使得“司外揣內(nèi)”的中醫(yī)發(fā)現(xiàn)了一種嶄新的適合自己理論體系的觀察方法。但其難點(diǎn)和不足主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)檢測(cè)所需的儀器設(shè)備價(jià)格昂貴,操作人員的專業(yè)性很強(qiáng),一般的實(shí)驗(yàn)室難以開展此項(xiàng)工作;(2)分析手段有限,尚無任何一個(gè)分析技術(shù)能夠同時(shí)對(duì)所有代謝物進(jìn)行分析;(3)尚無有效的數(shù)據(jù)分析手段對(duì)所得到的全部信息進(jìn)行分析和解釋;(4)體質(zhì)類型、疾病譜、證候群的數(shù)據(jù)庫仍不完善,缺乏相應(yīng)代謝物組數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)值;(5)影響因素眾多,代謝狀態(tài)變化迅速,給研究帶來一定的難度。代謝組學(xué)具有中醫(yī)“整體觀”的特點(diǎn)、“司外揣內(nèi)”的思維模式以及隨疾病“動(dòng)態(tài)”的變化,并且能夠揭示“異病同治”與“同病異治