系统生物学的定义范文

时间:2023-12-29 17:54:21

导语:如何才能写好一篇系统生物学的定义,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

系统生物学的定义

篇1

关键词:证候系统生物学;慢性乙型肝炎;基本概念;研究思路;技术方法

中图分类号:R512.62

文献标识码:A

文章编号:1673-7717(2009)06-1130-05

目前,我国慢性肝炎以慢性乙型肝炎为主,在严重危害我国公民身心健康的传染性疾病中高居首位。中医针对慢性乙型肝炎病程进展的不同阶段所出现的“证”进行辨证论治,行之有效,但由于对证候的生物学基础缺乏全面、系统和深入地研究,严重阻碍了疗效的进一步提高。运用系统生物学(基因组学、蛋白质组学、代谢组学等)的理论与技术构建慢性乙型肝炎中医证候系统生物学研究平台,建立慢性乙型肝炎证候系统生物学的系统研究方法、研究慢性乙型肝炎中医主要证候(肝郁脾虚、湿热中阻、瘀血阻络、脾肾阳虚、肝肾阴虚)的系统生物学基础,形成完整的上述慢性乙型肝炎主要证候的系统生物学研究结果,提升中医药防治慢性乙型肝炎机制研究的能力和水平,有重要的科学意义和必要性。

1 基本概念

证候系统生物学是综合运用中医证候学和现代系统生物学的理论与方法的新交叉学科。中医证候是中医认识、诊断疾病,据此遣方治疗和观察疗效的基本概念。“证”是疾病发生、发展过程中某一特定空间、时间的本质特征,“候”是疾病发生、发展过程中某一特定空间、时间的情况、现象、信息流,“证候”是疾病本质与现象的统一体,藏于内的“证”通过现于外的“候”而反映出来。通过辨析疾病外在的现象(候)就能把握疾病内在的本质(证),这一过程即“辨证”。有鉴于此,现代中医临床上,“证”与“证候”又常通用。疾病的本质极其复杂,反映疾病本质的现象变化莫测,加上人们的认识手段、方法和能力总是有限的,故“辨证”的结果通常不是唯一的,其准确性亦须实践检验。证(证候)是致病因素(单一或综合)与机体相互作用的综合反应状态,是对人体疾病过程中某一阶段(空间、时间)的病因、病位、病性、病势以及治疗反应等病理生理状态的高度概括,它反应了疾病变化的个体性、阶段性、动态性和方向性。

中医针对慢性乙型肝炎病程进展的不同阶段所出现的“证”进行辨证论治,行之有效,体现动态化、个体化特点,但由于对证候的生物学基础缺乏全面、系统和深入地研究,严重阻碍了疗效的进一步提高。随着系统生物学技术不断成熟和飞速发展,为揭示慢性乙型肝炎中医证候的系统生物学基础和提高临床疗效提供了强有力的工具和机遇。

根据人类基因组计划创始人莱洛伊・胡德(Leroy Hood)的定义,系统生物学是研究一个生物系统中所有组成成分(基因、蛋白质等)的构成,以及在特定条件下,如遗传的、环境的因素变化时,分析这些组分间相互关系的学科。也就是说,系统生物学不同于以往的实验生物学――仅关注个别的基因和蛋白质,它要研究所有的基因、蛋白质等组分间的所有相互关系。同时,通过整合各组成成分的信息,以图画或数学方法建立能描述系统结构和行为的模型。系统生物学的理想就是要得到一个尽可能接近真正生物系统的理论模型,这些模型不仅可以模拟生物系统的行为,而且可以用来预测该系统受到干扰后未来的行为。它的技术平台为组学,即基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、相互作用组学、表型组学和计算机生物学。

2 科学意义

运用系统生物学(基因组学、蛋白质组学、代谢组学,等)的理论与技术构建慢性乙型肝炎中医证候系统生物学研究平台,建立慢性乙型肝炎证候系统生物学的系统研究方法、研究慢性乙型肝炎中医主要证候(肝郁脾虚、湿热中阻、瘀血阻络、脾肾阳虚、肝肾阴虚)的系统生物学基础,形成完整的上述慢性乙型肝炎主要证候的生物学研究结果,提升中医药防治慢性乙型肝炎机制研究的能力和水平,至少可解决如下重大科学问题。

篇2

1 四气

四气又名“四性”,是指中药“寒、热、温、凉”四种不同的药性,是从药物作用于机体产生的反应。四性理论是一个较为复杂的理论体系,目前“中药药性理论的科学性”成为了中药研究热点。

按照现代药理研究,可以重新定义“四性”的概念,即是具有纠正机体寒证或热证内在活性的一类中药。具体表现在:寒凉药可抑制中枢神经系统、交感神经和内分泌系统的兴奋性,并能降低基础代谢率;反之,温热药则具有兴奋中枢神经、交感神经和内分泌系统,能提高基础代谢率。欧阳兵[1]提出的 “组群中药四性组合性效谱”假说。他认为四性属性相同、功效相近的中药理论上应当具有基本相同的、能客观反映其药性寒热本质的“性效谱”。“性效谱”即可作为界定某一新中药四性属性的科学依据。

近期的相关研究显示,中药的四气属性与其化学成分有关。并总结出如下规律:温热药多含有生物碱类、挥发油;寒凉药多含有蒽苷、皂苷等苷类成分及薄荷脑。此外,中药中锌、铜含量高者其药性多寒凉,反之则药性多温热。由此可见,中药所含化学成分及含量多是中药药性的决定因素之一。

2 五味

药物具有辛、酸、甘、苦、咸五种不同的味道,五味不仅是味道,也是对中药的功效的概括和总结,现代研究表明,五味与其有效成分和药理作用也存在着联系。

金勇[2]选用60味涵盖所有性味归经的常用中药,按常规法煎成药液,给小鼠服用,结果发现“五味”作用之间表现为各种药性影响各器官组织的性质(兴奋或抑制)及其强弱的不同,“五味”的作用主要影响间脑、大脑、小脑、脊髓、肺脏、肾脏、胰腺、头颅骨等器官组织,对其他器官组织的影响较小。实验说明“五味”的作用可能指的是中药对神经、内分泌免疫网络。查青林[3] 从古代本草文献中选取五味分类确定的治疗咳嗽中药,提取文献中MeSH 词数据并用关联规则分析、因子分析进一步处理,发现不同五味分类中药 MeSH 词关联网络特征。结果发现中药五味分类在代谢方面有其自身生物学特征的调整作用。

3 归经

郭顺根等[4]应用放射性自显影技术研究了川芎活性成分之一的川芎嗪在小白鼠体内细胞、组织、器官的定位分布。表明川芎的活性成分川芎嗪的体内分布与川芎归经密切相关。许福泉[5]通过对膀胱经中药功效、活性、化学成分等进行整理统计,发现黄酮类成分与其主要功效相吻合,提示具有相同结构类型的抑(抗)菌黄酮成分是中药归膀胱经的重要归经物质基础,与膀胱经“属膀胱,络肾,与心脑有联系”的中医认识相吻合。

4 升降沉浮

升降沉浮理论是药物对机体有向上、向下、向外、向内四种不同作用的趋向。是疾病所表现出来的趋向性。升降沉浮属性是与药物的气味、质地密切相关。

现代中药学理论对药物双向性进行了一定的解释,在近几年的研究发现,这一现象是客观存在的。例如,对川芎的药学研究中证实“川芎中所含的川芎嗪,阿魏酸对血管平滑肌有解痉作用及抗血栓形成作用,同时川芎嗪能增加脑血流量,显著降低脑血管阻力,抑制子宫平滑肌的作用”[6]。周刚[7]采用分析试错法、直观法、归纳法、演绎法、直感类比法等试探法在中药的升降浮沉理论形成过程中所发挥的指导性作用。可见,在试探法指导下形成的具有明显的古代思辨哲学色彩的中药升降浮沉传统理论,是中药学的特色和优势之一。

中药药性理论是现代中药基础理论研究的热点,在药物试验的基础上,还有很多信息学及数据挖掘技术对此理论的研究。周福生[8]采用基于药性位势模型与功效知识元网格的模型化表征方法,探索中药性理论与功效之间的内在关联规律,从而用现代科学理论解释中药的药性理论。沈志冲[9]通过对临床中药按照四气、五味、归经以及功效 4 个层面的逐层分类,进行科学的分析与解释。旨在将中医药理论融为一体,形成一个科学的理论知识,更加科学的指导临床应用。王耘[10]将中医药的基本理论与思想同系统生物学的技术手段相结合,并建立的数学模型,研究中药药性的系统学意义,建立以中药药性理论为基础的中药药效评价方法。雷钧涛[11]介绍了一种用基于光谱指纹图谱单体的定量构效关系研究类比说明基于光谱指纹图谱的中药性味研究。中药指纹图谱具有特征性,重现性和可操作性。其目标是实现指纹图谱特征和药性相关性研究。包括开展指纹图谱特征分别和药性、药效的研究以及三者之间相关性研究。

随着现代科学技术的发展,会有更多更科学的方法研究传统的中药理论,为此证明中药理论的科学性和客观性。并不断充实和完善相关理论基础,才能更好的指导临床实践。

参 考 文 献

[1] 欧阳兵,王振国,王鹏,等.“组群中药四性组合性效谱”假说及其论证.山东中医杂志,2006:25(3):154-156.

[2] 金勇,俞仲毅,王博,等. 中药“五味”作用的形态学基础研究.上海中医药大学学报, 2009, 23(3):67-71.

[3] 查青林,余俊英,余飞,等.基于代谢相关MeSH 词文本挖掘分析治疗咳嗽中药五味分类的生物学特征.中国中医基础医学杂志,2010,16 (7):616-618.

[4] 郭顺根,牛建昭,贲长恩,等.3 h-川芎嗪在动物体内分布的放射自显影研究.中国医药学报,1989,4(3):17-21.

[5] 许福泉,管华诗,冯媛媛,等.基于化学成分的中药归经研究.亚太传统医药,2012,8(5):197-199.

[6] 罗集鹏.生药学.北京:中国医药科技出版社,1998:106.

[7] 周刚,徐刚,龚千峰,等.浅探中药升降浮沉传统理论的形成方法-试探法.第一军医大学分校学报,2001,24(1) :15.

[8] 周福生.中药药性理论模型化表征方法研究思.世界科学技术,2009,11(2):229-234.

[9] 沈志冲.药性理论的临床中药分类体系建设.中国医药科学,2011,1(24):100-109.

篇3

在一些对未来的描述中,合成生物学的前景超乎想象:也许要不了多久,研究人员就可以对细胞进行“编程”,从可再生能源中产生大量的生物燃料,检测毒素,根据身体需要释放精确数量的胰岛素,等等。

所有这些美好的未来前景都基于这样的认识:生物学家操纵基因工程就像工程师设计机器部件那样简单,只需定义基因“部件”的功能,将它们装配成具有更复杂功能的某种“装置”,然后将这些“装置”插入细胞中即可。

由于所有生命形式都建立在大致相同的遗传密码的基础之上,理论上,合成生物学可为之提供成套遗传基因组件“工具箱”——生物学版本的“晶体管”和“开关”,然后可随心所欲地将它们插接到“生物电路”上。

然而,操纵生命分子远非如此简单。“生命分子的运作机制极为复杂,远不是操纵扳手、螺丝刀或晶体管所能比拟的。”西雅图一家工程咨询和设计公司的负责人罗布·卡尔森说道。

合成生物学发展的每一个过程都面临着挑战,从生命“零部件”的定义,到整个系统的构建。然而困难阻挡不了该领域内执著的开拓者,他们已经开始着手迎接合成生物学领域的五大挑战。

挑战一:许多生物零部件尚未明确描述

一个生物“零部件”可以是从编码某个特定蛋白质的一段DNA序列,到促成基因表达启动子的任何东西。然而问题是,许多生命“零部件”的特征和功能都尚未得到清楚的描述,比如它们的功能是什么?在不同类型的细胞内,或在不同的实验室条件下,它们是否会有不同的表现?

麻省理工学院的标准生物部件注册中心,有着超过5000个可供订购的生物部件,但是据中心主任兰迪·雷特伯格说,它们的质量无法保证。这些生物部件样本中的大多数都出自参加国际基因工程机器设计大赛(iGEM)的大学生之手,该活动从2004年开始每年举办一次。参赛的学生或利用生物“工具箱”里的部件,或开发出新的生物部件,设计合成生物某种生物系统,但许多参赛者都没有足够的时间对这些生物部件进行详细的描述。

雷特伯格说,目前他们正在加大力度提高收集生物零部件的质量,鼓励呈报者同时提供描述生物零部件功能和特性的文档部分,并对样品进行DNA测序,以确保与他们的描述相符。与此同时,美国加州大学伯克利分校的合成生物学家亚当·阿金和杰伊·科斯林,以及斯坦福大学的德鲁·恩迪正在启动一个称为BIOFAB的新项目,专业开发和描述生物零部件。

然而,标准化测量的实施却比较困难,例如,在哺乳动物的细胞中,引入基因与细胞基因组整合的结果难以预测,并有可能影响到附近区域的基因表达。瑞士联邦理工学院(ETH)的合成生物学家马丁·傅森格说:“这种复杂性导致很难通过标准化方法对基因部件进行特征描述。”

挑战二:生物电路测试繁琐费时

即使每个生物零部件的功能都已知晓,但将它们组合在一起后,其功能也许不一定能如预期的那样。与其他可预测性更强的现代工程学科的设计过程相比较,合成生物学家往往不得不埋头于繁琐的试错过程中。

“我们仍像当年发明飞机的莱特兄弟那样,用木头和纸反复实验。”西班牙巴塞罗那基因组调控中心系统生物学家路易斯·塞拉诺说,“用一种东西制造的东西试飞一下,掉下来坠毁了,再用另一种东西试一下,也许飞得稍好一点。”

马萨诸塞州波士顿大学生物工程师吉姆·柯林斯和他的同事们在酵母实验中为了实现一个叫做“拨动开关”的系统,就经历了多次失败。他的团队想让细胞表达一种A基因,然后利用化学信号刺激关闭A基因,转而表达另一种B基因,但细胞一直拒绝表达B基因。柯林斯说,问题是控制这两种基因的启动子不平衡,因此A基因总是压过B基因。他说,他们将用3年时间的反复试验来进行调整。

计算机模拟可以帮助缩短这样的试错过程,2009年,柯林斯和他的同事创建了稍有不同几个版本的两个启动子,每一个版本都各自创建了一个基因定时器,即在一个特定的滞后时间后,系统将启动细胞的基因表达从一种基因转移到另一种基因。他们对定时器进行了测试,然后将结果反馈给计算机模型,预测其他版本基因定时器的表现。使用模型技术,研究人员可以利用计算机来进行优化测试,而不必对每一个版本逐一进行测试。

挑战三:生物系统构建复杂难测

随着生物电路越来越大,构建和检测过程也变得更为艰巨。科林斯的研究团队的抗疟药青蒿素前体物质化合物的研究项目,是合成生物学领域内经常被引用的一个成功例子。据科林斯估计,这一项目平均每年有150人参加,他们的工作包括发现和定义介入反应过程的所有基因,以及开发和完善控制这些基因表达的部件。例如,研究人员必须对之前产生的许多变异形式逐一进行测试,以寻找一种能充分提高产量的变异结构,达到清除有毒中间分子的目的。

“人们对这类项目望而生畏,因为它需要太多的时间和金钱。”马萨诸塞州波士顿新创公司银杏生物工作室的创始人雷什玛·谢蒂说道。为了解决类似的瓶颈问题,银杏生物工作室开发了一个将基因部件组合起来的自动化系统,预定义侧翼序列的基因零部件,由机器人根据一套被称为“生物积木标准”的规则组装起来。

在加州大学伯克利分校,合成生物学家克里斯托弗·安德森和他的同事正在开发一个让细菌来做这项工作的系统。经过基因改造的大肠杆菌细胞,被称为“装配”细胞,与酶配合在一起,可以进行DN断的切割与缝合。还有的大肠杆菌细胞则被基因改造成为“选择”细胞,从剩余的生物零部件中整理挑拣出完整的产品。安德森的团队还计划用一种类病毒的噬菌粒将DNA运送到选定的细胞内。安德森说道,这个系统可将组装一个“生物积木”的时间从2天缩短到3小时。

挑战四:许多生物零部件不相兼容

合成基因电路构建完毕并载入细胞之后,就有可能对宿主产生非预期的影响。加州大学旧金山分校合成生物学家克里斯·沃伊特2003年时就遇到了这样的问题。沃伊特将从枯草芽孢杆菌中提取的一些基因零部件装配成为一个开关系统,目的是让某些基因在化学刺激下作出反应,激活某种基因表达。他想研究一下这个系统是否可以不依赖于枯草芽孢杆菌,于是他将这个基因电路送入大肠杆菌,结果证明不行。

“在显微镜下可以发现这些细胞都变得病恹恹的,”沃伊特说,“今天表现这样,明天又是一个样。”通过查找文献他发现,生物电路的某个部件打乱了大肠杆菌的自然基因表达。“生物电路设计本身没有问题,只不过某个部件是不兼容的。”

美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学的合成生物学家发现,即使是一个简单的、可启动自身基因表达的外源基因电路,也有可能引发宿主细胞的复杂行为。在大肠杆菌中被激活时,这个生物电路延缓了细胞的生长速度,基因蛋白质产物的稀释速度也随之放慢,导致某些细胞表达了这种基因,某些细胞则没有。

为了减少意外的相互作用,研究人员研究开发了一种独立于细胞自然机制之外的系统。英国剑桥大学分子生物学实验室的合成生物学家詹森·奇恩和他的同事在大肠杆菌中创建了一种独立于细胞内在系统的蛋白生产系统,该团队使用了一种可识别基因的聚合酶,专门识别天然细胞中不存在的基因。

奇恩说道,这样的系统可让生物学家在不破坏细胞存活机制的情况下,拥有将一些生物零部件任意“组合”的自由。例如,他的团队把编码O-核糖体部件的DNA序列拆分开来,以促进细胞以更快的速度制造蛋白质。

另一个解决方案是以物理手段将合成部分从细胞中分离出来。加州大学旧金山分校的合成生物学家温德尔·利姆的团队用酵母做了将基因电路隔离开来的实验,他说,这一方法也适用于细菌细胞。

合成生物学激起环保人士的公愤

澳大利亚的合成生物学家最近公布消息说,他们即将成功克隆30年前已在野外绝迹的一种青蛙。

与克隆技术一样,合成生物学在一些新闻媒体中被描绘成拥有无所不能的神奇能力,例如,让已经灭绝的长毛猛犸象重新复活,让19世纪之前曾翱翔在北美天空中的候鸽重新出现等。

但在不久前于英国剑桥大学召开的一次会议上,环保主义者和合成生物学家们讨论的是更为实际的问题,即如何开发更实用的技术,以造福人类和地球。例如:合成出能适应全球变暖的珊瑚礁,对污染敏感的土壤微生物,能阻止反刍动物打嗝释放甲烷温室气体的肠道微生物,以及能抵御真菌疾病威胁的青蛙,等等。

会议讨论中,生物学家和环保人士还发生了一些冲突。一位合成生物学家在会议上表示,他感觉自己好像被人当做一个不负责任的青少年,认为他可能会对地球造成意外的破坏。而当一位合成生物学家称,赞成合成生物学技术的人一定会赢,是因为他们比反对的人更年轻的时候,引起了环境保护论者的众怒。(第二天发表此言论的合成生物学家表示了道歉之意。)会议组织者多次呼吁大家礼让,并以供应免费葡萄酒之举来安抚众人情绪。

斯坦福大学的德鲁·恩迪被公认为是合成生物学领域的创始人之一,他认为,这样的争吵是一种迹象,表明合成生物学已经开始吸引各领域的关注与参与。但无论人们如何争议,事实将不辩自明。

举一个合成生物学能够提供环境保护的例子。英国牛津大学的学生克里斯托弗·舍尼等人将经过基因改造的大肠杆菌转移到植物根系中,产生一种植物生长激素。温室测试表明,包含了这种转基因细菌的十字花科植物比普通植物生长得更好,同时能让土壤保留更多的水分。这种细菌可能有助于防治土地荒漠化。

然而合成生物学的发展也令观察家们产生了一些担忧。美国罗格斯大学的地球微生物学家保罗·法尔克维斯基看到了能将二氧化碳转化为燃料的微生物,以及利用大气氮气生产肥料的微生物这两项技术的巨大价值,但他担心的是,工业规模的生产可能会产生某些极端后果,如释放大量温室气体。

剑桥大学环境保护生物学家比尔·萨瑟兰表示,合成生物学研究要慎重。但他同时说道,他在这次会议上的一项小规模民意调查表明,合成生物学家与环境保护论者之间的鸿沟并非如我们想象的那么深,双方都认同的一点是,合成生物学给我们带来的恩惠之一是可以更有效地利用自然资源,但同时也让我们产生了合成生物学发展有可能危害自然生态系统的担忧。

让合成生物学家和环保人士同样感到兴奋而又有些期待的一个问题是:复活灭绝很久的一些物种。“这是一个很有趣的研究课题,但与拯救世界无关。”萨瑟兰说道。

挑战五:生物系统的稳定性问题

合成生物学家还必须确保基因电路的可靠运行。细胞分子的活动很容易受到随机干扰的影响,生长条件的差异也有可能影响细胞行为,因此经过较长时间之后,随机出现的基因突变有可能完全破坏基因电路的功能。

10年前,加州理工学院的合成生物学家迈克尔·伊洛维兹通过他的团队构建了基因振荡器,用以观察细胞的随机能力。该系统中三个基因的相互作用,令一种荧光蛋白的产出量升高或降低,导致细胞明暗闪烁,但并非所有细胞的反应都一样,有的细胞亮一些,有的细胞暗一些;有的细胞明暗闪烁的频率较快,有的则较慢。

伊洛维兹认为,出现这种差异可能有多种原因,例如,细胞基因表达的方式是爆发式的,而不是稳步渐进的,细胞还可能包含许多不同的mRNA和蛋白质产生机制;另外,细胞中基因电路的拷贝份数也可能会随着时间的推移而产生波动。

哈佛医学院的遗传学家乔治·丘奇正在探索让细菌菌株更稳定的方法。丘奇说可通过引入更精确DNA复制机制等方式达到这一目的。尽管对简单的系统来说,稳定性可能并不是一个严重的问题,但随着更多的生物零部件被装配起来,这个问题将变得越来越重要。

尽管面临种种挑战,合成生物学家还是取得了许多进展。例如,研究人员开发出利用大肠杆菌计算一些生物学事件(如细胞的分裂次数)等,还有一些系统已经从细菌细胞发展到更为复杂的细胞。傅森格说,“合成生物学家开发更多实际应用的时代已经来到。”

例如,科林斯的青蒿素前体系统的商业化阶段已经启动。另外有几家公司也正在研究开发新技术,希望通过基因工程来改造微生物,使其生产出生物燃料。不过,合成生物学的大规模实际应用,仍然需要时间来实现。

篇4

关键词:进化生物学;教学实践;选修课

进化生物学是一门综合性较强的学科,对动物学、植物学、遗传学、分子生物学、行为生态学等学科都有所涉及。迈尔认为,进化论是生物学中最大的统一理论;杜布赞斯基认为,如果不借助于进化的观点,生物学上的事情就变得情理不通。由此可见,学习进化生物学有助于提高人们的认识,对学生认识事物的发展规律大有裨益。

一、进化生物学课程的特点

进化生物学的目的主要是推断生物过去的发展历史并解释生物进化的原因和机制。该课程特点包括:1)涉及学科门类多。该学科广泛吸收生物学各分支学科的成就,特别是将进化与生态学、分类学(系统生物学)、行为学、分子生物学等结合起来,研究有关的生命现象,涉及生物类群的范围和结构层次也十分广泛;除生物学方面的知识之外,还广泛涉及地质学、化学、物理学等学科的内容;除自然科学之外,还涉及到社会科学的许多内容[1];2)内容比较抽象、讲述的故事古老,在现实中难以再现;3)不重视基本概念的阐述。进化生物学的学习需要以多个学科知识为基础,以进化的观点把各学科的知识串联起来,侧重生物学现象的起源和进化,也正因为这样,对有些基本概念、基本原理的阐述稍显简略。4)理论性较强、学派众多。进化生物学叙述的是生物学中的一般规律性问题,学习时要注意把握其精神实质,不要过多涉及功能生物学(包括形态学、生理学、遗传学、生物化学等实验性学科)方面的内容,从而忽略了从理论观点上的提高进化生物学;各个学派有不同的观点,学习时需分析比较各个学派的特点,取长补短[1]。

二、进化生物学课程在农学专业学生中开设所遇到的问题和解决办法

(一)遇到的问题

在本次教学实践,是在农学专业本科生中讲授进化生物学,并且该门课程作为选修课。教学过程中遇到了一些问题:1)授课对象的知识结构不完善。本次授课面向的学生专业为农学专业,该专业在专业设置上侧重对宏观生物学知识的学习,而对微观生物学知识了解得比较少,对微观生物学知识理解困难。农学专业学生学习的课程主要集中在动物学,植物学,生态学,生理学,行为学以及作为选修课的分子遗传学,所以在讲授微观知识时学生会感到抽象难懂,甚至完全听不进去。2)作为选修课,学生不重视。进化生物学这门课程只是作为一门基础选修课来开设,而基础选修课考核相对轻松,一般采取课程论文考核或开卷考试的方式。没有闭卷考试的压力,学生在心理上会比较放松,容易轻视对该课程的学习。甚至有的学生在课堂上做一些与课堂教学无关的事情,比如在课堂上写别的课程的作业。

(二)解决的办法

针对以上的问题,提出并实践了如下的办法:1.结合学生的知识结构特点选择合适的教材本次教学实践选用的教材是由沈银柱、黄占景编写,高等教育出版社出版的《进化生物学》(第3版),该教材分成十二章,内容分别是:进化生物学的由来及现状,生命及其在地球上的起源,细胞的起源与进化,生物发展史,生物表型进化,生物的微观进化,物种的形成,生物的宏观进化,生物遗传系统的进化,分子进化与分子系统学,人类的起源与进化,生态系统的进化[2]。主要内容包括两个方面,即对生物的过去发展历史进行推断和对进化原因、机制的解释。该教材系统性、理论性和条理性较强,对问题的阐述简明扼要,系统地介绍了进化的知识,总体上侧重对宏观知识的讲述,对应授课对象的知识结构。2.合适教学内容的选择、正确教学手段的使用进化生物学的知识包括推断生物进化的历史,涉及到的知识比较古老,学生仅凭想象很难再现当时的情形,比如生命及其在地球上的起源、细胞的起源与进化、生物发展史等章节的内容,对于此类知识的讲授,可以选择增加一些与课程相关的纪录片、探索片等。这就需要教师课前收集有关生命起源与进化,生物发展史的读物与网络资源,借鉴国内外大型探索、科幻和纪录片,利用现代信息技术,用通俗易懂的语言、生动活泼的形式、图文并茂的内容,制作《进化生物学》系列多媒体课件[3]。这部分内容还可以采用翻转课堂的教学模式,让学生在课外学习,通过网络和教材自己去获取知识,在课堂上对所学到的知识进行探讨。而在阐述进化机制时需要介绍微观进化、遗传系统的进化、分子进化与分子系统学的知识,这部分内容因为学生的基础较薄弱,可以考虑对这三个章节的内容做适当压缩,侧重对基本概念的理解,对教材中阐述得不够详细的概念进行补充与扩展,同时通过播放一些小视频来对基本概念和普遍现象进行讲授,比如可以用视频、动画的形式来帮助学生理解什么是遗传物质,以及DNA的复制、转录和蛋白质翻译过程,以此降低学生学习的难度。3.设置与课程内容相关的有趣的问题进化生物学因其理论性较强而容易让学生学起来枯燥无味,对此,可以通过设置问题的形式把一些理论知识跟现实生活中的现象结合起来,让学生进行探讨,激发学生兴趣,活跃课堂气氛。设置的问题比如,从进化生物学的角度解释“爱国是文化使然还是生物本能”“为什么优雅、风趣的人更吸引异性”“从进化角度讨论人为什么要谈恋爱”。另外,还可以深入了解学生在以前的学习过程中,参加过哪些野外实习,接触到什么动物和植物,把进化知识与学生的野外实践经历联系起来。4.结合科研实例进行讲授教师可以选取当前进化生物学研究中比较有趣的研究论文来给学生进行讲授,或者结合教师自身的研究来举例,比如曾经做过哪些与进化有关的研究,想法如何产生,采用什么样的研究思路,得出什么研究结果,对结果如何解释,研究过程中遇到哪些有趣的故事,实践证明,通过将科研故事与进化生物学研究实例结合起来穿插在课堂教学中讲授,能对学生的兴趣提升起到比较好的效果,学生还会积极主动发表自己的看法,整个课堂气氛异常活跃。此外,通过带领学生参观进化生物学研究实验室,让学生对进化生物学的研究氛围有所体会也不失为一种好的办法。5.鼓励学生阅读文献,了解最新科研动态要学好一门课程,光靠教师在课堂上讲授是不够的。学生还应该在课外积极主动阅读相关的书籍或者是科研论文。关于阅读课外文献,教师可以事先准备好与本次课内容相关的一些经典文献,也就是对基本概念和基本原理的定义、来龙去脉阐述较为清楚的文献,在课堂上向学生推荐,也可以指导学生自己去查阅。另外,鼓励学生了解最新科研动态,让学生知道目前所学的知识在科研上有哪些研究方向,研究进展如何,以此激发学生的学习兴趣。生物学的研究发展较快,需要经常关注研究前沿,更新知识储备。所以,教师也可以向学生介绍本学科领域的权威刊物,并且要求学生网上订阅并浏览这些刊物,以便随时了解与本课程相关的研究领域最新发表的论文和最新的科研动态。总之,进化生物学作为选修课来开设,应体现出选修课灵活的特点,以学生现有的知识为基础,对一些理论性较强、学生理解较为困难的知识可以大胆取舍和压缩[4],着重对学生整个知识框架的构建,激发学生的学习兴趣,指导学生如何学习,在知识框架搭建完成后,学生对自己特别感兴趣的知识可以在课外进行深入学习。

[参考文献]

[1]李晓晨.进化生物学课程特点及学习方法指导[J].当代教师教育,2002,1:116-117.

[2]沈银柱,黄占景.进化生物学[M].第三版.高等教育出版社,2013.

[3]范宏英,龙北国.开设《生命起源与进化之谜》选修课的教学实践[J].西北医学教育,2008,6:1162.

篇5

代谢组学研究的是生物体系受到内在和外在因素刺激产生的内源性代谢变化,可以对那些能描述代谢循环情况的关键化合物进行定性和定量分析。近几年来,代谢组学已经成为生命科学领域一个重要的、有价值的工具,并在不断创新的分析技术推动下稳步发展。虽然代谢组学本身还存在一些不足,但许多研究者以解决问题为出发点,提出了一些新的研究策略、方法和技术。代谢组学发展呈现出整合一体化,定量化和标准化的趋势。本文对代谢组学的概况,现在的发展情况和未来的趋势进行综述。 【关键词】  代谢组学 研究策略 分析方法 综述

1  代谢组学的概况

   

代谢组学(metabonomics)是以组群指标分析为基础,以高通量检测和数据处理为手段,以信息建模与系统整合为目标的系统生物学的一个分支,是继基因组学、转录组学、蛋白质组学后系统生物学的另一重要研究领域, 它是研究生物体系受外部刺激所产生的所有代谢产物变化的科学,所关注的是代谢循环中分子量小于1000的小分子代谢物的变化,反映的是外界刺激或遗传修饰的细胞或组织的代谢应答变化[1]。代谢组学的概念最早来源于代谢轮廓分析 [2]。nicholson研究小组于1999年提出了代谢组学的概念[1],并在疾病诊断、药物筛选等方面做了大量的卓有成效的工作[3~5]。fiehn等[6]提出了metabolomics的概念,第一次把代谢产物和生物基因的功能联系起来,之后很多植物化学家开展了植物代谢组学的研究,使得代谢组学得到了极大的充实,同时也形成了当前代谢组学的两大主流领域: metabolomics和metabonomics。经过不断发展,fiehn [6,7]、allen [8]、nielsen [9], villasboas[10,11]等确定了代谢组学一些相关层次的定义,已被学术界广泛接受。第一个层次为靶标分析,目标是定量分析一个靶蛋白的底物和/或产物;第二个层次为代谢轮廓分析,采用针对性的分析技术,对特定代谢过程中的结构或性质相关的预设代谢物系列进行定量测定;第三个层次为代谢指纹/足印,定性并半定量分析细胞外/细胞内全部代谢物;第四个层次为代谢组学,定量分析一个生物系统全部代谢物,但目前还难以实现。

   

作为应用驱动的新兴科学,代谢组学已在药物毒性和机理研究[12,13]、微生物和植物研究[14]、疾病诊断和动物模型[15,16]、基因功能的阐明[17]等领域获得了较广泛地应用。近来,代谢组学又在中药成分的安全性评价[18]、药物代谢的分析[19]、毒性基因组学[20]、营养基因组[21]、药理代谢组学[22~24]、整合药物代谢和系统毒理学 [25,26]等研究方面取得了新的突破和进展。

   

完整的代谢组学分析的流程包括样品的制备、数据的采集和数据的分析及解释。样品的制备包括样品的提取、预处理和化合物的分离。代谢物通常用水或有机溶剂(甲醇、己烷等)提取。分析之前,常先用固相微萃取、固相萃取、亲和色谱等方法进行预处理,用气相色谱、液相色谱、毛细管电泳等方法进行化合物的分离。预处理后,样品中的代谢产物需要通过合适的方法进行测定。色谱、质谱、磁共振、红外光谱、库仑分析、紫外吸收、荧光散射、放射性检测、光散射等分离分析手段及其组合都在代谢组学的研究中得到应用。其中,核磁共振(nmr)技术特别是氢谱以其对含氢代谢产物的普适性,色谱以其高分离度、高通量,质谱(ms)以其普适性、高灵敏性和特异性而成为最主要的分析工具。代谢组学研究的后期需借助于生物信息学平台进行数据的分析和解释[27],解读数据中蕴藏的生物学意义。最常用的是主成分分析(pca)法和偏最小二乘(pls)法。

   

但在研究的几个步骤中,代谢组学还存在一些不足。例如,分析手段存在局限性;全部定量分析难以实现,准确性不足;定性过程复杂。针对这些问题,现在的研究者们在研究策略和方法上做着积极的探索和改进。本文就将综述近年来在代谢组学研究策略和方法上的最新的研究报道,并结合本实验室的研究进行展望。

2  研究策略与方法

   

后基因组时代众多组学的发展向分析化学提出了更高、更严峻的挑战。对代谢组学,一些关键点的把握显得尤为重要。首先,代谢组学的整体分析平台的提升是未来代谢组学研究的关键环节,这包括:新的复杂样品预处理技术;灵敏、专一、原位、动态、无损、快速的代谢物组检测、表征与操纵技术;代谢物组成、结构和功能信息获取的新型技术和完整的数据采集和成像系统;有效、快速处理代谢组海量复杂数据的新化学信息学方法以及这些技术和方法学的原始性创新、学科间交叉和多维技术联用基本理论研究等。再者,制定代谢组学标准(包括方法、信息和数据库),以及实现代谢组与基因组、转录组和蛋白质组等数据的整合,是未来代谢组学研究的一个关键问题。针对这些关键点,代谢组学的研究策略和方法得到了新的发展。

2.1  整合一体化

   

由于现有的分析技术都有各自的优缺点[28],单独使用一种或少数几种已经很难满足代谢组学研究的要求。所以整合的策略已经成为一个重要的趋势,这个整合不仅包括各种技术、方法,还包括不同来源的生物样品(血液、尿液、粪便等)。可以将目前的整合策略归纳为以下几个方面。

2.1.1  分析技术的整合  这个整合包括了不同分离技术、不同的数据获取方式、不同数据分析技术等。这样可以达到分析平台优势互补,使结果更完善、准确。在这方面刘昌孝等[29~31]做了一些液相色谱和质谱联用技术与化学计量学方法结合,应用于代谢组学的研究工作,并对这方面的发展进行了综述。chen等[32]也利用了整合的思想,提出了一套完整的潜在代谢标志物从发现到定性再到生理意义说明的方法。他们将指纹谱分析、多变量分析、液相串联质谱(lcms/ms)、微制备、傅立叶离子回旋共振质谱(fticrms)、气相质谱(gcms)、数据库检索、同位素标记物比对等方法进行了整合,利用整合后的平台对糖尿病进行代谢组学分析。先用uplcms采集数据,经数据处理后寻找到潜在生物标志物,经过微制备后,再利用fticrms和gcms进行分析,得到精确分子量和气相保留指数,再结合碎片分析,通过查询数据库最终确定标志物的组成及结构。再通过同位素标记物的比对,最终明确此化合物并进行了生理意义的说明。这个方法适用于所有进行代谢组学研究的体系,能使标志物的鉴定更为可靠和令人信服,为潜在标志物的寻找提供了一套标准有效的操作流程。还有人研究了多种离子化方式对代谢组学研究结果的影响[33],发现单用电喷雾离子源(esi)的负离子模式比正负离子模式相结合少了90%的离子量,结合大气压化学电离(apci)后,离子量多了20%,而结合esi、apci、基质辅助激光解析电离(maldi)和多孔硅表面解吸离子化(dios)后,离子量提高了一倍,这在一定程度上代表信息量的增加。此外,亲和液相色谱、反相液相色谱和气相色谱的整合[34,35]、nmr与ms的整合[35]、不同填料色谱柱(如:c8、c18、苯基柱)的整合研究[36]都有报道。对于无商品化和不易得到标准品的物质,lee等[37]在定性分析中使用了绝对淌度和酸解离常数进行辅助解析,这也是整合思想的一个体现。这些研究都表明,整合策略正是现在代谢组学研究策略发展的一个重要方向。

   

在数据分析技术上,也体现着整合的思想。由于代谢组学分析产生的是信息量丰富的多维数据,因此,需要充分整合化学计量学和多元统计分析方法等技术,对代谢组学数据进行分析说明[38]。目前在代谢组学中运用较多的包括主成分分析、层次聚类分析(hca)、非线性影射(nlm)等非监督分类方法,以及偏最小二乘法判别分析(plsda)、k最近邻法(knn)、神经网络(nn)等监督分类方法。每一种方法都有各自特点,通过比较、整合可以得到更完整的结果。

   

2.1.2  数据的整合  由于样品分析手段的多样性,产生了许多不同的代谢组学数据,这需要通过数学统计方法对不同数据加以整合, crockford等[39]在进行毒理学研究时,采用了shy(statistical heterospectroscopy)方法对nmr与ms数据进行了整合,为生物标志物的发现提供了一个系统生物学工具。另外,lcms数据和gcms数据的融合[40]等也有报道。关于数据的另外一个整合是指代谢组学数据与其它一些整体研究数据之间的整合。随着现代自然科学技术不断发展,各种基于整体的研究,如蛋白组学、代谢组学、基因组学等不断出现并相互交叉,通过整合整体研究数据[41~43] ,可以更全面和深刻地阐明生物网络复杂性,准确理解代谢物与蛋白质、代谢物与基因之间的关系。廖沛球等[44]就在用代谢组学方法对硝酸钕急性生物效应进行研究时,将大鼠血清中一些重要的生化指标及组织切片光镜图分析结果与代谢组学数据结合讨论。从数据形式上,采用xml通用标记语言的质谱数据可同时适用于蛋白质组和代谢组, 同时,在细胞信号通路等领域有重要作用的系统生物学标记语言sbml也正发展成xml形式[45];有些研究也采用sysbioom数据记录平台,将pedro形式的蛋白质组数据和代谢组数据整合至mageom模式的转录组数据中[46]。组学数据整合可以通过代谢网络支架(scaffold)分析、建模方法或借用有关专业软件来实现[47]。yang等[48]利用代谢组学与蛋白组学技术,并将两者相结合来研究dna免疫调节对脂代谢的影响。在毒理分析中,spicker等[49]就用一个分级模型整合了临床化学数据,基因蛋白表达数据和其他的一些数据。由此看来,对于许多复杂的体系,单一内容的数据已经很难准确反映出体系的性质和变化,这就需要更加重视采用多种数据来共同研究问题、解释问题。这样得出的结果更全面、更准确。

2.1.3  研究对象的整合  通过整合代谢组学(integrated metabonomics)方法,同时对机体中不同来源的生物样品(尿样、血样、组织样等)进行代谢组学分析、数据比较和综合评价,可以使代谢组学的结果更完整、更准确[50]。nicholson实验组[51]将血样、尿样和肝脏组织样品分别进行代谢组学研究,将研究结果整合来进行毒理研究,得到了更好的研究结果。saric等[52]进行了粪便代谢组学研究,研究揭示了粪便代谢组群的种类变化与肠胃功能的关系。一些研究者还对大鼠毛发进行代谢组学分析[34],表明毛发在寻找生物标志物上也有重要作用。

2.2  定量化

   

从代谢组学的各个层次的定义不难看出,定量是人们追求的一个较高的目标。lee等[53]在研究壬基苯酚毒性作用时,就对比了有目标定量研究(针对雌激素、雄激素、肾上腺皮质激素)和无目标代谢指纹谱分析的结果,他们发现无目标、无准确定量的代谢组学研究结果只揭示毒性作用与作用量有关系。而有了准确定量后,毒性作用还表现出了与作用时间的相关性。代谢组学一直朝着全面定量努力。wang等[54]在代谢组学研究中就十分注重量的概念,在神经管畸形的研究中,他们根据先验知识锁定了一碳代谢循环通路,定量了11种物质,同时,也对同一样品进行代谢指纹谱分析,将定量结果加入到指纹谱结果中进行问题的说明。在糖尿病肾病研究中,整合了磷脂类、脂肪酸类、氨基酸类、核苷类和激素类五大代谢循环轮廓谱,定量了百余种物质,将这些再与指纹谱结合,将使代谢组学的研究更全面,更可信,有可能更清晰地去研究疾病的机理,达到疾病预警,指导并评价治疗的目的。

   

随着重视程度的增加,许多新的定量策略和方法都被提出并得到实验验证。对于定量,内标的使用是一个重要的手段,上文提到的毒性研究实验就是采用雌二醇d4为内标来定量。另外,bajad等[55]在用lcms/ms分析时,同时使用非同位素内标和同位素内标来实现定量,共定量了141种化合物,其中包含了氨基酸和核苷酸代谢的许多相关物质。可以说,内标的使用不但可以进行数据校准,还可以辅助定量。最近,weljie等[56]提出一种用于nmr进行代谢组学研究的定量方法,叫做靶标轮廓法,他们利用许多种纯品的光谱数据建模,从而建立一个数据库,通过检索比对来鉴定并定量代谢物,这个方法解决了低浓度物质和重叠区物质的定性定量问题。同位素比率的方法用于代谢组学定量是一种较新的尝试,huang等[57]在使用二维气相飞行时间质谱进行分析时,用d6标记的mtbstfa作为衍生化试剂对分析物进行衍生化,再根据同位素比率对分析物进行定量。通过对各种定量新方法的比较,可以看出,使用内标进行定量的方法会有鉴定方便,定量准确的优点,比较适用于那些结构非常清楚,内标物比较易得的物质的定量,而建模型数据库进行检索比对的方法的优点是比较简便,成本较低,但准确性有所欠缺。在实际研究中,应该根据每个研究对象的不同特点进行选择。

2.3  标准化

   

由于代谢组学分析技术和操作条件的多样化,使得大量产生的数据和结果缺乏规范性,这给代谢组学数据的采集、存储、查询、比较、共享和整合等带来诸多不便。这就需要研究者对一整套的过程进行标准化。首先,在生物样品的收集、灭活和储存上,大多研究者就已经按照一些标准化程序来做。其次,在样品的前处理上,alzweiri等[58]系统地比较了乙腈、丙酮、甲醇和乙醇的除血样中蛋白和尿中的盐效果,为建立标准化前处理方法提供一些依据。在样品分析上,内标的使用就在一个更小层次的标准化上起到了一定作用。目前,最主要的标准化还是针对于数据的处理。代谢组数据的标准化也开始尝试类似转录组学和蛋白质组学的方法[59],具体地规定有关实验和分析方法的数据格式和必要信息。如bino等[60]提出了miamet的代谢物组学数据模式,涉及实验设计、样品收集、处理和分析等各环节;基于miamet,jenkins等[61]提出了更为细致和完整的基于gcms的植物代谢物组学数据标准armet;kell等[62]采用xml标记语言,可将信息标准扩展到包括应用nmr和ms等技术的代谢组学数据中。代谢组数据的标准化工作需要科研、企业及政府机构等多方面力量共同参与。在这方面,倡导者之一的smrs工作组发挥了重要作用[63],该小组已制订和了有关代谢组分析方法的标准化报告的详细草案[64]。

2.4  新的分析方法

2.4.1  样品预处理  样品预处理是代谢组学研究中的重要内容[65,66]。基于代谢组分析的系统性,整个样品处理和分析过程应尽可能保留和体现样品中完整的代谢物组分信息,所以样品的预处理就显得尤为重要。许多研究工作也聚焦在了新的预处理方法上。webbrobertson等[67]在尿液预处理时,加入叠氮化钠,来防止细菌污染;在气相色谱质谱研究中,相转移催化技术(ptc)可以使分析物与离子对试剂形成离子对,利用它在有机相中溶解性好的特点,提高衍生化效率[68]。kind等[69]在尿液与处理上,采用尿素酶分解了尿中含量很高的尿素,与不进行此预处理的尿液相比,这种方法使一些被掩盖的信息表现出来。

2.4.2  样品分析  现阶段,样品分析和数据采集主要采用nmr和ms两种方法。其中,nmr技术,特别是新发展的高分辨魔角旋转、活体磁共振波谱和磁共振成像等技术使nmr成了代谢组学研究领域最主要的分析技术之一[70];而现代ms技术也以其高灵敏度和专属性的优势而在代谢组学研究中备受青睐。一些应用于代谢组学研究的新技术也出现在这些相关领域中。超高效液相色谱/高分辨飞行时间质谱(uplc/tofms)技术及联机的markerlynx自动化数据处理软件早已运用到了研究中,为代谢组学研究提供了从样品分析到数据分析全过程的整体解决方案[71]。fticrms具有超高分辨率和准确度,可以配备大气压电离(apci)、纳升级电喷雾(nanoesi)和maldi等各种离子源,在代谢组学研究,尤其是未知物确定上发挥了很大的作用[72~74];在代谢指纹的快速扫描中,直接输注质谱法的应用日趋广泛[75,76];电喷雾解吸电离(desi)的质谱技术(ambient ms)[77~79]基于多孔硅表面的解吸离子化技术(dios),突出特点是在常压下能将表面吸附的分析物进行解吸电离,这样就避免了样品预处理和基质背景干扰,从而实现ms对复杂样品进行原位、高通量、非破坏的分析,获得更直接和全面的样品信息[80]。wang等[81]自主研发了一套全自动亲水色谱柱/反相色谱柱加和转换的液质联用体系,从而将极性大的化合物进行了更细致分离,扩大了信息量,有助于全面准确衡量代谢情况。这套体系适合用于任何复杂生物样本的分析中,能简单而有效地完成极性范围很宽的不同物质的分离分析。enke等[82]在飞行时间质谱(tofms)的基础上发展了一套新分析技术,称为飞行距离质谱(dofms),它的分辨率可与四极杆和离子阱相媲美,而且还保持了tofms的优点,并提高了信噪比和动态学应用范围。在气相研究中,研究者创新地使用了纤维填充毛细管柱[68],它的耐高温性能扩展了气相色谱的使用范围。

2.4.3  数据分析  数据处理的一些新的方法开发和应用,有力地推动了代谢组学的发展。saude等[83]根据不同代谢物和内标物的不同纵向弛豫率,得到校正因子,对代谢物的定量结果进行校正,大大提高了定量准确率;yang等[84]发展了一种峰校准算法,他们先定义了一系列响应比较强的峰,将保留时间划分为几个区间,对各个区间进行校准,并在肝病代谢组学研究中得到应用。oh等[85]开发了一个新的信息处理软件包,可以在样品数据中寻找同种代谢物产生的峰,并能消除杂峰(如污染物的峰),他们还用混合标准品和血样加标验证了软件准确性。在以gcms进行植物实验分类学研究中,splot作为一个能反映出代谢物与分类模型之间的共方差和相关性的工具,被用于鉴别有统计学意义和生理学意义的代谢物[86]。还有svd在线性最小二乘基础上的使用,能在一定程度上削弱峰重叠对峰指认和定量的影响[87];mzmine和xcms能对保留时间进行校准[69]。这些方法的目的都是尽量减小分析中产生的误差,使结果更准确。

3  展望

   

目前,国内外许多研究者都在进行代谢组学研究,代谢组学应用的范围和领域也在不断扩大。但这些研究依然存在了许多问题亟待解决。(1)在代谢全谱分析中缺乏量的概念。在这个问题上,我们通过这几年对代谢组学进行的研究,也提出了自己的一些策略和思想,首先是将代谢指纹谱与定量进行了结合,称之为定量代谢指纹谱技术。这个结合包含了两个层次,一个是数据采集技术上的结合;一个是数据分析技术上的结合。这样的结合能实现指纹谱与定量优势互补,将更清晰、更全面、更准确地反映研究对象的代谢情况。(2)虽然代谢组学强调无歧视分析,但对于任何一个体系,都按代谢组学常规步骤按部就班地进行分析,往往最终都没有得到有用的结果。针对这个问题,我们认为要重视先验知识的重要性,了解哪些代谢循环、代谢物质最可能与研究体系相关,利用这样的先验知识指导代谢组学分离分析条件的优化、潜在生物标志物的鉴定,将大大提高代谢组学研究的效率,并能很好地避免研究重心偏离的情况。(3)生物标志物的寻找单一而片面。特别是对于疾病的研究,以前不太重视代谢、蛋白、基因数据与临床数据的结合,各个方面的研究者就在自己的研究数据中进行挖掘,以此来寻找标志物,探寻机理。但实践证明,这样得出的结果都会有片面性,缺乏说服力。在这个问题上,应该强调代谢组学数据与其它数据的结合,特别是临床相关数据,以此来发现包含了不同数据内容的复合生物标志物,这也是今后代谢组学发展的一个重要方面,同时,这也为生物代谢或临床表型多样性研究[88]提供更可靠的方法和工具。

   

尽管存在许多的问题,但也看到了在研究策略上整合一体化、标准化、定量化的趋势,并且看到了在问题导向下的新技术的不断涌现,这都将推动代谢组学不断持续发展。相信随着关注度的提高、人力和物力的不断投入及应用范围的不断扩大,代谢组学必将得到更为稳健的发展。

【参考文献】

 

1 nicholson j k, lindon j c, holmes e. xenobiotica, 1999, 29(11): 1181~1189

2 horning m g, murakam i s, horning e c. am. j. clin. nutr., 1971, 24(9): 1086~1096

3 nicholson j k, connelly j, lindon j c, holmes e. nat. rev. drug discov., 2002, 1(2): 153~161

4 brindle j t, antti h, holmes e, tranter g, nicholson j k, bethell h w l, clarke s, schofield p m, mckilligin e, mosedale d e, grainger d j. nat. med., 2002, 8(12): 1439~1444

5 holmes e, antti h. analyst, 2002, 127(12): 1549~1557

6 fiehn o. phytochemistry, 2003, 62(6): 875~886

7 fiehn o. plant mol. biol., 2002, 48(1/2): 155~171

8 allen j, davey h m, broadhurst d, heald j k, rowland j j, oliver s g, kell d b. nat. biotechnol., 2003, 21(6):692~696

9 nielsen j, oliver s. trends biotechnol., 2005, 23(11): 544~546

10 villasboas s g, hojerpedersen j, akesson m, smedsgaard j, nielsen j. yeast, 2005, 22(14): 1155~1169

11 villasboas s g, mas s, akesson m, smedsgaard j, nielsen j. mass spectrom. rev., 2005, 24(5): 613~646

12 lindon j c, keun h c, ebbels t m d, pearce j m t, holmes e, nicholson j k. pharmacogenomics, 2005, 6(7):691~699

13 keun h c. pharmacol. therapeut., 2006, 109(1/2): 92~106

14 rochfort s. j. nat. prod., 2005, 68(12): 1813~1820

15 chen m j, zhao l p, jia w. j. proteome res., 2005, 4(6): 2391~2396

16 gerszten r e, wang t j. nature, 2008, 451: 949~952

17 catchpole g s, beckmann m, enot d p, mondhe m, zywicki b, taylor j, hardy n, smith a, king r d, kell d b, fiehn o, draper j. p. natl. acad. sci. usa, 2005, 102(40): 14458~14462

18 chen m j, su m m, zhao l p, jiang j, liu p, cheng j y, lai y j, liu y m, jia w. j. proteome res., 2006, 5(4): 995~1002

19 idborg h, edlund p o, jacobsson s p. rapid commun. mass spectrom., 2004, 18(9): 944~954

20 castle a l, carver m r, mendrick d l. drug discov. today, 2002, 7(13 ): 728~736

21 muller m, kersten s. nat. rev. genet., 2003, 4(4): 315~322

22 clayton t a, lindon j c, cloarec o, antti h, charuel c, hanton g, provost j p, le net j l, baker d, walley r j, everett j r, nicholson j k. nature, 2006, 440(7087): 1073~1077

23 nebert d w, vesell e s. trends pharmacol. sci., 2006, 27(11): 580~586

24 lindon j c, holmes e, nicholson j k. pharm. res., 2006, 23(6): 1075~1088

25 waters m d, fostel j m. nat. rev. genet., 2004, 5(12): 936~948

26 ekins s. j. pharmacol. toxicol. methods, 2006, 53(1): 38~66

27 lindon j c, holmes e, nicholson j k. anal. chem., 2003, 75(17)384a~391a

28 weckwerth w, morgenthal k. drug discov. today, 2005, 10(22): 1551~1558

29 xie yuesheng(谢跃生), pan guixiang(潘桂湘), gao xiumei(高秀梅), liu changxiao(刘昌孝). chinese j. anal. chem. (分析化学),2006,34(11): 1100~1106

30 li wei(李 伟), han jianping(韩建平), gao jun(高 钧), liu changxiao(刘昌孝). chinese j. anal. chem. (分析化学),2006,35(12):1798~1800

31 lin yanping(林艳萍),si duanyun(司端运),liu changxiao(刘昌孝). chinese j. anal. chem. (分析化学),2007,35(10):1535~1540

32 chen j, zhao x, fritsche j, yin p, schmittkopplin p, wang w, lu x, haring h u, schleicher e d, lehmann r, xu g w. anal. chem., 2008, 80: 1280~1289

33 nordstrom a, want e, northen t, lehtio j, siuzdak g. anal. chem., 2008, 80: 421~429

34 inagaki s, noda t, min j z. j. chromatogr. a, 2007, 1176: 94~99

35 godejohann m. j. chromatogr. a, 2007, 1156: 87~93

36 bruce s j, jonsson p, antti h, cloarec o, trygg j, marklund s l, moritz t. anal. biochem., 2008, 372: 237~249

37 lee r, ptolemy a s, niewczas l, britzmckibbin p. anal. chem., 2007, 79: 403~415

38 trygg j, holmes e, lundstedt t. j. proteome res., 2007, 6(2): 469~479

39 crockford d j, holmes e, lindon j c, plumb r s, zirah s, bruce s j, rainville p, stumpf c l, nicholson j k. anal. chem., 2006, 78(2): 363~371

40 smilde a k, van der werf m j, bijlsma s, van der werffvander vat b j c, jellema r h. anal. chem., 2005, 77(20): 6729~6736

41 lafaye a, junot c, pereira y, lagniel g, tabet jc, ezan e, labarre j. j. biol. chem., 2005, 280(26): 24723~24730

42 ippolito j e, xu j, jain s j, moulder k, mennerick s, crowley j r, townsend r r, gordon j i. p. natl. acad. sci. usa, 2005, 102(28): 9901~9906

43 morgenthal k, wienkoop s, wolschin f, weckwerth w. methods mol. biol., 2007, 358: 57~75

44 liao peiqiu(廖沛球), zhang xiaoyu(张晓宇), wei lai(魏 来), li weisheng(李伟生), wu yijie(吴亦洁), li xiaojing(李晓晶), ni jiazuan(倪嘉缵), pei fengkui(裴奉奎). chinese j. anal. chem. (分析化学), 2008, 36(4): 426~432

45 hucka m, finney a, sauro h m, bolouri h, doyle j c, kitano h, arkin a p, bornstein b j, bray d, cornishbowden a, cuellar a a, dronov s, gilles e d, ginkel m, gor v, goryanin i i, hedley w j, hodgman t c, hofmeyr j h, hunter p j, juty n s, kasberger j l, kremling a, kummer u, le novere n, loew l m, lucio d, mendes p, minch e, mjolsness e d, nakayama y, nelson m r, nielsen p f, sakurada t, schaff j c, shapiro b e, shimizu t s, spence h d, stelling j, takahashi k, tomita m, wagner j, wang j. bioinformatics, 2003, 19(4): 524~531

46 xirasagar s, gustafson s, merrick ba, tomer k b, stasiewicz s, chan d d, yost k j, yates j r, sumner s, xiao n q, waters m d. bioinformatics, 2004, 20(13): 2004~2015

47 joyce a r, palsson b o. nat. rev. mol. cell bio., 2006, 7(3): 198~210

48 yang f, yan s k, wang f, he y, guo y j, zhou q, wang y, zhang x y, zhang w d, sun s h. j. proteome res., 2008, 7(6): 741~748

49 spicker j s, brunak s, frederiksen k s, toft h. toxicol. sci., 2008,102(2): 444~454

50 waters n j, holmes e, williams a, waterfield c j, farrant r d, nicholson j k. chem. res. toxicol., 2001, 14(10): 1401~1412

51 waters n j, waterfield cj, farrant r d, holmes e, nicholson j k. j. proteome res., 2006, 5(6): 1448~1459

52 saric j, wang y l, li j, coen m, utzinger j, marchesi j r, keiser j, veselkov k, lindon j c, nicholson j k, holmes e. j. proteome res., 2008, 7(01): 352~360

53 lee s h, woo h m, jung b h, lee j g, kwon o s, pyo h s, choi m h, chung b c. anal. chem., 2007, 79:102~110

54 wang y, zhang h y, liang q l, yang h h, wang y m, liu q f, hu p, zheng x y, song x m, chen g, zhang t, wu j x, luo g a. j. chromatogr. b, 2008, 863(1): 94~100

55 bajad s u, lu w y, kimball e h, yuan j, peterson c, rabinowitz j d. j. chromatogr. a, 2006, 1125: 76~88

56 weljie a m, newton j, mercier p, carlson e, slupsky c m. anal. chem., 2006, 78: 4430~4442

57 huang x d, regnier f e. anal. chem., 2008, 80: 107~114

58 alzweiri m, watson d g, robertson c, sills g j, parkinson j a. talanta, 2008, 74: 1060~1065

59 quackenbush j. nat. biotechnol., 2004, 22(5): 613~614

60 bino r j, hall r d, fiehn o, kopka j, saito k, draper j, nikolau b j, mendes p, roessnertunali u, beale m h, trethewey r n, lange b m, wurtele e s, sumner l w. trends plant sci., 2004, 9(9): 418~425

61 jenkins h, hardy n, beckmann m, draper j, smith a r, taylor j, fiehn o, goodacre r, bino r j, hall r, kopka j, lane g a, lange b m, liu j r, mendes p, nikolau b j, oliver s g, paton n w, rhee s, roessnertunali u, saito k, smedsgaard j, sumner l w, wang t, walsh s, wurtele e s, kell d b. nat. biotechnol., 2004, 22(12): 1601~1606

62 kell d b, brown m, davey h m, dunn w b, spasic i, oliver s g. nat. rev. microbiol., 2005, 3(7): 557~565

63 castle a l, fiehn o, kaddurahdaouk r, lindon j c. brief bioinform., 2006, 7(2): 159~165

64 lindon j c, nicholson j k, holmes e, keun h c, craig a, pearce j t m, bruce s j, hardy n, sansone s a, antti h, jonsson p, daykin c, navarange m, beger r d, verheij e r, amberg a, baunsgaard d, cantor g h, lehmanmckeeman l, earll m, wold s, johansson e, haselden j n, kramer k, thomas c, lindberg j, schuppekoistinen i, wilson i d, reily m d, robertson d g, senn h, krotzky a, kochhar s, powell j, van der ouderaa f, plumb r, schaefer h, spraul m. nat. biotechnol., 2005, 23(7): 833~838

65 brown s a e, simpson a j, simpson m j. environ. toxicol. chem., 2008, 27(4): 828~836

66 lauridsen m, hansen s h, jaroszewski j w, cornett c. anal. chem., 2007, 79(3): 1181~1186

67 webbrobertson b j m, lowrya d f, jarman k h, harbo s j, meng q r, fuciarelli a f, pounds j g, lee k m. j. pharm. biomed. anal., 2005, 39: 830~836

68 kaal e, janssen h g. j. chromatogr. a, 2008, 1184: 43~60

69 kind t, tolstikov v, fiehn oet al. anal. biochem., 2007, 363: 185~195

70 bollard m e, stanley e g, lindon j c, nicholson j k, holmes e. nmr biomed., 2005, 18(3): 143~162

71 yin p y, zhao x j, li q r, wang j s, li j s, xu g w. j. proteome res., 2006, 5(9): 2135~2143

72 dettmer k, aronov p a, hammock b d. mass spectrom. rev., 2007, 26(1): 51~78

73 want e j, cravatt b f, siuzdak g. chem. biochem., 2005, 6(11): 1941~1951

74 brown s c, kruppa g, dasseux j l. mass spectrom. rev., 2005, 24(2): 223~231

75 dunn w b, bailey n j c, johnson h e. analyst, 2005, 130(5): 606~625

76 allen j, davey h m, broadhurst d, heald j k, rowland j j, oliver s g, kell d b. nat. biotechnol., 2003, 21(6):692~696

77 wei j, buriak j m, siuzdak g. nature, 1999, 399(6733): 243~246

78 takats z, wiseman j m, gologan b, cooks r g. science, 2004, 306(5695): 471~473

79 cooks r g, ouyang z, takats z, wiseman j m. science, 2006, 311(5767): 1566~1570

80 wiseman j m, puolitaival s m, takats z, cooks r g, caprioli r m. angew. chem. int. edit, 2005, 44(43 ):7094~7097

81 wang y, wang j s, yao m, zhao x j, fritsche j, schmittkopplin p, cai z w, wan d f, lu x, yang s l, gu j r, haring h u, schleicher e d, lehmann r, xu g w. anal. chem., 2008, 80: 4680~4688

82 enke c g, dobson g s. anal. chem., 2007, 79: 8650~8661

83 saude e j, slupsky c m, sykes b d. metabolomics, 2006, 2(3): 113~123

84 yang j, xu g w, zheng y f, kong h w, wang c, zhao x j, pang t. j. chromatogr. a, 2005, 1084: 214~221

85 oh c, huang x, regnier f e, buck c, zhang x. j. chromatogr a, 2008, 1179: 205~215

86 wiklund s, johansson e, sjostrom l, mellerowicz e j, edlund u, shockcor j p , gottfries j, moritz t, trygg j. anal. chem., 2008, 80: 115~122

篇6

【摘要】 络病学说是中医理论体系中的一个重要组成部分,该学说认为凡久病、久痛诸症,多因络脉瘀滞而引起。其理论尤在指导疑难杂症中的地位更为突出。络病理论的现代研究也很多,大多围绕“血络”进行研究,虽有人提出了“气络”的概念,但如何运用现代技术对其进行深入研究是亟待解决的的问题。代谢组学技术的发展为气络的研究提供了技术支持,运用代谢组学技术,不仅能够阐明许多过去未曾解释的生理病理现象,而且有可能为应用气络理论防治多种难治性疾病提供新的思路、手段。

【关键词】 气络; 代谢组学技术

络病理论是一门有中医特色的独特学说。早在《黄帝内经》就提出了络病理论,汉代医圣张仲景将络病理论进一步发扬,研制大黄虫丸,开创了用虫类药治疗络病的先河,至清代名医叶天士将其进一步完善,提出了“其初在经在气,其久入络入血”“百日久恙,血络必伤”“久病入络”“久痛入络”,以及“痛久入血络”等思想,并主张辛香、辛润通络,以及虫蚁搜逐血络等治疗方法。目前对络脉及络病的研究如火如荼,然大多还停留在“血络”的水平。且很多学者认为,祖国医学的“血络”就相当于西医学的微循环,络脉的渗灌气血、濡养组织以及营血、津、精的互渗作用与微循环的生理功能极其相似。虽然如此,但中医络脉的概念涵盖更广,应该说中医的络脉还包括与血络并存的另一概念“气络”,可“气络”中运行的经气远非微循环系统所能解释。

1 气络理论及研究现状

张介宾在《类经》中首提“气络”一词,如《类经·四卷·藏象类》曰:“血脉在中,气络在外,所当实其阴经而泻其阳络”,此句指明了气络的部位和治疗大法。然遍查《类经》再无有关“气络”的论述,甚为遗憾。对气络产生的病因病机及治法进行深入探讨的当属清代著名医家叶天士,虽然所著的《临证指南医案》一书中没有提到气络一词,但在言语之间对气络进行了阐述和分析。如在分析瘕和痛产生的病机时说到:“络血不注冲脉,则经阻,气攻入络,聚而为瘕乃痛”,又认为“营络气聚结瘕”,在分析腹胀经久不愈产生的病机时解释为:“气逆胀,汩汩有声,已属络病,难除病根,气逆入络”。在吐血篇中,叶桂分析到:“胃脘当心,肝经交络所过,上布於肺,咳嗽胃旁作酸,腹胀,络气逆也”。在治疗上,叶桂主张“病久入络,气血兼有,缓图为宜,急攻必变胀病”以及“宜和络气”的思想。在用药上,叶桂认为:“络虚则胀,气阻则痛,非辛香何以入络”。故常以桃仁、柏子仁、当归尾等中药入络。

随着气络概念的提出,一些有识之士开始逐渐重视起来,并进行了理论探讨。如王永炎院士[1]认为《素问》所说的“卫气”就是现在所倡的“气络”,并在发表的《病络与络病对比研究》篇中指出:“考查《灵枢·营卫生会篇》‘营行脉中,卫行脉外’理论,结合现代研究,认为络脉在运行气血上,应包括气络、血络,气络与血络相伴而行,共同成为气血运行的载体。”而吴以岭教授[2]认为:气络与NE I网络(神经-内分泌- 免疫网络)具有高度相关性和内在一致性,并且指出神经递质、神经肽、激素、细胞因子等信息分子及其受体不仅是NEI网络通用的生物学语言,同时也应是气络在分子水平上的生物学基础。夏晨笑[3]认为:气络非现代医学的微循环系统,亦非神经网络、细胞因子调节网络等,其空间位点在脉外,并认为气络就是卫气,气络充满了气与津,气络就是输送气和津的网络,在病理情况下,气络内停滞的是痰。刘子旺等[4]以及刘超等[5]认为:病气络者,多偏于功能的变化或丧失,少有形质异常,并认为络气郁滞是其主要病机,病理表现多为痰水为患或精神障碍。曾志勇等[6]认为:“气络”中运行的经气远非微循环系统所能概括,且“气络”不仅是一个“功能单位”,而且具有物质属性。张明泉等[7]认为:气络是在神经、体液、免疫等诸多因素作用下小动脉平滑肌的收缩松弛变化,而且通过研究发现,蜈蚣提取液对在体大鼠心脏血流动力学有明显改善[8]。

这些争论的焦点主要集中在三个方面:①气络的部位。大多数人认为气络的部位当在脉外,但叶天士提出了自己独特的看法,叶氏认为经络中运行的经气亦在血中,所谓“病久入络,气血兼有”,并把这种气称为“络气”,叶氏的这一观点还体现在“其初在经在气,其久入络入血”的思想当中。经与络本质相同,都是运行气血,沟通上下内外的通道,区别在于经为主干,络为分支,可见此句乃互文,即初病在经在气亦在血,久病入络入血亦伤气。因此气络的部位划分不能用单纯的脉内脉外进行定义,当根据气络中运行经气的性质进行划分,由于其气具有慓疾滑利之性,不受脉管的约束,故脉内脉外皆有气络中运行的经气,就其分布的范围来看,当遍及全身。②气络的物质基础。一种观点认为气络的物质基础就是神经-内分泌- 免疫网络,且其网络下的神经递质、神经肽、激素、细胞因子就是气络在分子水平上的体现。而另外一种观点对其持彻底的否认态度,认为气络与微循环系统,以及神经-内分泌- 免疫网络毫不相关,又根据气络在脉外的部位划分认为气络的物质基础就是气与津。而更多的人持存疑态度。③气络的病理表现形式。一种观点认为痰饮是气络的病理表现形式,但也有人认为气络病理变化只是功能的改变或丧失,少有形质异常。虽然他们对气络的病理表现认识不同,但都有一个共同的看法:即气伤入络病情较轻,而血伤入络病情较重。

可见,对气络的认识分歧比较严重。究其根本,是对气络的部位划分认识不清,以及如何运用现代科技手段对气络描述的困惑所致,所以有必要从新的角度研究中医气络。而代谢组学技术的发展为中医气络的研究开辟了新的道路,并提供了技术支持。

2 代谢组学技术发展概况

代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后新近发展起来的一门学科,是系统生物学的重要组成部分。代谢组学主要是对分子量小于1 000的小分子代谢产物进行定性和定量分析,这种低分子量代谢产物是某一生物或细胞在特定时期内对生理反应,病理刺激,药物作用或遗传影响等所做的具体应答,它更多地反映了该生物或细胞所处的环境和状态。因此当各种因素作用于机体并引发生理或病理改变时,代谢产物都会发生相应的改变。与基因组学和蛋白组学比较,代谢组学更具有实时性和动态性的特点,且机体内许多生命活动,诸如细胞信号释放、能量传递,以及细胞间通信等都是受代谢物调控的。所以有人认为,“基因组学和蛋白质组学告诉你什么可能会发生,而代谢组学则告诉你什么确实发生了。”

3 从代谢组学技术研究气络的可行性

运用代谢组学技术研究气络是可行的,这是由以下三个方面决定的。

首先,代谢组学研究对象是对分子量小于1 000的小分子代谢产物,这些小分子代谢产物具有中医所说的慓悍滑利特性,因此它们不受脉管的约束,可以自由穿梭。现代生理学研究也证明了这一现象:对于非脂溶性物质,毛细血管的通透性与溶质分子的大小有关,分子愈小,则通透性越大。而且研究还发现:动物细胞中,由连接子构成的缝隙连接,仅能允许分子量小于1 000的分子通过,使相邻细胞间形成电耦联和代谢耦联。可见,代谢组学研究的对象符合中医气络中运行的经气概念。

其次,代谢组学是从系统整体效应的角度去看待研究对象,而非从某一个具体的化合物变化入手。这种从宏观的、整体的、系统的研究角度出发,符合中医气络在生理上布散全身、在病理上久病入络,在症状上表现复杂的特性,符合中医从普遍联系的变化中去分析、认识把握疾病发生、发展、变化的客观规律的认识,更符合中医天人相应的整体思维观。

再次,代谢组学是研究某一生物或细胞在特定时期内对生理反应,病理刺激,药物作用或遗传影响等所做的具体应答,它更多地反映了该生物或细胞所处的环境和状态。这与中医的恒动思想十分相似。而中医气络中运行的气,在机体内无时不刻地进行着运动和变化,因此如何把握由于疾病或药物治疗等因素作用机体,引起体液组成成分产生异常变化的瞬间状态?是辄待解决的问题。而代谢组学的出现为这一难题提供了技术支持。代谢组学就是检测体液中代谢物水平动态变化,提取潜在的有诊断或常规程序化价值的生化信息,以此来反映生物体在外源刺激作用下真实的体内的生物学过程。

4 结语

中医气络的研究方向应是在遵循整体原则和气属性的慓疾滑利基础之上, 充分把握气络运行的内在规律与本质, 扩大气络的应用范围,丰富气络的理论内涵。代谢组学的应用理念和中医认识气络的思维方法有许多共性。利用代谢组学技术探索中医气络的小分子代谢产物以及从代谢水平探索药物治疗改变气络的机理, 将有可能使气络研究在代谢水平上有所突破。

参考文献

[1]王永炎,常富业,杨宝琴. 病络与络病对比研究[J]. 北京中医药大学学报, 2005,28(3):1.

[2]吴以岭. 络病理论体系的构建[J]. 疑难病杂志, 2005,4(6):349.

[3]夏晨笑. 痰滞气络浅探 [J]. 实用中医内科杂志, 2006,20(6):667.

[4]刘子旺,张允岭,郭蓉娟,等. 从肝气郁结证入手探讨脑络受损的可视性依据[J]. 北京中医药大学学报, 2007,30(8):519.

[5]刘超,张允岭,陶 冶,等. 急性脑梗死毒损脑络机制探析[J]. 北京中医药大学学报, 2008,31(4):221.

[6]曾志勇,马维骐,许 勇,等. 中医络病研究现状的思考[J].成都中医药大学学报, 2005,28(2):1.

篇7

关键词:中医内科;肾病学;内涵;外延

中图分类号:R256.5 文献标识码:C 文章编号:1005-0515(2013)7-176-01

随着社会的不断进步和时代的发展,我国的医学水平也逐渐完善。在中医内科的研究领域当中中医内科肾病学是作为中医内科学的一个重要分支存在的,而在中医理论研究的基础和辩证整体关系来说也是基础理论和观念。因此笔者希望通过一定的临床经验,加之古今中医和西医对肾病的研究理论的基础上,对“肾”的概念进行了系统地阐释。最后并结合现代医学的方法与理论实践,对中医内科肾病学蕴藏的内涵与外延进行了探析。希望对中医内科肾病学的研究发展有些成效。

1、传统医学中对“肾”的认识

在传统中医学当中,将肾当做是人的先天之本,主要是用来生长发育和给水新陈代谢的身体机能。作为维系人的身体内脏和生理的肾,传统医学中将肾作为水火之脏,主要是用来调节身体环境的平衡。但是在传统医学中与西方医学对肾脏的认识问题方面存在偏差,比如在西方医学中将代谢、内分泌等脱离于肾的范围。因此对于肾研究的领域和理论体系中西方存在着很大的差距。在我国的古代,由于技术条件和环境的限制,导致了部分医学解剖观念上对医学观念的定义分化存在偏差。肾在中国医学中将其作为五脏之中的重要组成部分,建立在大肾脏的基础之上,将其开窍于耳,纳气和藏精。肾与人的生殖和发育息息相关,诸如早产、不孕不育等病症以及神经官能症等都有着密切的联系。因此在研究中医内科肾病学的时候要能够取其精华去其糟粕,辩证的认识到现代医学与传统医学肾脏认识的异同。

2、中医内科肾病学内涵

对于中医内科肾病学内涵,笔者认为不应该只局限于传统的中医学理论,而是应该建立在科学的医学理论的基础上对中医内科肾病学内涵进行探究。因此对于现代中医内科肾病学内涵应该包括两方面的研究,即传统的中医理论和现代内科中的肾脏病学理论。只有这二者有效地结合起来,才能形成具有中西结合特色的“中医肾脏病学”。在中医内科肾病学中对内涵的把握要是以西医中的解剖学为主要研究对象,并结合中医当中的经络理论和脏腑等理论学说为基础。从而在运用的过程当中采取中医的医治辩证的原则来进行干预治疗,最终达到缓解病患疾病的目标。在传统的中医肾脏病学当中是以肾脏疾病为研究对象的,对肾脏的解剖和生理功能已经诊断的方法、护理等进行诊治和判断。笔者认为,对于当下的中医内科肾病学的内容要基于中医内涵的需要,并在现代化的医学研究中,广泛地借鉴现代医学的最新成果和理论来促进中医学的发展。现代中医肾脏病学研究的内涵也是逐渐深入和发展,在中医肾病学的基础上会衍生出诸如对传统中医肾病学的基础理论和伦理、护理学等次级学科,这将极大地丰富中医内科肾病学的内涵。因此对于中医内科肾病学内涵包括肾和肾病的内容,涵括了代谢、生殖、泌尿和内分泌等多个方面,如传统中医当中的五迟五软、耳鸣耳聋等,西医当中的急性肾小球肾炎、乙型肝炎病毒相关性肾炎、药物性肾损害、慢性前列腺炎等病症。

3、中医内科肾病学外延

在中医内科肾病学的外延来说具有极其广阔的发展空间,现代临床医学的实验表明,在现代医学当中的肾,除了可以调节和维持人体内水的平衡知网,还可以刺激人的造血和血压调节的功能。在系统生物学和基础医学理论等的支持下,中医内科肾病学的外延也随之拓展和更新。肾的功能也与人的生长、消化、呼吸甚至大脑不能的功能都有着极为密切的关系。随着临床医学的逐渐发展,中医内科肾病学将会在不同病症的机理和特点的基础上分化出多个分支,主要表现在以下几个方面的拓展:

第一,在遗传性疾病方面,我国中医当中对于肾脏来说是来源于父母的生殖之精,因此在肾精当中可能存在某种遗传因子和遗传物质。这与现代医学当中的分子和基因病有着一些类似之处。现代医学当中的基因和分子并使由于基因发生变异造成的,在遗传性因素的基础上,出了诸如癫痫、哮喘、糖尿病等与DNA或者遗传基因相关的疾病。这些都是可能在家族性遗传病的基础上产生的。因此在此方面,肾病学研究的外延可以为疾病基因研究的组成作出了深入地研究,加深了人们的认识。因此对于中医中的先天之木观点,也可以在中医内科防治疾病当中借助疾病因子学来进行研究和探索其机理,开辟出一条新路径。

第二,在老年疾病和中后期疾病方面,由于老年人已经处于肾精自衰的阶段,肾易亏而难以积累。这也因此造成了老年人肾病和中后期疾病增多的趋势,如老年性痴呆、老年性白内障、老年性耳聋等病症,要想解决这些疾病,它的根本就在于采取补肾护精法,这也是中医内科肾病学研究的重点课题之一。此外在某些中后期疾病上面,中西辩证认识的方法,对高血压和癌症末期等引起的肾脏疾病都是属于中医当中的后期疾病阶段,这些都可以采取补肾护精法来改善患者的症状,缓解病患的痛苦。

4、结论

对于我国现代的中医内科肾病学的内涵与外延,是涵括了很大的医学领域。因此在以后的发展和研究中医肾病当中,要注意采取先进的科学研究方法,在中医医理和理论的基础上,提高中医肾病的意志水平。在肾病作用机理不断研究和深化的基础上,以系统的医学方法,加快肾病学的研究水平,从而提高诊治患者的水平,造福与人类,并为以后的研究发展开拓新的道路。

参考文献:

[1]金志甲. 中医学科建设的问题与对策[J] . 中医教育,1995 ,14 (3) :15.

[2]陈晶, 罗仁. 浅谈中医肾病学的内涵与外延[J]. 江办中医药.2008,40(10):97.

篇8

关键词:药用;植物;研究;分析

中图分类号:R文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 01-0000-02

一、代谢组学研究的技术步骤

代谢组学研究涉及的技术步骤主要包括植物栽培、样本制备、衍生化、分离纯化和数据分析5个方面。

(一)植物栽培。对研究对象进行培育的目的是为了对样本的稳定性进行控制,相对于微生物和动物而言,植物的人工栽培需要考虑更多的问题,如中药材在不同年龄、不同发育阶段、不同部位以及光照、水肥、耕作等环境因素的微小差异都可引起生理状态的变化,而这些非可控及可控双重因素的影响很难进行精确的控制,从而影响药用植物代谢组研究的重复性。为了解决以上问题,推荐使用大容量的培养箱,定时更换培养箱中栽培对象的位置,以及使用无土栽培技术等,Fukusaki E利用无土栽培系统将水和养分直接引入植物根部,并且对供给量进行精确地控制,大大提高了实验的重复性。

(二)样本制备。为了获得稳定的实验结果,样本制备需要考虑样本的生长、取样的时间和地点、取样量以及样本的处理方法等问题,并根据分析对象的分子结构、溶解性、极性等理化性质及其相对含量大小对提取和分离的方法进行选择,逐一优化试验方案。Maharjan RP等用6种方法分别对大肠杆菌中代谢产物进行提取,发现用-40℃甲醇进行提取的效果最好。现阶段代谢组学的分析对象主要集中在亲水性小分子,尤其是初级代谢产物,气相色谱质谱联用(GC MS)和毛细管电泳质谱(CE MS)联用都是分析亲水小分子的重要技术。Fiehn O等使用GC MS对拟南芥叶片中的亲水小分子进行了分析,发现酒石酸半缩醛、柠苹酸、别苏氨酸、羟基乙酸等15种植物代谢物。

(三)衍生化处理。对目标代谢产物的衍生化处理取决于所使用的分析设备,GCMS系统只适合对挥发性成分进行分析,高效液相色谱法(HP LC)一般则使用紫外或荧光标记的方法对样本进行衍生处理,Blau K对酯化、酰化、烷基化、硅烷化、硼烷化、环化和离子化等衍生方法进行了详细的说明。然而离子化抑制常使得质谱分析过程中目标代谢产物的离子化效率降低,这主要是由于分离过程中污染物与目标代谢物难以完全分离开所引起的,优化色谱分离时间可有效缓解离子化抑制,然而在实际操作中不可能对上百种代谢产物的分离时间进行优化,利用非放射性同位素稀释法进行相对定量可以很好的解决该问题。Han DK等应用同位素编码的亲和标记(IC AT),根据经诱导分化的微粒蛋白及其同位素标记物的峰面积比,对该蛋白的相对含量进行分析。Zhang R等发现同位素标记技术也可用于代谢组学的研究,但是却存在许多困难。活体的同位素标记方法对于同位素的洗脱是一种非常有潜力的技术,目前关于使用34s的研究已有报道。

(四)分离和定量。分离是代谢组学研究中的重要步骤,与质谱联用的色谱和电泳分析技术都是使用紫外或电化学检测的方法进行定量,其对代谢组数据的分辨率与定量能力都有一定的影响。Tomita M等总结了各种色谱分离法中经常遇到的技术问题,认为毛细管电泳和气相色谱法由于具有较高的分辨率,已成为代谢组学研究的常规技术手段之一,液相色谱因其适用范围广,应用也相当广泛。

(五)数据转换。为阐明代谢物复杂的线性或非线性关系,需要进行多变量分析,将原始的色谱图数据转换为数字化的矩阵数据,通过对色谱峰鉴定和整合从而进行多变量分析。由于环境等因素的干扰,光谱数据需要通过适当的数据加工方法进行校正,包括:

1.降低噪声。

2.校正基线。

3.提高分辨率。

4.数据标准化。Jonsson P等报道了一种关于GC MS色谱图数据处理的方法,可以对大量代谢产物样品进行有效的识别。

二、代谢组学中的数据分析方法

(一)主成分分析法(PCA)。将实测的多个指标用少数几个潜在的相互独立的主成分指标线性组合来表示,反映原始测量指标的主要信息。使得分析与评价指标变量时能够找出主导因素,切断其他相关因素的干扰,做出更为准确的估量与评价。PCA数据矩阵通常来自于GC MS,LC MS或CE MS,因此将目标代谢产物作为自变量,而相应的代谢产物含量作为因变量,定义与最大特征值方向一致的特征向量为第一主成分,依此类推,PCA便能通过对几个主要成分的分析,从代谢组中识别出有效信息。主成分分析有助于简化分析和多维数据的可视化,但是该方法可能导致一部分有用信息的丢失。

(二)层次聚类分析法(HCA)。层次聚类分析法也常用于代谢组学的研究中,它是将n个样品分类,计算两两之间的距离,构成距离矩阵,合并距离最近的两类为一新类,计算新类与当前各类的距离。再合并、计算,直至只有一类为止。该方法虽然精确,但计算机数据密集,对大量数据点进行分析时,更适合选用K均值聚类法(KMC)或批次自组织映射图法(BLSOM),而HCA适合将数据转换为主成分后使用。

(三)其他数据采集方法。除PCA、HCA外,很多变量分析方法都可用于植物代谢组学的分析。软独立建模分类法(SIMCA)是利用主成分模型对未知样品进行分类和预测,适合对大量样本进行分析;近邻分类法(KNN)和K平均值聚类分析法(KMN)也可用于样品分类;主成分回归法(PCR)或偏最小二乘回归法(PLS)在某些情况下也可使用。然而到目前为止由于还没有建立一个标准的数据分析方法,代谢组学仍然是一门有待完善的学科。

三、代谢组学在药用植物中的实践

植物药材来源于药用植物体,而药用植物体的形态建成是其体内一系列生理、生化代谢活动的结果。植物代谢活动分为初生代谢和次生代谢,初生代谢在植物生命过程中始终都在发生,其通过光合作用、柠檬酸循环等途径,为次生代谢的发生提供能量和一些小分子化合物原料。次生代谢往往发生在植物生命过程中的某一阶段,其主要生物合成途径有莽草酸途径、多酮途径和甲瓦龙酸途径等。植物药材含有的生物碱、胺类、萜类、黄酮类、醌类、皂苷、强心苷等活性物质的绝大多数属于次生代谢产物,因此探讨次生代谢产物在药用植物体内的合成积累机制及其影响因素,对于提高活性物质含量、保证药材质量、稳定临床疗效等具有重要意义。孙视等通过对银杏叶中黄酮类成分积累规律的研究,提出了选择具有一定环境压力的次适宜生态环境解决药用植物栽培中生长和次生产物积累的矛盾。王昆等以人参叶组织为材料,总结了构建人参叶cDNA文库过程中存在的一些关键问题和应采取的对策,为今后关于人参有效成分如人参皂苷的生物合成途径及其调控的基础研究提供技术参考和理论指导。最近,美国加利福尼亚大学伯克利分校的Keasling等采用一系列的转基因调控方法,通过基因工程酵母合成了青蒿素的前体物质――青蒿酸,其产量超过100mg/L,为有效降低抗疟药物的成本提供了机遇。经过长期的研究积累,人们对代谢途径的主干部分(为次生代谢提供底物的初生代谢途径)已经基本了解,例如酚类的莽草酸途径,萜类的异戊二烯二磷酸(IPP)途径等。被子植物中一些相对保守的次生代谢途径也得到了很好的研究,如黄酮类、木质素的生物合成与调控。然而,对次生代谢最丰富最神奇的部分――特定产物合成与积累的过程,还所知甚少。

篇9

论文摘要:阐述了现代医家对慢性心力衰竭病因病机的认识。本病本虚标实,以阳气虚衰为主,以瘀血水饮为标,虚实夹杂贯穿于发病始终;其治疗以辨证分型论治为主,并结合临床单方验方、中成药制剂等,临床疗效较好。今后的研究应利用现代科学技术,宏观与微观相结合,基础研究与临床研究并重。

慢性心力衰竭(CHF)通常指临床所称的充血性心力衰竭,是各种心脏疾病导致心功能不全的一种复杂的临床综合征。CHF是一种心室泵血能力下降,心排血量降低,不能满足肌体代谢需要的疾病[1]。其发病率、死亡率、病残率高,严重影响患者生命和生活质量。现已明确心室重构是慢性心力衰竭的基本发病机制,目前中西医药物治疗CHF研究的热点是心室重构。如何逆转、延缓心室重构是目前CHF治疗的主要目标,但仅处于初始阶段。近年来,随着基因组学,蛋白组学和系统生物学的迅猛进展,大量生物信息的不断涌现,确定心血管疾病的生物标志物已经成为一种迫切需求,目前正在不断地从定义到方法学上进行规范化。[2]寻求相应的疗效佳、副作用少的防治药物,指导心衰治疗,一直是新药研究的方向。

1中医古代文献整理

古老的中医文献对心衰的描述早有记载。《素问·逆调论》云“若心气虚衰,可见喘息持续不已”,“夫不得卧,卧则喘者,是水气之客也”,指出了阳气虚衰,水气射肺的征象。《素问·脉要精微论》云“细则气少,涩则心痛”,指出脉诊提示心衰以气虚、瘀血为病因。汉代张仲景在《内经》理论的基础上,进一步提出了与心衰有关的“支饮”与“心水”两个疾病的概念,如《金匮要略·痰饮篇》云“膈间之饮,其人喘闷、心下痞坚,面色黎黑”,《金匮要略·水气篇》云“心水者,其身重而少气,不得卧,烦而悸,其人阴肿”,指出阳虚水泛之征,并在伤寒论中创造性的提出真武汤、葶苈大枣泻肺汤等,至今仍是治疗心衰的主要方剂。《金匮要略·痰饮咳嗽篇》云“水停心下,甚者则悸,微者短气”,指出心衰病因是气虚痰饮。《伤寒明理论》指出心悸之由,“一者气虚,二者痰饮”。宋代赵佶《圣济总录·心脏门》中首提“心衰”病名,“心衰则健忘,心热则多汗,不足则胸腹协下与腰背引痛,惊悸恍惚,少颜色,舌体强”,《医参》中记载“主脉,爪甲不华,则心衰矣”以及《素问·痹论》云“心痹者,脉不通,烦则心下鼓,暴上气则喘”,指出了心衰的临床表现甚至病情猝然加重的可能。据中医理论“心主血脉”、“诸气皆属于肺”、“脾主运化”、“肾者水脏,主津液”,中医认为心衰的发生主要在于脏腑的虚损,病位在心,并与肺、脾、肾的功能紊乱有关,与气、血、水关系密切,[3]归属于心悸、咳喘、水肿、积聚等范畴。病理特点是本虚标实,心阳(气)虚为本,水停血瘀为标。病机认为是气虚血瘀、阳虚水泛、阴虚生热、聚湿成痰,从而出现心悸、短气、喘息动则尤甚、不能平卧、少寐、尿少浮肿、腹胀纳少、舌质淡或暗,苔薄白或黄腻。尽管近年来中医对病因病机的认识基本趋于一致,但仍各有侧重。[4]。

2临床应用概况

辨证论治始终是中医诊疗特色,尽管目前辨证各有千秋。辨证分型[5,6]主要有:①心肺气虚——益气养心——养心汤,生脉散,归脾汤加减。代表医家史载祥,许心如,成启予等。②气阴两虚——益气养阴——生脉散合炙甘草汤加减。代表医家:顾景琰等。③阳虚水泛——温阳利水——真武汤,苓桂术甘汤,五苓散加减。代表医家:陈鼎祺,邓铁涛,韩子江,廖家桢,马连珍,刑月朋,赵锡武,秦伯末等。④血瘀水阻——活血利水——桃红四物汤合五苓散,血府逐瘀汤加减。代表医家:汤益明,李介鸣,刘家骏等;⑤阳气虚脱——回阳救逆——参附龙牡汤,四逆汤加减。代表医家:柯雪帆,周次清,任继学等。同时还有张铭熙温阳利水活血方(炙附子10g,干姜10g,白术15g,猪苓15g,茯苓20g,葶苈子15g,川芎10g,延胡索15g,水蛭6g,炙甘草10g)每日1剂,水煎服,15天为1疗程,两组共2个疗程后判定疗效。结论:温阳利水活血法治疗慢性心力衰竭,可明显减轻症状,改善心功能,提高患者生活质量。曲营等运用生脉散为主方加味治疗气阴两虚型慢性充血性心力衰竭效果显著。李雪瑞,董飞侠以强心合剂基本方:红参6g(另炖),黄芪30g,熟附子10g(先煎),麦冬12g,五味子10g,葶苈子12g(包煎),北五加皮10g,泽泻15g,丹参30g,川芎12g,赤芍12g,炙甘草10g益气温阳、活血利水治疗CHF疗效满意。[7]赵金钟用强心合剂红参6g,麦冬15g,五味子10g,附子10g,北五加皮6g,葶苈子30g,车前子20g,茯苓12g,白术10g,丹参20g加减益气活血利水治疗CHF疗效满意。[8]陈晓虎,丁以艳,唐蜀华,蒋萌,洪建军强心合剂由黄芪、附子、丹参、葶苈子等药物组成益气温阳、活血利水佐以养阴的冶法治疗充血性心力衰竭取得一定的疗效。[9,10]几千年来,运用中医辨证分型治疗心衰的效果显著,于是许多学者进行了关于中药改善心功能机理的研究:①一是心气虚与心功能的研究。中医学认为“心主身之血脉”,心气是推动血脉运行的动力,与现代医学所说的心脏泵血功能一致。许多研究资料表明,心气虚患者的左心功能异常。用超声心动图对心气虚患者的左心功能研究发现,心气虚者的每搏输出量,每分排血量减少,射血分值,射血指数,左室心轴缩短百分率均值减少,与其他虚症比较,有高度显著性。②二是治疗研究。单味药的研究:葶苈子,附子,罗布麻根,福寿草,北五加皮等有类强心甙作用,可增强心肌收缩力,减慢心率;附子,黄芪,丹参,红花,当归,川芎,赤勺,回心草等可扩张血管,减轻心脏后负荷;黄芪,茯苓,猪苓,车前子,白术,泽泻,玉米须,益母草等具有利尿,降低心脏前负荷的作用。复方研究:生脉散经临床及实验研究证实,本方具有升压,强心及改善外周循环的作用,可使心脏收缩力增强和冠状动脉循环改善[11]。抗心衰I号:葶苈子30~50g,丹参15g,枳实15g。心衰合剂:葶苈子,桑白皮,车前子,生黄芪,太子参,丹参各30g,泽泻15g,麦冬15g,五味子10g,全当归10g。中成药研究:北五加片20mg,3d后改维持量10~20mg/d。丹参注射液,红花注射液,参麦注射液,生脉注射液均可增加冠脉流量,改善心肌供血,临床研究可改善心功能。

3研究现状及思考

一个世纪以来,对CHF机制的认识经历了不断深化和完善的过程[12,13]:上世纪40~60年代为心肾学说,认为心衰是心脏受损后搏出量或回心血量降低,即后向性和前向性衰竭学说,主要症状是水肿,首选药物为洋地黄类和利尿剂;上世纪70~80年代为血流动力学说,即前、后负荷学说,认为外周阻力增加是主要成因,故强调在强心、利尿的基础上使用血管扩张剂,以改善呼吸和四肢乏力;上世纪90年代以来为心室重塑学说,认为CHF发生、发展的基本机制是心室重塑(VentricularRemodelling)。心室重塑是由一系列复杂分子和细胞机制导致心肌结构、功能和表型的变化,是神经激素-细胞因子系统长期、慢性激活的结果。该系统包括肾上腺素能神经系统,主要是去甲肾上腺素(NE)水平升高;肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS),表现为血管紧张素II(AgII)和醛固酮(ALD)水平升高;致炎性细胞因子系统,表现为肿瘤坏死因子(TNF-a)、白介素(IL-6、IL-10、IL-18),以及一氧化氮合酶(NOS)水平升高;此外,抗利尿激素、钠尿肽类[主要是心钠素(ANP)、脑钠素(BNP)和C钠素(CNP)]以及内皮素(ET)等水平也显著升高。CHF病理生理的研究成果带来了药物治疗策略的根本转变。随着现代医学飞速发展,西医治疗CHF观念的根本性转变给中医药治疗CHF提出了挑战与机遇。洋地黄、利尿剂、血管紧张素转化酶抑制剂(ACEI)和β-受体阻滞剂是目前CHF患者常规治疗使用的4类药物,这些药物的作用已经在大规模临床试验中得到证实,使用中的主要问题是能否充分使用。王振涛等对wistar心衰模型大鼠注射活血注射液(由党参、黄芪1∶1组成),用放射免疫法测得模型组心肌局部RA、AngⅡ明显高于假手术组;活血、益气注射液可以降低心肌局部RA、AngⅡ活性,其作用是由于对心肌局部RA、AngⅡ的内分泌和旁分泌有明显抑制作用。提示活血、益气中药是通过调节内分泌系统活性而治疗心衰的机理。蔡辉等对实验性心衰模型大鼠采用放射性免疫法测得中药鹿角方口服液(由鹿角、补骨脂、羊藿、女贞子、沉香等组成)能使心肌Ang1I及血浆Ang1I水平较模型组下降,并与剂量呈正相关。说明中药对肾素-血管紧张素系统的调节作用已越来越被证实。张道亮研究显示保心合剂能调控心衰时大鼠神经内分泌水平,具有积极的治疗意义。徐伟建等选用Wistar大鼠,采用缩窄腹主动脉法制作心衰模型。随机分为空白组、模型组、保心合剂高/中/低剂量组、西药组、伪手术组,给药4周;用放免法观察保心合剂对心衰大鼠AngII、IL-6的影响。结果中药高、中剂量组及西药组与模型组AngII相比均有显著性差异,模型组与中药低剂量组无差异。刘革命等选择37例CHF患者给予康达心口服液治疗,治疗前后测定患者血浆中的PRA、AngII、ALD含量,同时设27例正常人为对照组。结果:CHF组与对照组比较:PRA、AngII、ALD均有明显升高,差异有显著性(P<0.001)。CHF患者在康达心口服液治疗前后其血浆PRA、AngⅡ、ALD有明显降低,差异有显著性(P<0.001)。结论:CHF患者肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)活性增高,康达心口服液对CHF患者RAAS有抑制作用。邹国辉,刘中勇等中药强心合剂(制附片10g,炙黄芪20g,桂枝10g,葶苈子20g,丹参20g,白芍20g,茯苓20g,泽兰10g,益母草15g,桃仁10g,北山楂20g,炙甘草6g)明显改善患者左心室的舒缩功能,延缓心室重构并且降低血浆BNP水平.是一种治疗CHF安全有效的中药制剂。综上所述,回顾慢性心力衰竭辨证治疗研究历史,得到的最重要启示是中医药多途径、多靶向、副作用小的特点治疗CHF疗效确切,但缺乏严格的大规模、多中心的临床研究和科研评价。21世纪心衰的发生率还将上升,对于心衰辨证治疗的标准化客观化和规范化的统一,超微层面的作用机理以及基因水平的研究,无论中医还是西医,都需要我们从更广更深的领域进行不懈地研究和探索。

参考文献:

[1]刘新民,伍汉文.心力衰竭心血管疾病鉴别诊断与治疗学(第一版)[M].北京:人民军医出版社,2006:1-2.

[2]胡大一,马长生.心血管疾病生物标志物心脏病学实践(第六版)[M].北京:人民卫生出版社,2006:477-488.

[3]霍根红.谈气、血、水相关理论与心力衰竭[J].河南中医药学刊,1995,10(4):8-9.

[4]张于彬,郑宗铐.充血性心力衰竭(第二版)[M].北京:科学技术文献出版社,1997:531.

[5]史大卓,李立志.慢性心功能不全疾病篇心脑血管病(第二版)[M].北京:人民卫生出版社,2006:337-387.

[6]沈绍功,王承德,韩学杰等.中医心病治法大全(第一版)[M].北京:中国中医药出版社,2005:115-119.

[7]李雪瑞,董飞侠.强心汤治疗慢性心力衰竭60例疗效观察[J].内蒙古中医药,1994,4(2):78-80.

[8]赵金钟.强心合剂治疗慢性难治性心力衰竭[J].天津中医学刊,2000,4,(17),2.

[9]陈晓虎,丁以艳.强心合剂对大鼠充血性心力衰竭血流动力学及心钠素的影响[J].南京中医药大学学报(自然科学版),2001,3(17).

[10]陈晓虎,唐蜀华,成启予,等.强心台剂治疗充血性心力衰竭30例临床观察[J].南京中医药大学学报,1993,9(2):15.

[11]中华医学会心血管病学分会,中华心血管病杂志编辑委员会.慢性收缩性心力衰竭治疗建议[J].中华心血管病,2002(30):7-23.

[12]PallJK,widdopRE.Persistentcardiovasculareffectsofchronicreninangiotensinswysteminhibitionfollowingwithdrawalinadultspontaneouslyhypertensiverats[J].Jhypertens2001(19):1393-1400.

篇10

中图分类号:R766文献标识码:A

文章编号:1007-2349(2012)11-0069-04

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(ObstructiveSleepApneaHypopneaSyndrome,OSAHS)是近30a来才有所认识的一种常见的严重疾病,主要表现为睡眠时反复出现呼吸暂停,引起反复发作的低氧伴(或不伴)二氧化碳升高及频繁觉醒、睡眠片段为特征[1]。其发病率高,危害严重,已有很多研究证实OSAHS是高血压、冠心病、脑卒中等疾病发生的独立危险因素。国外流行病学显示成人患病率为2%~4%[2],并且,估计全球每天约有3000人因打鼾憋气发生猝死。另有报道称,OSAHS的5年病死率可达11~13%[3]。由于其发病率及致死致残率均较高,逐渐引起人们的越来越多的重视。近年来,中医药也对该病进行了深入的探讨,并取得了一些成绩,现综述如下。

1中医对OSAHS病名的认识

OSAHS是西医病名,中医古籍中没有与之完全对应的名称,中医通过对该病病机、症状的不同将其归属于“嗜卧”、“多寐”、“鼾眠”等病证中。《素问·诊要经终论》第16篇中首提嗜卧名。东汉时期张仲景所著的《伤寒论·辨太阳病脉证并治第一》云:“风温为病,脉阴阳俱浮,自汗出,身重,多眠睡,鼻息必鼾,语言难出……[4]”这里首先提出了鼾声呼吸现象,并指出在外感热性病危重症中可见到。这虽与睡眠中打鼾不完全相同,但对鼾声呼吸有了初步认识。对打鼾做出明确定义的是隋代巢元方在《诸病源候论·鼾眠候》中描述到“鼾眠者,眠里咽喉间有声也。人喉咙上下也,气血若调,虽痞寐不妨宣畅,气有不和,则冲击咽喉,涩而不利亦作声”。这里对打鼾做了明确定义,一是在睡眠中发生,二是其声音自喉间发出,三是强调了人的喉咙如气血失调,气道不畅,气流冲击喉咙则会发出鼾声,四是指出肥胖之人容易睡眠打鼾,是由于其气血沉厚,迫塞喉间,气息出入涩滞不利而发出鼾声。这4点为后世诊治打鼾奠定了理论基础,也符合现代临床所见OSAHS患者有夜间睡眠时打鼾、呼吸不规律及白天嗜睡、乏力、睡不解乏、头痛头昏等症状的实际情况。

2中医对OSAHS病因病机的认识

现代医学发现,OSAHS的病因复杂多样,它本身可以是许多疾病的原因,也可以由很多其他疾病引起,目前已经明确的原因及易感因素有以下几方面:遗传因素;先天颌面结构异常;鼻部、咽喉部的病变导致气道狭窄;肥胖,脂肪的异常分布;饮酒、镇静药物的使用;内分泌疾病如甲状腺功能减退、糖尿病、肢端肥大症等。OSAHS患者多体型肥胖,睡眠中打鼾,晨起口干、头昏头痛,白天嗜睡,睡不解乏,精神差,或表现为夜间多汗,夜尿频繁,严重者嗜睡程度增加,甚至行走中或与人交谈中也能迅速入眠,睡眠中挣扎,,面唇青紫,醒后双眼结膜充血,头重如蒙,反应迟钝。该病发病年龄较早,多集中于30岁~60岁,有家族遗传倾向。

OSAHS的中医病因病机,既有先天禀赋不足,又有后天调摄失当所致。主要为以下几点:①先天秉赋不足致病,发病则呈家族多发性倾向。如先天性鼻中隔偏曲、小颌畸形、巨舌、颈部粗短等上气道解剖结构异常,包括肥胖等体型特征目前均认为与遗传有关。②后天失养,邪由内生,或饮食不当,嗜食肥甘厚味,使脾失健运,运化失司,以致痰湿凝聚,体态臃肿,痰气交阻,瘀血内生,痰瘀胶结,肺气不利,致肺主气司呼吸的功能失常;或饮酒、吸烟,导致热邪内生,湿热熏蒸,灼津成痰,痰热上阻咽喉,清窍不利,壅塞不通,肺失宣降,而见鼾声如雷。③亦见元气虚损而致病,如久病,失治误治,肺脾肾三脏俱损,肺脾气虚,气血两亏,肾精不足,以致元神失养,而见“昼不精、夜不寐”;肺主气,司呼吸,肺气不利,气失所主,津液失布而成痰;肾司开阖,肾阳蒸化水液,肾阳不足,开阖不利,水湿上泛,亦可聚而成痰;命门火衰,脾阳不得温运,水谷精微不得转化输布,可生湿成痰;肾阴亏耗,虚火内灼,亦可炼液成痰。此时既有本虚,又有邪实,多酿成重症。

总之,目前统一的观点OSAHS是本虚标实证,本虚以肺脾肾虚损或气虚、阴虚、阳虚为主。标实以痰浊、湿热、瘀血、气滞为主,其中痰邪是主要的病理因素,贯穿OSAHS整个过程。主要病机为痰湿内阻,气滞血瘀,脏腑失调,元气虚损。发病与肺、脾、肾三脏的不足密切相关。另外重症以虚实夹杂,痰瘀互结常见。

3OSAHS的中医辨证论治研究

目前尚没有统一的辨证分型治疗。OSAHS属本虚标实证,临床有偏实偏虚的不同,如症见夜寐不安,鼾声如雷,断续不规则,胸中烦热,鼻塞不利,流涕,喷嚏,鼻痒,或见乳蛾肿大,声音重浊,或有头痛,咳嗽气憋,痰黄而粘,不易咯出,咽喉不利,大便秘结,小便短赤,鼻息灼热,舌淡暗、苔白或腻,脉滑而弦,又或舌红绛苔黄腻,脉滑数,偏于标实;若症见夜寐不安,辗转反侧,鼾声低微,胸胁满闷,心悸易惊,自汗盗汗,困倦乏力,神疲思睡,易感外邪,恶风怕冷,夜尿频频,舌淡苔白,脉沉细弱,偏于本虚。痰浊贯穿始终,早期以痰为主,渐而瘀血内生,痰瘀并重,并兼见气滞、湿热错杂为患;后期痰瘀互结,正气虚衰,本虚与标实并重。治疗当根据邪实正虚的不同,分别选用扶正与祛邪的不同治则。标实者,根据病邪性质分别采用祛邪宣肺,芳香开窍,清利咽喉,涤痰泻火,宣降肺气,降气化痰、活血祛瘀,甚或开窍等法;本虚者,以健脾益肺,温阳益肾,补气养阴,调和阴阳,潜镇安神为主。

骆仙芳等[5]把本病分为痰湿内阻,肺气壅滞型;痰浊壅塞,气滞血瘀型;肺脾肾亏,痰瘀交阻型;心肺两虚;肺肾亏虚5型。痰湿内阻、肺气壅滞者治以健脾化痰、顺气开窍,方用二陈汤化裁;痰浊壅塞、气滞血瘀者治以理气化痰、活血开窍,方用涤痰汤合血府逐瘀汤加减;肺脾肾亏、痰瘀交阻者治以益肾健脾、祛瘀除痰,方用金水六君煎化裁;心肺两虚者治以温心阳、益肺气、运神机,方用麻黄附子细辛汤合参脉散加减;肺肾亏虚者治以益肺肾、开神窍,方用金匮肾气丸加味。姚亮等[6]认为痰浊是本病的主要发病机理,辨证分为实证和虚证,实证包括痰湿型、痰热型、血瘀型,虚证包括气虚型、血虚型、肾阳虚型、肾阴虚型。对实证者以二陈汤为主方进行治疗,药用二陈汤加白术健脾运湿化痰,配以郁金、石菖蒲增加化痰浊之力,枳实行气以利痰消,共奏健脾化痰通浊之效。如痰热胶结,以二陈汤合平胃散并酌加清热化痰之品,如竹茹、黄芩等,共奏清解痰热之功。而虚证者多为肾阳亏虚的特点,选用金匮肾气丸为主方治予温化阳气,温肾助阳,取“少火生气”之意,恢复气化。又以泽泻、茯苓利水渗湿泄浊,制半夏温化痰湿,补中有泻,使邪去而加强补的功效,进行治疗。周生花等[7]报导,在临床治疗中,发现脾虚湿困、痰瘀阻窍型占75%左右,采用化痰祛瘀开窍法治疗阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征60例,显效率70%,治疗组优于对照组,有显著性差异(P

4OSAHS的中医体质研究

体质现象是人类生命活动的一种重要表现形式,是指人体生命过程中,在先天禀赋和后天获得的基础上形成的形态结构、生理功能和心理状态方面综合的、相对稳定的固有特质。是人类在生长、发育过程中所形成的自然、社会环境相适应的人体个性特征[11]。中医体质学以个体的人为研究出发点,宗旨在于研究不同个体的人的体质构成特点、演变规律、影响因素、分类标准,从而应用于指导疾病的预防、诊治、康复与养生,达到提高个体的生命质量。

近年来,中医体质学的研究逐渐深入到系统生物学的研究方法。王琦等[12]研究了阳虚质、阴虚质、痰湿质与平和质代谢相关基因PPARD、PPARG、APMI和UCP2等4个基因的单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP),发现这4种体质类型分别具有特定的单核苷酸多态性分布和特定的单倍型分布。王琦教授课题组[13]运用核磁共振(1H-NMR)技术,比较阳虚体质、阴虚体质、平和体质的代谢产物谱特征,发现具有能量代谢、脂代谢、糖代谢、氨基酸代谢的差异,以及神经递质、脏腑功能的改变。

针对“某种疾病是否有特定的体质”的研究是目前研究的热点,其主要依靠问卷调查形式。刘艳骄[14]应用流行病学调查,探讨肥胖者痰湿体质与脑中风的相关性,通过对320例中风患者调查发现痰湿体质者190人,占全部病例的59.38%;张云云[15]应用临床调查问卷形式,探讨168例缺血性脑卒中患者体质特点,研究发现气虚质(33.9%)、阴虚质(20.2%)和痰湿质是缺血性脑卒中最为常见的体质类型;周小军[16]同样应用问卷调查形式,对400例慢性鼻咽炎、80例鼻咽癌癌前病变、150例初诊鼻咽癌患者进行中医体质症候调查,发现鼻咽炎患者正常质占66.8%、气虚质占19.5%;鼻咽癌癌前病变者平和质占54.1%、气虚质占37.7%;鼻咽癌初诊患者正常质60.7%、气虚质占16%,414例肾病患者做中医体质特征研究,发现出现镜下血尿患者以阴虚质偏多,蛋白尿患者多见阴虚质和阳虚质,蛋白尿合并血尿患者与气虚质密切相关。李杰等[17]应用流行病学调研方式,对阳虚体质与疾病的相关性进行调查,发现胃溃疡、骨质疏松症、支气管哮喘的发病与阳虚体质有关,而糖尿病、癌症与阳虚体质没有明显的倾向性。这些结果表明,不同的体质,有其独特的疾病谱,有其易患疾病的倾向性。体质学的完善及对疾病认识的加深,越来越多的疾病的体质特点被人们发现。

关于OSAHS的中医体质研究,相关文献不多,研究范围较小,并没有统一的观点。付桂玲等[18]通过观察228例打鼾患者的睡眠呼吸紊乱指数(AHI)、体重指数(BMI)、嗜睡指数(ESS)等指标并结合中医体质量表,进行临床调查分析,探讨睡眠呼吸暂停综合征(SAHS)患者的发病与中医体质类型特征的关系。结果发现228例睡眠呼吸暂停患者体质分布均属偏颇体质类型,其中,气虚、血瘀和痰湿质人数较多;SAHS患者痰湿体质或兼挟痰湿体质的患者其体重指数与睡眠呼吸紊乱指数和嗜睡指数的相关性更大。夏瑢等[19]选择OSAHS患者中痰湿体质,非痰湿体质,平和质各20例;结合3组的生理指标及脂肪细胞因子水平的变化统计分析,结果显示:痰湿体质组呈显著高AHI、BMI、ESS、Leptin、TNF-α以及低APN水平,痰湿体质分值与AHI、ESS、TNF-α呈显著正相关,与APN呈显著负相关。结论:OSAHS患者脂肪细胞因子水平的异常表达与中医痰湿体质的形成以及OSAHS的发病密切相关。马彦[20]对痰湿体质阻塞型睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)患者的血压变异性进行研究,认为痰湿体质是OSAHS和血压变异的高危因素之一。闫雪[21]对平和、阳虚、阴虚和痰湿体质人群夜间睡眠生理参数比较研究后发现,随机抽取的痰湿质组30例中,有28例(93.3%)AHI升高(均为轻度);29例(96.7%)夜间睡眠最低血氧饱和度(LSaO2)降低。显示痰湿质组较平和质、阳虚质和阴虚质组更易发生睡眠呼吸紊乱,具有患阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的倾向性。上述资料让笔者看到中医体质在OSAHS发病过程中起着至关重要的作用。

5OSAHS的中医其他治疗方法研究:

5.1针灸治疗人体依靠经络系统把五脏六腑等各组织紧密联系成一个有机的整体,经络起着沟通内外,联系脏腑,运行气血,防御病邪的作用。针灸治疗通过采用独特的针刺和艾灸技术作用于人体经络腧穴,以疏通经络,调理气血,补虚泻实,从而达到以外治外、以外治内的目的,与内治法的“汤药荡其内”不同。艾灸并非单纯的热疗,而是借助艾绒的药性、火的热性、经络腧穴的特性发挥防病治病作用。针灸治疗内科疾病同样遵循辨证论治的规律,采取辨证取穴。

夏晓红等[22]认为OSAHS病情复杂,多为虚实夹杂之症,选穴百会、风府、水沟等醒脑健神;采用头针或沿头皮寻经叩刺治疗严重的白天嗜睡;对内分泌功能紊乱者配合耳穴贴压;取三阴交、丰隆、足三里等以化湿祛痰;对于鼻窍不利者酌取列缺、照海、合谷等以通鼻利咽。陈波等[23]将66例OSAHS患者按比例随机分为针刺组44例(选穴廉泉、旁廉泉、天容、列缺、照海、公孙、膻中、丰隆、血海、四神聪、神门、三阴交等)和nCPAP(22例)进行治疗。治疗结束后,针刺组低通气指数、呼吸暂停低通气指数、最长呼吸暂停时间、最长呼吸低通气时间、血氧饱和度低于90%的时间和微觉醒指数明显改善,有显著性或非常显著性差异(P

5.2其他理疗方法陈健[26]通过推拿方法治疗12例睡眠呼吸暂停综合征患者,治愈5例,总有效率为83.3%。王晓红等[27]治疗OSAHS患者45例,随机分为王不留行贴压耳穴(取穴神门、交感、皮质下、心、肺、脾、肾、垂前)治疗组30例及对照组15例,2组治疗前后均行PSG监测,结果治疗组治疗后AHI、低通气指数均明显下降(P均

5.3治未病的运用目前尚没有查阅到经临床验证的、针对OSAHS的治未病具体方法的研究结果。

治未病思想是中医理论的重要组成部分,源于《黄帝内经》,其中记载“圣人不治已病治未病,不治已乱治未乱”,这是一种很高的医学境界。包含有未病先防、既病防变和瘥后防复3个层面的意义,它是融传统养生保健、有针对性的早期预防,早期治疗、防止疾病变化和恶化的预防医学思想的综合体现。随着现代医学的进步和中西医学的融会贯通,治未病理论的内涵有了更广泛的内容,扩展到调节生理、心理及社会适应能力3个方面,也包括调节病中、病后的生理、心理、社会适应能力的变化等。

OSAHS患者具有一些共同的特点,家族聚集性,体型肥胖,并且病情的严重程度会随着体重的增加而加重。针对这些特点,医师可以发挥中医药的优势进行早期的干预。比如加大对该病的宣传,为高危人群建立健康档案,进行定期的体检,中医食疗方法的宣传与实施;又如运用针灸减肥控制体重、火罐疗法疏通经络,活血化瘀,祛湿等。同时,可以考虑从调整中医体质的方向发掘治未病的方式方法。

6结语

随着近年“阻塞型睡眠呼吸暂停低通气综合征”的中医研究的开展,中医对OSAHS的病机有了一定的认识,治疗方面积攒了经验,且有自己的优势,疗法众多,汤药、针灸、推拿、拔罐、贴压耳穴等均有明显的疗效,为今后的临床研究奠定了基础。但也存在诸多问题有待进一步解决,如:“鼾症”尚没有被纳入中医内科学的教材,这与该疾病高发、高危险因素、高并发症的状态脱节。目前关于OSAHS的中医研究存在很多不足,首先缺乏较大规模的临床研究,各自为阵的研究没有统一的标准。临床研究的深入化、细化不够,缺乏实验研究及动物模型研究的支持。辨证论治的模式化,睡眠中的疾病却缺乏关于阴阳的深入探讨,中医体质辨识的研究远远不够,没有较大规模的该病的体质辨识,辨证与辨体质混淆为一体,近年提的较多的中医辨体论治及治未病,未能提供具体的方法。缺乏该病中医量表的研究及建立。OSAHS的中医研究任重道远,尚需要有志之士孜孜以求,不懈努力。

参考文献:

[1]Sleep-relatedbreathingdisordersinadults:recommendationsforsyndromedefinitionandmeasurementtechniquesinclinicalresearch.TheReportofanAmericanAcademyofSleepMedicineTaskForce.Sleep1999;22:667~689.

[2]李珉.阻塞型睡眠呼吸暂停低通气综合症的诊断及治疗进展[J].中国临床研究,2011,24(2):162~163.

[3]王步青,薛勤梅.辨证治疗睡眠呼吸暂停综合症[J].光明中医,2001,16(95):26~27.

[4]傅景华等点校.中医四部经典[M].北京:中医古籍出版社,1996,113~114.

[5]骆仙芳,王会仍,蔡映云.试述睡眠呼吸暂停综合征的辨证与治疗[J].浙江中医杂志,2003,38(11):490~491.

[6]姚亮,杨佩兰,宋文宝.睡眠呼吸暂停综合征中医分型初探[J].河南中医,2004,24(2):32~33.

[7]周生花.化痰祛瘀开窍法治疗阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征60例[J].中医研究,2006,19(7):32~34.

[8]刘薇.六君子汤加味治疗阻塞型睡眠呼吸暂停低通气综合征57例临床研究[J].北京中医,2006,25(7):387~389.

[9]黄晓燕,王培源.阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征中医辨证分型研究[J].新中医,2010,42(1):22~23.

[10]方东革,张念志.睡眠呼吸暂停综合征中医证候分布规律研究[J].中医药临床杂志.2010,22(6):480.

[11]王琦.中医体质学[M].北京:人民卫生出版社,2005:8.

[12]WUYan-rui,CUNYi-na,DONGJing,etal.PolymorphismsinPPARD,PPARGandAPM1associatedwithfourtypesofTCMconstitutions.JournalofGeneticsandGenomics,2010,37(6):371~379.

[13]王琦,龚海洋,高京宏.肥胖人痰湿体质外周血基因表达谱特征研究[J].中医杂志,2006,47(11):851~853.

[14]刘艳骄.肥胖人痰湿体质与脑中风的相关性研究[J].河北中医学院学报,1996,11(3):13~17.

[15]张云云,张海梅,郭德莹.168例缺血性脑卒中患者体质特点研究[J].上海中医药杂志,2008,42(2):31~34.

[16]周小军,王士贞,阮岩.鼻咽癌变过程中医体质证候调查[J].中华中医药学刊,2008,26(4):721~723.

[17]李杰,吴承玉,骆文斌.阳虚体质与疾病的相关性研究[J].辽宁中医杂志,2008,36(8):1161~1162.

[18]付桂玲.睡眠呼吸暂停综合征患者中医体质特征的临床研究[J].中国中医科学院硕士学位论文,2008:2~4.

[19]夏瑢.痰湿体质与阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征发病的相关性研究[J].中国中医药科技,2007,14(2):68~69.

[20]马彦.痰湿体质阻塞型睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)患者的血压变异性研究.北京中医药大学硕士学位论文,2010:2~4.

[21]闫雪.平和、阳虚、阴虚和痰湿体质人群夜间睡眠生理参数的比较研究.北京中医药大学博士学位论文,2011:3~3.

[22]夏晓红,陈美娥.略谈针灸治疗阻塞型睡眠呼吸暂停综合征的思路[J].江苏中医药,2003,24(7):44~45.

[23]陈波,张小珊,黄慧,等.针刺与nCPAP治疗OSAHS患者疗效差异对比研究[J].中国针灸,2008,28(2):79~83.

[24]陈敏,江学勤,陈利华.针刺治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的临床研究[J].四川中医,2005,23(10):104~105.

[25]陈弘.针刺治疗睡眠呼吸暂停综合征8例[J].甘肃中医学院学报,2000,17(1):38.