王喜軍，張愛華，孫 暉，閆廣利

（黑龍江中醫(yī)藥大學國家中醫(yī)方證代謝組學研究中心 哈爾濱 150040）

基于中醫(yī)方證代謝組學的中醫(yī)證候精準診斷及方劑療效精準評價＊

王喜軍＊＊，張愛華，孫 暉，閆廣利

（黑龍江中醫(yī)藥大學國家中醫(yī)方證代謝組學研究中心 哈爾濱 150040）

中醫(yī)方證代謝組學（Chinmedomics）是近年來興起的新興學科，它整合了系統(tǒng)生物學與中藥血清藥物化學的理論及技術(shù)，形成了鑒定證候生物標記物，建立方劑有效性評價體系，并發(fā)現(xiàn)藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的應用科學。中醫(yī)方證代謝組學的理論及方法有助于實現(xiàn)建立中國式精準醫(yī)學模式，有助于進一步提升中醫(yī)藥研發(fā)的原始創(chuàng)新能力。

中醫(yī)方證代謝組學 證候 方劑 有效性 生物標記物

中醫(yī)方證代謝組學（Chinmedomics）是近年來興起的新興學科，它整合了系統(tǒng)生物學與中藥血清藥物化學的理論及技術(shù)，形成了鑒定證候生物標記物，建立方劑有效性評價體系，并發(fā)現(xiàn)藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的應用科學[1]。中醫(yī)方證代謝組學是以證候為切入點，以方劑為研究對象，利用代謝組學技術(shù)發(fā)現(xiàn)并鑒定證候的生物標記物，以證候生物標記物為參數(shù)評價方劑的整體療效；在有效的狀態(tài)下，利用中藥血清藥物化學分析鑒定有效狀態(tài)下方劑體內(nèi)直接作用物質(zhì)的顯效形式；進而將證候生物標記物與方劑體內(nèi)顯效成分相關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)與生物標記物軌跡變化高度關(guān)聯(lián)的體內(nèi)成分，從而鑒定表達方劑臨床療效的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)，進而闡明中藥有效性及其作用機制等科學問題[2]。目前，“中醫(yī)方證代謝組學”被國內(nèi)外生命科學領(lǐng)域廣泛接受。該理論和方法的出現(xiàn)，搭建了中醫(yī)學與現(xiàn)代醫(yī)學科學溝通的語言橋梁，尤其是證候生物標記物的發(fā)現(xiàn)，為證候的精準診斷及方劑有效性的精準評價開辟了有效途徑。

1 中醫(yī)方證代謝組學理論形成的科學背景及發(fā)展

健康模式及疾病譜的變化給現(xiàn)代醫(yī)學研究提出眾多新的命題，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，個體化的精準診斷及治療又對現(xiàn)代醫(yī)學提出了新的挑戰(zhàn)。中醫(yī)辨證施治是建立在對證候特征認知基礎(chǔ)上的個體化診療過程，蘊含著精準醫(yī)學的原始思維，體現(xiàn)了精準治療醫(yī)學的理念[3，4]。辨證論治以動態(tài)、個體化診療方式治療疾病，正是精準醫(yī)學個體化治療的杰出典范。中醫(yī)方劑配伍的協(xié)同增效聯(lián)合干預措施，以及中醫(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問題方面積累了大量有價值的臨床經(jīng)驗，具有鮮明的特色和優(yōu)勢。中藥的有效性是中醫(yī)治療優(yōu)勢的根本體現(xiàn)。如何建立一種能夠科學闡釋中藥有效性的生物學語言，是建立起中醫(yī)學與現(xiàn)代醫(yī)學科學溝通的橋梁，也是發(fā)揮中醫(yī)藥在治療復雜性疾病及個體化精準治療方面優(yōu)勢的前提。

有效性是中醫(yī)藥生存發(fā)展的關(guān)鍵，方劑有效性精準評價是挖掘和揭示中醫(yī)藥治療優(yōu)勢的前提，而有效性精準評價與證候和方劑兩大中醫(yī)學關(guān)鍵科學問題直接相關(guān)[5]。然而，中醫(yī)證候的模糊性及中藥方劑的復雜性極大地限制了方劑的有效性評價及藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的確認；現(xiàn)行有限的病理及臨床化學指標難以體現(xiàn)方劑治療復雜性疾病的整體作用特點。只有對中醫(yī)證候狀態(tài)的“精準”辨識，對中藥方劑的“精準”認識，以及基于有效狀態(tài)“精準”地評價療效，才能實現(xiàn)中醫(yī)方劑的精準治療。由此，在揭示證侯生物標記物的前提下，建立方劑療效精準評價體系，是評價中藥的有效性及發(fā)現(xiàn)方劑藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的必然要求[6]?；谏鲜鏊伎?，90年代初筆者開始進行了一系列相關(guān)的理論及方法研究，并率先提出了從口服方劑后的含藥血清中分離鑒定中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的思路和研究設(shè)計，建立了中藥血清藥物化學的理論及方法體系[7]，為發(fā)現(xiàn)中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)，解決中藥有效性及安全性等質(zhì)量問題提供了方法學支撐。本世紀初又將代謝組學技術(shù)引入證候生物學實質(zhì)研究[8]，并將其與中藥血清藥物化學有機整合，利用代謝組學技術(shù)揭示證候的精確生物標記物，利用血清藥物化學方法發(fā)現(xiàn)有效狀態(tài)下方劑的體內(nèi)直接作用物質(zhì)的顯效形式；在方劑療效精準評價的基礎(chǔ)上將內(nèi)源性證候的生物標記物與外源性方劑顯效成分相關(guān)聯(lián)，挖掘與證候標記物軌跡變化高度關(guān)聯(lián)的藥物成分，發(fā)現(xiàn)并確定中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及有效性機制的科學內(nèi)涵；在大量研究實踐基礎(chǔ)上，形成了闡釋中藥有效性的理論及方法體系——中醫(yī)方證代謝組學[2]。

中醫(yī)方證代謝組學的英文定義為Chinmedomics，Chinmedomics的學術(shù)思想、策略內(nèi)涵及研究方法于2011年底發(fā)表在Omics雜志發(fā)表[9]；英文版專著《Chinmedomics》已由Elsevier出版[10]。近5年相繼在Hepatology、Mol Cell Proteomics、Mass Spectrom Rev等國際知名刊物發(fā)表160余篇SCI收錄論文，被Lancet、Nat Rev Drug Discov、Chem Soc Rev等國際著名期刊正面引用4 500余次；其中18篇被Thomson Reuters評選為“ESI全球高被引論文”；28篇被美國BioMedLib評選為相關(guān)研究領(lǐng)域最佳論文；1篇被英國皇家化學學會RSC評為領(lǐng)域前“Top 1%”高被引論文；《茵陳蒿湯體內(nèi)直接作用物質(zhì)與代謝輪廓及生物標記物的關(guān)聯(lián)性研究》發(fā)表后被國際權(quán)威機構(gòu)“Faculty of 1000 Medicine千名醫(yī)學家”特別推薦為“F1000論文”，認為在本領(lǐng)域具有特殊重要意義（原文評價為：special significance in its field）＊http：//f1000.com/prime/717973390。目前，中醫(yī)方證代謝組學被國內(nèi)外廣泛接受并引用，2015年底，Nature雜志評論認為該理論搭建了中醫(yī)學與現(xiàn)代醫(yī)學科學溝通的語言橋梁[11]，對于深入認識中醫(yī)藥的有效性及其作用機理，提升中醫(yī)臨床經(jīng)驗的社會價值，推動中醫(yī)藥學術(shù)進步及新醫(yī)學理論形成具有重要意義。

2 中醫(yī)方證代謝組學與證候的精準診斷

精準診斷是提高中醫(yī)臨床療效的關(guān)鍵。臨床上中醫(yī)證候診斷均以癥狀、體征、舌象、脈象等一系證候要素為依據(jù)，但是缺乏客觀規(guī)范的標準，或常因個人經(jīng)驗水平不同而使辨證結(jié)果不一致，對病的證候分型也缺乏統(tǒng)一規(guī)范，導致了證候診斷的模糊性及難重復的屬性。目前生命科學研究已進入了組學時代，生物標志物已成為精準診斷的主要依據(jù)，是連接精準醫(yī)學基礎(chǔ)研究與臨床診療的橋梁[12-15]。應用中醫(yī)證候/病的精確生物標志物可以實現(xiàn)證候精準診斷與精準用藥，并實現(xiàn)中藥療效的客觀化的評價。應用證候/病生物標志物可以評價中醫(yī)證候發(fā)生、發(fā)展、分型、治法、方藥，把精準醫(yī)學的理念滲透到傳統(tǒng)中醫(yī)診療的全過程，也可實現(xiàn)從被動治療到主動精準預防的突破。中醫(yī)方證代謝組學的研究核心是以典型證候/病患者群或相關(guān)模型動物的體液（尿液、血液、唾液等）為樣本，以液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對血清及尿液樣品的小分子代謝產(chǎn)物進行無歧視分析，建立各證候/病患者群的代謝輪廓、代謝指紋，并鑒定各證候的代謝生物標記物，對標記物再進行精準定量，確定證候標記物量變區(qū)間；分析揭示證候或模型動物的代謝輪廓及代謝標記物；以代謝輪廓宏觀表征證候/病/模型動物的整體特征，以代謝標記物的質(zhì)與量變化微觀表達證候/病/模型動物的精細特征，利用標記物定量范圍進行證候精準診斷；并通過生物標記物的關(guān)鍵代謝酶/代謝徑路闡釋證候/病的生物學機制。代表性工作是中醫(yī)黃疸證（陽黃證）的生物標記物研究，利用代謝組學鑒定陽黃證生物標記物40個，并揭示陽黃證相關(guān)的代謝徑路及相關(guān)蛋白[16]。該項工作首次系統(tǒng)闡釋了中醫(yī)證的生物標記物及癥候的發(fā)病機制。此后，相繼完成了肝郁脾虛證、心陽虛證等中醫(yī)證候[17，18]，以及高脂血癥、肝癌、酒精肝、肥胖等疾病的生物標記物研究[19-21]。

3 中醫(yī)方證代謝組學與方劑療效精準評價

方劑療效精準評價是挖掘和揭示中醫(yī)藥治療優(yōu)勢的前提。以證候/病/相關(guān)模型動物的代謝輪廓、代謝指紋及生物標記物作為方劑藥效評價的依據(jù)，在療效評價上結(jié)合癥狀、體征的變化以及疾病的生物學指標，建立基于代謝標記物的方劑藥效臨床精準評價體系。在此基礎(chǔ)上，以臨床證候生物標記物為靶點，通過生物標記物的功能分析，代謝徑路及相關(guān)關(guān)鍵代謝酶為指導，并結(jié)合功能蛋白分析，整合相關(guān)證候的中醫(yī)學病因病機，以相關(guān)的現(xiàn)代疾病模為基礎(chǔ)，復制中醫(yī)證候相關(guān)的動物模型，建立方劑藥效精準的實驗評價體系，并開展經(jīng)方的有效性及其機制挖掘研究。方劑療效精準評價是發(fā)現(xiàn)藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的前提。中醫(yī)方證代謝組學為中藥有效性評價提供了有效途徑。利用中醫(yī)方證代謝組學的方法，已開展黃疸證、腎陰虛、腎陽虛、心陽虛、實熱證、心氣虛、失眠癥、消渴證、肝郁脾虛、氣陰兩虛證等，以及治療上述相關(guān)病證的方劑茵陳蒿湯、茵陳四逆湯、六味地黃丸、知柏地黃丸、腎氣丸、溫心方、黃連解毒湯、酸棗仁湯、生脈飲等的整體療效及藥效物質(zhì)基礎(chǔ)[22-29]，并闡明了中藥的有效性及復方配伍的科學意義。

4 證候精準診斷及方劑療效與藥效物質(zhì)基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)

90年代初，筆者提出并建立了從口服方劑后含藥血清中發(fā)現(xiàn)藥物體內(nèi)直接作用物質(zhì)的研究設(shè)計。然而，由于當時中醫(yī)證候生物標記物沒有得到有效闡釋，方劑的療效精準評價體系尚未建立，只是單純分析體內(nèi)成分及其動態(tài)，沒能實現(xiàn)將體內(nèi)成分和中藥有效性相聯(lián)系。本世紀初將代謝組學發(fā)現(xiàn)證候標記物軌跡分析與血清藥物化學體內(nèi)成分分析同時一體化在方劑顯效狀態(tài)下完成，將方劑體內(nèi)成分與證候生物標記物相關(guān)聯(lián)，根據(jù)關(guān)聯(lián)度確定潛在藥效物質(zhì)基礎(chǔ)[30]，由此，建立了血清中外源性中藥成分與內(nèi)源性生物標記物關(guān)聯(lián)度分析（Plotting of Correlation Between Marker Metabolites and Serum Constituents，PCMS）方法，即將方劑顯效狀態(tài)下體內(nèi)成分的經(jīng)時變化規(guī)律與證候生物標記物在方劑作用下的動態(tài)變化規(guī)律相關(guān)聯(lián)，挖掘影響證候標記物軌跡變化的體內(nèi)直接作用物質(zhì)，將其作為潛在藥效物質(zhì)基礎(chǔ)進行生物學驗證，從而確證表達臨床療效的體內(nèi)藥效物質(zhì)基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)與臨床療效相關(guān)的藥效成分。在此方面，完成了芍藥甘草湯等14個方劑的體內(nèi)有效成分的系統(tǒng)研究[31]。首先利用中醫(yī)方證代謝組學研究方法聚焦發(fā)現(xiàn)與傷寒傷陰、肝脾不和證相關(guān)的原發(fā)性痛經(jīng)發(fā)生發(fā)展相關(guān)的22個尿液生物標記物，包括：肌酸酐、亮氨酸-羥基脯氨酸、N-乙酰-L-丙氨酸、尿酸、N-乳酰乙醇胺、4，8-二羥基喹啉、4，6-二羥基喹啉、泛醌-1、d-脫硫生物素、異戊?；咸烟擒账?、D-精氨酸、黃嘌呤核苷酸、異戊氨酰-纈氨酸、丁基嘧啶磷、磷酰膽堿、鞘氨醇、17-羥孕酮、雌激素葡萄糖苷酸、18-羥基皮質(zhì)酮、前列腺素A1、前列腺素E2甲酯、L-尿膽素；主要涉及淀粉和蔗糖代謝、嘌呤代謝、甾類激素的生物合成、花生四烯酸代謝、磷酸戊糖代謝、D-精氨酸和D-鳥氨酸代謝、鞘脂類代謝、色氨酸代謝等途徑。進而，在治療有效的基礎(chǔ)上，表征了芍藥甘草湯治療原發(fā)性痛經(jīng)的血中移行成分，其中包括13個原型成分，主要是白芍苷、沒食子酸、芹糖甘草苷、甘草素、甘草苷、苯甲酸芍藥苷、芒柄花黃素、異甘草素、甘草酸、甘草香豆素、甘草異黃酮、甘草利酮、異甘草黃酮醇，以及2個代謝產(chǎn)物（芒柄花黃素葡糖甘酸、甘草素-4-O-葡糖苷酸）[32，33]。利用PCMS方法發(fā)現(xiàn)芍藥甘草湯的主要藥效物質(zhì)基礎(chǔ)是白芍苷、沒食子酸、苯甲酸芍藥苷及甘草酸，其通過調(diào)節(jié)N-乙酰-L-丙氨酸、肌酸酐、尿酸、亮氨酸-羥基脯氨酸、N-乳酰乙醇胺、4，6-二羥基喹啉等關(guān)鍵代謝標記物，影響磷脂酶A2、谷氨酰胺合成酶、卵磷脂膽固醇脂酰轉(zhuǎn)移酶，通過解決花生四烯酸代謝、色氨酸代謝、磷酸戊糖代謝、嘌呤代謝障礙，阻止原發(fā)性痛經(jīng)發(fā)生和發(fā)展的進程[6]。

5 小結(jié)

21世紀醫(yī)學的發(fā)展，精準醫(yī)學必將扮演重要的角色，在世界各國都已給予高度重視的情況下，我國必須抓住機遇，瞄準臨床需求，尊重中醫(yī)思維，以精準醫(yī)學為理念，整合多學科知識，構(gòu)建中醫(yī)學精準診斷及療效精準評價平臺，提高中醫(yī)臨床療效，更為中醫(yī)學與現(xiàn)代醫(yī)學科學交流和溝通提供有效途徑。中醫(yī)方證代謝組學是大數(shù)據(jù)時代精準醫(yī)學的重要組成部分，已在中醫(yī)證候精準診斷及方劑療效精準評價等領(lǐng)域展開廣泛應用。中醫(yī)方證代謝組學在證候精準診斷及方劑療效精準評價基礎(chǔ)上，以精確生物標記物為橋梁，以體內(nèi)顯效成分為紐帶，建立方劑療效精準評價體系，揭示經(jīng)典方劑與證候之間對應關(guān)系的生物學實質(zhì)，實現(xiàn)臨床相關(guān)證候的精準診斷及方

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Precision Diagnosis of Chinese Medicine Syndrome and Evaluation of Prescription Efficacy Based on Chinmedomics

Wang Xijun, Zhang Aihua, Sun Hui, Yan Guangli
(National Chinmedomics Research Center, Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin 150040, China)

Chinmedomics is a newly emerging discipline in recent years， integrating the theory and technology of system biology and serum pharmacochemistry of traditional Chinese medicine (TCM). It has formed and established the evaluation system for identifying the syndrome biomarkers and evaluating the effectiveness of prescriptions， and discovering the efficacy substances. The theory and method of chinmedomics is beneficial to establishing a Chinese-style precision medicine， and also helping further enhance the original innovation ability of TCM research and development.

Chinmedomics， syndrome， prescription， effectiveness， biomarker

10.11842/wst.2017.01.004

R285

A

（責任編輯：朱黎婷，責任譯審：朱黎婷）

2017-01-11

修回日期：2017-01-11

＊ 國家自然科學基金委重點項目（81430093）：中藥體內(nèi)藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的系統(tǒng)分析方法學——中醫(yī)方證代謝組學研究，負責人：王喜軍；科學技術(shù)部“重大新藥創(chuàng)制”國家科技重大專項（2015ZX09101043-011）：中藥經(jīng)典名方整合作用機制關(guān)鍵技術(shù)研究，負責人：王喜軍。

＊＊ 通訊作者：王喜軍，本刊副主編，教授，博士生導師，主要研究方向：中藥血清藥物化學及中醫(yī)方證代謝組學研究。