基于代謝組學探討中醫(yī)藥防治痛風的研究思考

顧雯靚　牛曉亞

【摘要】 痛風是以高尿酸血癥為生化基礎的臨床常見病?；诖x組學可以構建該病的生物標志物評價體系，并對中草藥治療該病的機制做出生理病理學闡釋。然而在痛風中醫(yī)證候生物標志物的建立、代謝組學相關動物模型的選擇及中藥提取物相關臨床研究這三方面仍需研究思考。

【關鍵詞】 代謝組學； 中醫(yī)臨床； 痛風

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2018.8.091 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6805（2018）08-0182-03

Study on Prevention and Treatment of Gout in TCM Based on Metabonomics/GU Wenliang，NIU Xiaoya.//Chinese and Foreign Medical Research，2018，16（8）：182-184

【Abstract】 Gout is a common clinical disease with hyperuricemia as its biochemical basis.Based on metabonomics，we can construct a biomarker evaluation system for this disease，and make a physiological and pathological interpretation of the mechanism of Chinese herbal medicine in the treatment of the disease.However，there are still three aspects to be considered in the establishment of TCM Syndromes of gout，the establishment of biomarkers，the selection of animal models related to metabonomics and the related clinical studies of traditional Chinese medicine extracts.

【Key words】 Metabonomics； Traditional Chinese medicine； Gout

First-authors address：General Hospital of Civil Aviation，Beijing 100020，China

代謝組學作為后基因時代新興起的一門學科，因其能夠全面反映中醫(yī)藥治療疾病的生物標志物變化及藥理機制，被廣泛應用于臨床各個系統(tǒng)的疾病研究。痛風是由單鈉尿酸鹽（MSU）沉積所致的晶體相關性關節(jié)病，與嘌呤代謝紊亂、尿酸排泄過少相關。因此本文通過論述代謝組學的優(yōu)勢，分析痛風的發(fā)病機制，對中醫(yī)防治痛風的臨床研究方向做出思考。

1 代謝組學及其研究優(yōu)勢

代謝組學是研究生物體對外源性物質(zhì)刺激、環(huán)境變化、遺傳修飾所做出的所有代謝應答全貌及動態(tài)變化過程的一門學科，與現(xiàn)代分析技術、生物信息學、化學計量學、統(tǒng)計學存在交叉關系，歸屬分子生物學范疇。研究對象即小分子代謝產(chǎn)物（相對分子質(zhì)量<1 000）。研究核心是指在特定的時間和條件下，對生物體全部細胞小分子代謝產(chǎn)物的定量分析，側(cè)重于機體代謝產(chǎn)物組成、特性、變化規(guī)律的研究，注重尋找疾病發(fā)生發(fā)展的生物標記物和指紋信息，從而分析生物細胞代謝產(chǎn)物的全貌。因此對比基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學、糖組學、脂組學、藥物基因組學，代謝組學的研究結果能夠反映疾病生理病理中生物標志物的全面變化，有效地反映出中草藥干預所達到的分子生物信息改變，更適合中醫(yī)臨床研究的應用，這是其他組學所不能相比的[1-2]。

1.1 代謝組學符合整體觀念

基于“天人合一”的思想，古人構建出中醫(yī)特色理論整體觀，內(nèi)涵為人體自身是一個有機的整體，并且與外界環(huán)境構成一個整體。依據(jù)整體觀理論指導臨床要“見微知著”，注重“三因制宜”。而代謝組學所研究的生物體液可以直接反應人體病理生理狀態(tài)，放大基因與蛋白表達的細小變化，從而達到見微知著的目的[3]。同時代謝組學可以比較同種疾病不同人群或相同疾病人群在不同時節(jié)的代謝產(chǎn)物圖譜及其動態(tài)變化，進而研究生物體系代謝網(wǎng)絡的特征性改變，因此，代謝組學的研究更具有系統(tǒng)性、整體性與動態(tài)性，這與中醫(yī)整體觀理論不謀而合[4]。

1.2 代謝組學符合辨證論治

中醫(yī)強調(diào)“視其外應，知其內(nèi)臟，則知所病”，意在說明醫(yī)者透過患者癥狀，可推測其體內(nèi)可能產(chǎn)生的病理生理變化，從而對患者綜合診治。辨證論治便是有效的診療手段。辨證是中醫(yī)根據(jù)望、聞、問、切獲得的資料，分析判斷疾病本質(zhì)的過程。而疾病導致機體生理病理的過程變化，最終均會引起代謝產(chǎn)物發(fā)生相應的改變。所以基于代謝組學，臨床通過對病變患者的代謝產(chǎn)物分析，并與正常人的代謝產(chǎn)物比較，可發(fā)現(xiàn)疾病一定時間內(nèi)代謝產(chǎn)物及代謝軌跡所發(fā)生的改變及變化規(guī)律，摸索疾病發(fā)生的生物標志物，探究機體內(nèi)代謝物表達的終端信息，進而反映并解決中醫(yī)證候所關注的生物體內(nèi)的變化問題，對中醫(yī)證型臨床生物標志物的量化確定、疾病本質(zhì)的闡釋，以及并發(fā)癥的早期預警均有重要意義。這與中醫(yī)的辨證論治有著異曲同工之妙[5]。

2 痛風的發(fā)病機制探討

2013年《高尿酸血癥和痛風治療中國專家共識》中明確指出痛風的生化基礎是高尿酸血癥。目前公認的尿酸產(chǎn)生過多的原因有以下兩點。

2.1 尿酸異常堆積

尿酸增加異常包括內(nèi)源性代謝和外源性食物攝入兩方面，前者占80%，后者占20%。內(nèi)源性代謝路徑是細胞內(nèi)的核酸通過水解成多種核苷酸，三磷酸腺苷是其中一種單核苷酸。三磷酸腺苷在磷酸核糖焦磷酸合成酶（PRPP）的作用下分解為磷酸核糖焦磷酸，再通過磷酸核糖酰胺轉(zhuǎn)移酶分解為磷酸核糖胺，磷酸核糖胺在腺苷琥珀酸裂解酶的作用下可生成次黃嘌呤核苷酸（IMP），繼而通過嘌呤核苷磷酸化酶生成次黃嘌呤，最后通過黃嘌呤氯化酶（XOD）生成尿酸[6]。

當人體內(nèi)的尿酸超過飽和度時，逐漸可激活尿酸鹽結晶，尿酸鹽結晶的啟動、擴大并維持炎癥引發(fā)的關節(jié)疼痛稱為痛風。需要注意的是人體內(nèi)的單核吞噬細胞系統(tǒng)的分化情況決定了尿酸鹽結晶是否會觸發(fā)炎癥反應。在痛風發(fā)作的急性期，未分化的單核細胞可誘發(fā)典型的溶酶體溶解，繼而誘導一系列炎癥因子釋放：腫瘤壞死因子α（TNF-α）、白介素1（IL-1β）、白介素6（IL-6）、白介素8（IL-8）、環(huán)氧化酶2（COX-2）?？梢妴魏思毎诖碳ね达L急性發(fā)作上扮演了核心角色。而上述這些炎癥因子可進一步觸發(fā)中性粒細胞趨化蛋白1（MCP-1）引起中性粒細胞涌入，這是痛風炎癥反應的核心事件，在這個過程中白介素8（IL-8）與中性粒細胞的涌入最為密切，因此中和IL-8或其受體為痛風的治療提供了可能的靶位[7-8]。

外源性食物攝入途徑是食物中的核蛋白在胃酸的作用下分解為核酸及蛋白質(zhì)。其中核酸受胰核酸酶的影響分解為核苷酸，進而再由胰、腸核苷酸酶分解為核苷及磷酸，核苷再由核苷酶分解為堿基和戊糖，堿基中的嘌呤和嘧啶再被分解排出體外。因此食物攝入的嘌呤較少被利用，尿酸的產(chǎn)生大部分還是由于機體自身代謝異常造成。

2.2 尿酸排泄減少

尿酸主要由腎臟排出，腎小管對尿酸的重吸收過多導致尿酸排泄減少，這是高尿酸血癥的主要分子基礎[9]。腎小管對尿酸的重吸收是由不同的轉(zhuǎn)運蛋白完成的，有機陰離子轉(zhuǎn)運體在此過程中起重要作用，具體包括尿酸鹽陰離子交換器（URAT1）、有機陰離子轉(zhuǎn)運器4（OAT4）。

URAT1的基因編碼是SLC22A12，已證實SLC22A12基因與尿酸代謝存在相關性。因為URAT1的轉(zhuǎn)運驅(qū)動力是由腎小管管腔內(nèi)尿酸和有機陰離子交換促成的，所以URAT1與有機陰離子有很高的親和力，也正是在與有機陰離子的交換過程中尿酸重吸收增加。故研究與URAT1有親和力的藥物，減少其與有機陰離子的交換，可減少尿酸的重吸收，這也是目前抗痛風藥物研究的重要靶點及熱點。另外OAT4的基因變異也證實與痛風病關系密切[10]。

3 代謝組學在中醫(yī)防治痛風的研究方向

痛風可屬中醫(yī)痹證范疇，病位在四肢關節(jié)，病因與過食肥膏厚膩密切相關。已有因子分析證實痛風的病理因素以痰濕熱為主，治法以清熱、利濕、化痰為主要，臨床常用方劑有四妙丸、上下通用方、防己黃芪湯、滌痰湯、歸芍痛風飲、虎藤湯等[11-14]。目前中醫(yī)藥相關代謝組學防治痛風的研究主要圍繞中藥提取物對主要生物標志物的干預進行。如任麗等[15]通過應用虎杖提取物對大鼠痛風模型的干預發(fā)現(xiàn)，虎杖提取物能夠降低大鼠血清中尿酸（UA）和黃嘌呤氯化酶（XOD）的水平。吳杲等[16]也發(fā)現(xiàn)虎杖苷對于抑制尿酸基因URAT1具有明顯的濃度依賴性。王璐等[17]研究發(fā)現(xiàn)萆薢總皂苷通過抑制核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3（NALP3）炎性體的裝配與激活，達到抑制炎性細胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-18）的目的，從而起到防治痛風的作用。但是由于痛風診斷及辨證的生物標志物體系仍未完善、動物模型的代謝產(chǎn)物動態(tài)變化仍未完全清楚，中藥提取物的臨床試驗較少，故研究方向的思考是防治的重點。

3.1 痛風中醫(yī)證候生物標志物的建立

代謝組學對中醫(yī)證候的本質(zhì)研究一直為熱點[18]。趙鐵等[19]采用氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用技術對濕熱證痛風患者29例進行代謝組學研究發(fā)現(xiàn)：與正常組相比，濕熱證痛風患者血清中的α-羥基丁酸、磷酸、甘露糖明顯升高，乙醇胺明顯下降。最終得出結論，濕熱證痛風患者的血清生物標志物可能是α-羥基丁酸、磷酸、甘露糖及乙醇胺。汪海校[20]運用核磁共振（NMR）代謝組學方法，對脾虛證痛風患者的糞便樣品進行代謝組學研究，結果發(fā)現(xiàn)丁酸、丙酸、乙醇、谷氨酰胺、?；撬?、葡萄糖、異亮氨酸、亮氨酸、甘氨酸為脾虛型痛風的生物標志物。牛曉曼等[21]運用核磁共振氫譜（1H-NMR）方法，將脾虛證痛風患者和健康人群的糞便上清均進行代謝組學檢測，更進一步發(fā)現(xiàn)對于正常人，痛風脾虛證患者糞便上清中的生物標志物變化特點是丁酸、丙酸、甘氨酸含量減少，乙醇、谷氨酰胺、?；撬?、葡萄糖、異亮氨酸、亮氨酸含量增多。但是痛風的臨床證型可有濕熱痹阻證、寒濕痹阻證、痰瘀痹阻證、肝腎陰虛證之分。因此證候生物標志物的研究應進一步擴大證型范圍，并對動態(tài)變化做出進一步細致的描述[22]。

3.2 痛風動物模型代謝組學的研究深入

目前痛風的動物模型主要有三種類型：痛風急性關節(jié)炎動物模型、痛風性結節(jié)腫動物模型及高尿酸血癥動物模型。朱洪遠等[23]通過應用高效液相色譜（LC/MS）技術，對痛風性關節(jié)炎大鼠模型尿液中的生物標志物進行代謝組學研究，并用主成分分析方法對數(shù)據(jù)進行解析發(fā)現(xiàn)：通過代謝組學研究得到的大鼠代謝軌跡變化能夠很好地反映大鼠痛風性關節(jié)炎的發(fā)生發(fā)展過程，為痛風性關節(jié)炎動物模型的建立提供良好的研究方法。但是由于目前仍不清楚高尿酸血癥患者中尿酸生成過多及排泄減少的比例是多少，而且實際上很多高尿酸血癥的患者并不會發(fā)展成痛風，所以用非靈長類動物模型模擬人類的疾病，并不能成功復制發(fā)病機制，也很難表現(xiàn)出與人相似的表現(xiàn)，因此痛風的動物模型仍是研究重點[24]。尤其對于中醫(yī)研究中的動物模型，既要滿足西醫(yī)診斷，又要滿足中醫(yī)辨證確實還有很長的路要走。近兩年國外有研究表明，樹鼩、家蠶都是未來很有前景的痛風代謝組學研究模型。樹鼩的腦體比是所有動物中最高的（包括人類），且發(fā)病機制與人類接近，用來模擬人類疾病更具有臨床意義。而家蠶的嘌呤代謝最終產(chǎn)物也是尿酸，與人類一樣，所以可以作為痛風藥物的評估模型[25-27]。

3.3 痛風相關中藥提取物臨床研究的完善

中醫(yī)藥治療痛風以“個體化”“靈活多變”為優(yōu)勢特點，但是存在服用不方便、不良反應不清楚、缺少臨床復發(fā)率的觀察、長期療效不明確等缺點。因此中草藥提取物防治痛風的機制研究是未來代謝組學的重點[28]。劉樹民等[29]采用尿酸鈉（MSU）誘導出急性痛風性關節(jié)炎大鼠模型，再通過應用超高液相色譜飛行時間質(zhì)譜儀（UPLC-TOF-MS）結合模式探討穿山龍?zhí)崛∥飳ζ涞拇x組學干預途徑，結果發(fā)現(xiàn)穿山龍?zhí)崛∥锬軌蛴绊戉堰蚀x，大體路徑是通過調(diào)節(jié)嘌呤代謝中的脫氧尿苷（dG）、肌苷、次黃嘌呤、脫氧腺苷酸（dAMP）及磷酸腺苷（AMP）水平，最終達到抑制大鼠體內(nèi)尿酸水平合成的目的。徐嬌[30]通過應用紅外光譜技術（FT-IR）、核磁共振技術（NMR）得到月腺大戟乙醇提取物，并發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)的高劑量（100 mg/kg）能夠改善由氧氰酸鉀建立小鼠高尿酸血癥模型中血清、肝臟的尿酸含量，同時還可能顯著降低肝臟中黃嘌呤氧化酶（XOD）的水平，腎組織切片顯示腎小管上皮細胞結構松散，部分細胞脫落，未見不可逆病變。陳娜[31]通過應用高效液相色譜法對秦皮甲素、延胡索乙素進行含量測定，建立痛風膠囊的質(zhì)量標準，并將秦皮甲素（C15H16O9）、延胡索乙素（C9H8O4）確定為痛風膠囊的質(zhì)量草案。再將該藥干預由次黃嘌呤腹腔注射造成的小鼠高尿酸血癥模型，發(fā)現(xiàn)可以明顯降低血尿酸（UA）水平。Bin Han等[32]應用核磁共振（NMR）技術發(fā)現(xiàn)虎杖60 g、桂枝10 g混合提取獲得的0.7 μg/ml泵提取物對大鼠痛風性關節(jié)炎的關節(jié)腫脹和炎癥細胞浸潤的抑制作用明顯，主要是通過抑制TNF-α、IL-1、NF-κB p65蛋白的表達和滑膜組織實現(xiàn)的。同時還發(fā)現(xiàn)對于尿酸鈉（MSU）引起大鼠痛風的病理生理變化途徑與能量代謝、氨基酸代謝及腸道微生物代謝失調(diào)相關，而虎杖桂枝的泵提取物對于這些代謝紊亂具有保護作用。李貞景[33]運用分光光度法對香椿葉總黃酮提取物含量進行測定，最終發(fā)現(xiàn)乙酸乙酯萃取物能夠抑制黃嘌呤氧化酶（XO）的活性，再應用氯嗪酸鉀造成小鼠高尿酸血癥模型，發(fā)現(xiàn)香椿葉總黃酮提取物能夠降低小鼠體內(nèi)尿酸水平，同時還能使尿酸水平恢復至正常范圍內(nèi)。

實際臨床中痛風患者常以痛風發(fā)作，繼而服用藥物，出現(xiàn)肝腎功能損害，停用藥物，出現(xiàn)痛風再次發(fā)作加重這樣的惡性循環(huán)為表現(xiàn)[34]。所以中藥提取物的臨床規(guī)范研究，毒副作用評價是未來研究方向。使中草藥提取物防治痛風的代謝組學研究更具有系統(tǒng)性、科學性及前瞻性。

隨著核磁共振技術等科技發(fā)展，代謝組學已廣泛用于臨床疾病診斷、分子生理病理學、基因功能組學等多個領域。痛風的發(fā)生是在代謝產(chǎn)物層面的。人體模式識別受體（PRR）的突變，導致炎癥小體（TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8等）的活化和慢性炎癥的增加，是慢性關節(jié)炎的基本病理。所以阻斷PRR信號通路上的靶細胞因子是治療關節(jié)炎的基本途徑，也是慢性風濕免疫系統(tǒng)的治療方向。綜上所述，充分運用代謝組學，可以有效、全面地獲取痛風疾病大量代謝產(chǎn)物信息，從而找出中藥干預更有特異性的生物標志物，為中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究提供新的思路和方法。

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（收稿日期：2017-09-27）