基于代謝組學(xué)技術(shù)研究艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎的思考

陸嫄 吳璐一 黃任佳 施茵 楊玲 竇傳字 馮輝 劉慧榮

潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis)是一種病因未明的慢性非特異性腸道炎癥性疾病，屬于難治性疾病。艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎具有優(yōu)勢，但以往的研究多停留在對某些物質(zhì)、某些部位和某些通路的研究層面，未涉及到艾灸治療該病的整體性調(diào)節(jié)特點。代謝組學(xué)(metabolomics)是一門在新陳代謝的動態(tài)進(jìn)程中系統(tǒng)研究代謝產(chǎn)物變化規(guī)律，揭示機(jī)體生命活動代謝本質(zhì)的科學(xué)。本文旨在探討應(yīng)用代謝組學(xué)技術(shù)來研究艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎療效機(jī)制的思路與方法，為進(jìn)一步揭示潰瘍性結(jié)腸炎發(fā)病機(jī)理及艾灸整體性調(diào)節(jié)特點提供實驗資料與科學(xué)依據(jù)。

1 艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎的特色和優(yōu)勢

潰瘍性結(jié)腸炎是一種主要累及直腸、結(jié)腸黏膜和黏膜下層的慢性非特異性炎癥，臨床主要表現(xiàn)為腹痛、腹瀉、黏液膿血便等［1］。西醫(yī)主要以對癥治療為主，存在用藥量大、副反應(yīng)多等弊端。艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎具有獨特優(yōu)勢，目前多種灸法如隔藥餅灸、隔姜灸、隔藥鋪灸［2］、熱敏懸灸［3］、艾箱灸［4］等已廣泛應(yīng)用于臨床。諸多研究顯示隔藥餅灸對輕、中度潰瘍性結(jié)腸炎患者腹痛、腹瀉、粘液膿血便、腸鳴、腹脹、矢氣等癥狀均有較好的改善作用［5-6］;隔姜灸對潰瘍性結(jié)腸炎臨床癥狀亦有明顯的改善，尤其是脾腎陽虛型潰瘍性結(jié)腸炎患者，有效率均顯著高于西藥對照組［7-8］。

相應(yīng)的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)艾灸具有多水平、多靶點的調(diào)節(jié)作用。隔藥灸不僅能明顯下調(diào)結(jié)腸黏膜TNF-α、TNF-αR1、TNF-αR2、IL-8、ICAM-1、COX-2 等多種炎性細(xì)胞因子的表達(dá)［5，9-10］，顯著降低潰瘍性結(jié)腸炎患者過高的IgM 含量，而且可以抑制或消除潰瘍性結(jié)腸炎患者腸上皮細(xì)胞HLA-DR 抗原表達(dá)［11］，增加T8+細(xì)胞數(shù)，調(diào)節(jié)失調(diào)的T 細(xì)胞亞群比例。熱敏懸灸也可以使患者明顯降低的CD4+T 細(xì)胞和CD4+/CD8+比值明顯升高，接近正常水平［3］。

已有的研究成果從形態(tài)學(xué)、基因水平、免疫炎癥相關(guān)因子等角度作為評價指標(biāo)，對艾灸起效機(jī)制進(jìn)行了闡釋，但尚未完全揭示艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎的療效機(jī)制及整體性調(diào)節(jié)特點。

2 代謝組學(xué)技術(shù)的應(yīng)用有利于揭示艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎的機(jī)制

2.1 代謝組學(xué)的研究方法與應(yīng)用

代謝組學(xué)由英國Nicholson 教授等于1999年提出，是繼基因組學(xué)(genomics)、蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)之后發(fā)展起來的研究生物系統(tǒng)的組學(xué)方法，是系統(tǒng)生物學(xué)的重要組成部分［12-13］。代謝組學(xué)具有高通量、高靈敏度、高精確性的優(yōu)勢，能定性或定量動態(tài)檢測人體分子量＜1000 的小分子代謝物的變化，具有整體性和動態(tài)性［14-16］。目前，代謝組學(xué)運用的各項檢測手段中以NMR 和MS 較為常用，其工作流程分為樣品收集、數(shù)據(jù)檢測、優(yōu)化統(tǒng)計、結(jié)果驗證四個部分。代謝組學(xué)采集的樣品主要為各類代謝產(chǎn)物，常用到尿液、血清、糞便提取物等，還包括局部病理組織。在數(shù)據(jù)處理過程中，一般采用多變量數(shù)據(jù)分析方法，如主成分分析和偏最小二乘判別分析法。目前代謝組學(xué)在炎癥性腸病、嚴(yán)重慢性腹瀉癥、肝性腦病、丙型肝炎、各類消化道惡性腫瘤中得到廣泛的應(yīng)用。

作為中醫(yī)針灸學(xué)重要組成部分的艾灸療法，其繼承和創(chuàng)新，需要應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與方法對其療效機(jī)理進(jìn)行全方位的研究，以闡釋艾灸療效機(jī)制的科學(xué)內(nèi)涵。代謝組學(xué)這種具有生命科學(xué)整體水平和總聯(lián)系的研究方法的出現(xiàn)，與艾灸的整體性調(diào)節(jié)效應(yīng)相契合，符合中醫(yī)整體觀和動態(tài)平衡觀。因此，基于代謝組學(xué)研究艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎的效應(yīng)與作用機(jī)制，更符合研究的實際需要，將有利于從生物系統(tǒng)的整體水平深入、系統(tǒng)地闡釋艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎的作用機(jī)制，推動艾灸療法的臨床運用。

2.2 代謝組學(xué)在潰瘍性結(jié)腸炎研究中的應(yīng)用

代謝組學(xué)在潰瘍性結(jié)腸炎中的研究主要集中在近幾年，初步研究成果證實將代謝組學(xué)運用于潰瘍性結(jié)腸炎發(fā)病機(jī)制、療效評價等方面的可行性，其潛在的應(yīng)用價值得到了研究者的一致認(rèn)可。英國Williams 等［17］報導(dǎo):潰瘍性腸病患者與克羅恩病和健康志愿者尿液代謝物譜存在差異，克羅恩病患者、潰瘍性結(jié)腸炎患者、健康志愿者三者尿液代謝物苯酰胺基醋酸鹽水平存在顯著差異，克羅恩病患者的苯酰胺基醋酸鹽水平最低，甲酸鹽水平高于潰瘍性結(jié)腸炎患者和健康志愿者、4-甲苯基酸水平低于潰瘍性結(jié)腸炎患者和健康志愿者。丹麥Bjerrum 等［18］對潰瘍性結(jié)腸炎患者與正常人結(jié)腸活檢進(jìn)行代謝組學(xué)研究，結(jié)果顯示:活動期潰瘍性結(jié)腸炎患者結(jié)腸抗氧化劑和氨基酸類物質(zhì)水平高，脂質(zhì)、甘油磷酰膽堿、肌醇和甘氨酸三甲內(nèi)鹽水平低，20%非活動期潰瘍性結(jié)腸炎患者與活動期潰瘍性結(jié)腸炎患者代謝物譜相似。

新疆醫(yī)科大學(xué)課題組采用潰瘍性結(jié)腸炎大鼠模型觀察到血漿中亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸等支鏈氨基酸、苯丙氨酸、丙酮酸、羥丁酸、肌酸等小分子化合物含量明顯降低，而VLDL 含量升高;結(jié)腸組織中丙酸、乳酸、?；撬帷⒁宜?、脯氨酸、丙氨酸等小分子代謝物含量明顯增加，認(rèn)為這些代謝產(chǎn)物的差異顯著，可作為潰瘍性結(jié)腸炎的特異性標(biāo)志物［19-20］。Zhang XJ 等［21］從潰瘍性結(jié)腸炎模型大鼠血漿和尿液中檢測出7 種和5 種與腸道屏障功能、微生物群內(nèi)穩(wěn)態(tài)、免疫調(diào)節(jié)和炎癥反應(yīng)相關(guān)的代謝產(chǎn)物，證明這種方法同樣適用于潰瘍性結(jié)腸炎的病理生理研究。Chi Chen 等［22］運用血清代謝組學(xué)，研究潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)病機(jī)理，發(fā)現(xiàn)用葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的小鼠血清中含有高水平的硬脂酰溶血卵磷脂和低水平的油酰溶血卵磷脂，證實葡聚糖硫酸鈉可抑制硬脂酰輔酶A去飽和酶1 在肝臟中的表達(dá)，且這些改變在潰瘍性結(jié)腸炎癥狀之前發(fā)生，與促炎癥因子的表達(dá)關(guān)系密切，認(rèn)為硬脂酰輔酶A 去飽和酶1 和脂類等可以作為干預(yù)治療炎癥性腸病的療效指標(biāo)。

以上研究結(jié)果提示不同疾病，及同一疾病不同分期之間代謝物譜存在差異，有利于疾病的診斷和鑒別診斷;代謝組學(xué)因其非侵入性和取材方便的特點而受到越來越多的重視，其在潰瘍性結(jié)腸炎的鑒別診斷和分期診斷以及機(jī)理研究方面具有很大的應(yīng)用空間。

3 代謝組學(xué)應(yīng)用于艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎的思考

代謝組學(xué)是以組群指標(biāo)分析為基礎(chǔ)，以高通量檢測和數(shù)據(jù)處理為手段，以信息建模與系統(tǒng)整合為目標(biāo)，通過對某些代謝產(chǎn)物進(jìn)行分析，并與正常人的代謝產(chǎn)物比較，尋找疾病的生物標(biāo)記物，以提供一種較好的疾病診斷方法與療效判定方法的技術(shù)。如何將代謝組學(xué)技術(shù)應(yīng)用于艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎療效機(jī)制的研究，是研究人員關(guān)注的熱點也是值得思考的問題。

3.1 基于代謝組學(xué)闡釋艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎的腧穴配伍規(guī)律

艾灸療效的產(chǎn)生依賴于穴位配伍和刺激方法的共同作用，不同的腧穴配伍、特定的刺激方法可以實現(xiàn)最優(yōu)化的組合，達(dá)到最佳的治療效果。穴位配伍是否合理，與艾灸療效直接相關(guān)。良好的腧穴配伍可加強(qiáng)穴位之間的協(xié)同作用，減輕穴位之間的拮抗作用，提高艾灸臨床療效?；诖x組學(xué)技術(shù)，從艾灸效應(yīng)的整體性角度，揭示艾灸合募、俞募、原絡(luò)等不同配穴方法對潰瘍性結(jié)腸炎產(chǎn)生不同效應(yīng)的科學(xué)內(nèi)涵，具體可以從臨床與動物實驗兩方面著手:(1)采用組織學(xué)技術(shù)，觀察比較不同腧穴配伍方法對潰瘍性結(jié)腸炎患者及模型動物結(jié)腸黏膜組織病理學(xué)的影響;(2)運用代謝組學(xué)技術(shù)與方法，分析不同腧穴配伍方法對潰瘍性結(jié)腸炎患者及模型動物結(jié)腸黏膜組織、血液、尿液代謝物譜表達(dá)的影響。在揭示艾灸起效機(jī)制的同時，篩選出優(yōu)效的腧穴配伍，為提高艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎的臨床療效提供最佳腧穴配伍方法。

3.2 基于代謝組學(xué)研究艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎的療效機(jī)制

關(guān)于艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎療效機(jī)制的研究，也可從臨床和動物實驗兩條途徑著手:(1)聯(lián)合多中心研究，建立潰瘍性結(jié)腸炎生物標(biāo)本及信息數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用代謝組學(xué)技術(shù)，分析不同病情分期、不同中醫(yī)證型潰瘍性結(jié)腸炎的結(jié)腸黏膜組織、血液、尿液代謝物譜的表達(dá)變化，尋找不同病情分期、不同中醫(yī)證型的潰瘍性結(jié)腸炎相關(guān)代謝物譜或特異性生物標(biāo)記物，以利于更好地揭示潰瘍性結(jié)腸炎病變過程及其異常代謝途徑;(2)在此基礎(chǔ)上，通過比較不同灸法，如溫和灸、隔藥餅灸、隔姜灸、麥粒灸、化膿灸等;不同灸量，如按壯數(shù)、按灸時等;不同灸材，如艾與其它灸材、道地艾與非道地艾等對不同病情分期潰瘍性結(jié)腸炎患者、潰瘍性結(jié)腸炎動物模型治療前與治療后臨床癥狀的改善情況，結(jié)腸黏膜組織病理學(xué)的影響，以及對血液、尿液代謝物譜或特異性生物標(biāo)記物表達(dá)的整體性調(diào)控效應(yīng)的影響，揭示艾灸對潰瘍性結(jié)腸炎代謝組學(xué)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)的科學(xué)內(nèi)涵，為提高艾灸治療潰瘍性結(jié)腸炎的臨床療效提供科學(xué)依據(jù)。

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