細(xì)胞代謝組學(xué)及其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究的應(yīng)用進(jìn)展

何曉莉，施藝瑋，王 輝，戴建英，洪戰(zhàn)英 （1.福建中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院, 福建福州 3501；.海軍軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院, 上海 00433）

隨著人口老齡化進(jìn)程加快，以腦、脊髓結(jié)構(gòu)或功能損傷導(dǎo)致的中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）疾病的發(fā)病率和病死率逐年上升[1]。盡管對(duì)CNS疾病病因的認(rèn)識(shí)已有重大進(jìn)展，但是新藥研發(fā)進(jìn)程依舊進(jìn)展緩慢，主要原因是CNS疾病發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，以及在藥物研發(fā)階段缺少可靠有效的評(píng)價(jià)手段[2]。隨著系統(tǒng)生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，1999年Nicholson等[3]提出的代謝組學(xué)通過(guò)研究生物體受到外界刺激或基因缺陷所導(dǎo)致的代謝終產(chǎn)物的變化情況，為研究疾病的發(fā)病機(jī)制和藥物療效評(píng)估提供了一種新手段。來(lái)源于患者或疾病動(dòng)物模型的生物體樣本，如血液、尿液、組織提取液等的代謝組學(xué)研究是目前的主要研究方向，但是實(shí)驗(yàn)研究需要大量樣本數(shù)據(jù)支持，且受到倫理以及生物體內(nèi)外混雜因素的影響，具有一定的局限性。細(xì)胞是構(gòu)成生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，體外細(xì)胞模型可建立單一癥狀的疾病模型、具有可控性強(qiáng)、有利于進(jìn)行大規(guī)模藥物篩選等特點(diǎn)而備受研究人員青睞。細(xì)胞代謝組學(xué)是以細(xì)胞為研究對(duì)象，通過(guò)現(xiàn)代分析方法監(jiān)測(cè)細(xì)胞反應(yīng)及藥物作用于細(xì)胞后的代謝變化，在探尋CNS疾病的病理生理機(jī)制及治療干預(yù)效果中展現(xiàn)出巨大潛力[4]。本文擬從細(xì)胞代謝組學(xué)的研究流程及其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期為從細(xì)胞層面探索中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)病機(jī)制和新藥研發(fā)提供參考。

1 細(xì)胞代謝組學(xué)概述

細(xì)胞代謝組學(xué)通過(guò)現(xiàn)代分析方法對(duì)細(xì)胞新陳代謝后產(chǎn)生的差異代謝物進(jìn)行定性、定量研究。介于細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外代謝之間的密切關(guān)系，完整的細(xì)胞代謝組學(xué)研究包括細(xì)胞內(nèi)指紋(細(xì)胞內(nèi)所有代謝物)和細(xì)胞外足跡(細(xì)胞外介質(zhì)所有代謝物)兩部分[5]，其主要流程為細(xì)胞培養(yǎng)、樣品前處理、分析檢測(cè)、代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理（圖1）。

1.1 細(xì)胞培養(yǎng)及樣品前處理

細(xì)胞類型和培養(yǎng)方法的選擇對(duì)模擬疾病狀態(tài)和深入了解疾病的代謝框架至關(guān)重要。來(lái)源于生物體的原代細(xì)胞是疾病研究的理想細(xì)胞模型，但其壽命有限，縱向研究具有一定挑戰(zhàn)性。因此，能夠快速分裂的癌細(xì)胞和永生化細(xì)胞被廣泛用于體外模型的構(gòu)建中。有研究表明，體外和體內(nèi)細(xì)胞培養(yǎng)條件不同易導(dǎo)致細(xì)胞特性的改變[7]。為了能更準(zhǔn)確地模擬體內(nèi)微環(huán)境，自20世紀(jì)初建立以來(lái)，改進(jìn)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的嘗試從未停止，如在二維單層培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，研發(fā)出三維培養(yǎng)技術(shù)、旋轉(zhuǎn)式細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)、多細(xì)胞共培養(yǎng)等培養(yǎng)模式，更加貼近細(xì)胞在生物體的生存環(huán)境[8-10]。

提取目標(biāo)代謝物是細(xì)胞代謝組學(xué)分析的關(guān)鍵步驟。一些代謝物在樣品前處理過(guò)程中受到干燥-重構(gòu)的影響易產(chǎn)生損失或變異，因而優(yōu)化樣品前處理方法、建立細(xì)胞代謝組學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化分析流程顯得尤為重要[11]。Wilkins等[12]比較胰蛋白酶消化、刮刀刮取、-80 ℃甲醇淬滅以及-80 ℃甲醇淬滅后去除甲醇這4種常用的細(xì)胞代謝物提取方法，結(jié)果顯示，-80 ℃甲醇快速淬滅得到的細(xì)胞代謝物穩(wěn)定性和富集程度較好，且樣品在-80 ℃甲醇條件下可以儲(chǔ)存長(zhǎng)達(dá)1個(gè)月而沒(méi)有明顯的代謝物降解。Ser等[13]發(fā)現(xiàn)溫度和添加劑對(duì)細(xì)胞代謝物的影響很小，而使用磷酸鹽緩沖溶液或水洗滌樣品對(duì)代謝物影響較大，并提出用冷甲醇提取且不經(jīng)任何洗滌可以滿足絕大多數(shù)代謝物的提取。隨著質(zhì)譜等檢測(cè)儀器的不斷開(kāi)發(fā)和進(jìn)步，不經(jīng)任何前處理將采集到的細(xì)胞代謝物直接進(jìn)樣分析也成為了可能[14]。

1.2 分析檢測(cè)方法

核磁共振波譜法（NMR）和質(zhì)譜法（MS）是細(xì)胞代謝組學(xué)研究的常用分析方法。NMR可追蹤代謝物流動(dòng)來(lái)識(shí)別活躍的代謝途徑、測(cè)量代謝通量或相應(yīng)的示蹤劑代謝變化，所需樣品量少，具有出色的重現(xiàn)性、定量以及鑒定未知代謝物的能力。Saborano等[15]提出一種基于NMR法的哺乳動(dòng)物細(xì)胞系和原代細(xì)胞系代謝研究框架，可用于糖酵解、戊糖磷酸循環(huán)等多種代謝途徑分析。具體工作流程為將含有13C或15N標(biāo)記的前體物質(zhì)引入細(xì)胞培養(yǎng)基中培養(yǎng)細(xì)胞，使用甲醇-氯仿-水提取代謝物，通過(guò)異核單量子相干譜（HSQC）、二維NOE譜（NOESY）等技術(shù)采集帶標(biāo)記代謝物的光譜信息，探尋細(xì)胞系中健康和疾病狀態(tài)的代謝差異。然而，NMR相對(duì)較低的靈敏度使其無(wú)法測(cè)量低豐度的代謝物。越來(lái)越多新型NMR方法包括多維NMR技術(shù)、快速脈沖NMR技術(shù)、核磁共振顯微技術(shù)等也逐漸應(yīng)用于細(xì)胞代謝組學(xué)研究，為生物標(biāo)志物的尋找提供了有力手段。

MS的優(yōu)勢(shì)在于其靈敏度高、覆蓋面廣、可與多種色譜技術(shù)聯(lián)用實(shí)現(xiàn)代謝物的有效分離。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS）可用于氨基酸、核苷酸和脂肪酸等揮發(fā)性代謝物的分析，具有較強(qiáng)的針對(duì)性。為簡(jiǎn)化樣品制備過(guò)程中對(duì)揮發(fā)性代謝物的衍生化步驟，Araujo等[16]優(yōu)化了一種基于頂空固相微萃?。℉S-SPME）結(jié)合GC-MS方法，通過(guò)纖維涂層對(duì)細(xì)胞外代謝物中揮發(fā)性組分萃取后直接進(jìn)樣分析，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)揮發(fā)性有機(jī)物的代謝過(guò)程。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(LC-MS)包括反相液相色譜（RPLC）和親水作用液相色譜（HILIC）與MS的聯(lián)用，其中RPLC總體上表現(xiàn)出比HILIC更好的適用性和重復(fù)性，被廣泛應(yīng)用于細(xì)胞代謝物的分析中，尤其適用于非極性和弱極性代謝物，而HILIC對(duì)親水性、極性和離子性代謝物如糖、氨基酸和核酸有更好的分離效果[17]。Sun等[18]采用UHPLC-QQQ/MS法對(duì)細(xì)胞外代謝物進(jìn)行分析，液相分離條件的優(yōu)化分別考察了7根反相UHPLC柱和5根HILIC柱，以峰面積、半峰寬、拖尾因子、峰面積CV（%）、保留時(shí)間及其SD值共6個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)分離效果，最終選擇了其中的1根反相UHPLC柱和流動(dòng)相，單次檢測(cè)時(shí)間僅17 min，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)檢測(cè)氨基酸、糖類等93種代謝物，為開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞代謝物水平變化提供了可能性。

考慮到細(xì)胞間存在異質(zhì)性，為獲得更加豐富的細(xì)胞代謝物信息，現(xiàn)代生命科學(xué)研究將目光投向了單個(gè)細(xì)胞。微流控芯片可以在與細(xì)胞大小相當(dāng)?shù)奈⑼ǖ纼?nèi)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)、樣品制備、分離檢測(cè)等一系列操作，是單細(xì)胞代謝組學(xué)分析的重要技術(shù)平臺(tái)[19]，相比于LC-MS，微流控芯片質(zhì)譜法操作簡(jiǎn)單，可直接進(jìn)樣分析，但存在選擇性差和離子抑制等問(wèn)題，Xu等[20]將微流控芯片與納米電噴霧電離質(zhì)譜相聯(lián)用，通過(guò)對(duì)金納米顆粒進(jìn)行特異性標(biāo)記，大大提高單細(xì)胞水平內(nèi)源代謝物檢測(cè)的靈敏度和兼容性。得益于質(zhì)譜成像儀器的快速發(fā)展，空間分辨代謝組學(xué)技術(shù)可以對(duì)目標(biāo)代謝物在細(xì)胞中的分布進(jìn)行定位，提供多維度代謝組學(xué)信息，是目前單細(xì)胞代謝組學(xué)研究的強(qiáng)有力工具[21]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

代謝物的存在和濃度變化可以直接體現(xiàn)細(xì)胞對(duì)周圍化學(xué)和物理微環(huán)境的反應(yīng)，具有高度動(dòng)態(tài)性和未知性，龐大的數(shù)據(jù)集使得細(xì)胞代謝組學(xué)的數(shù)據(jù)分析和解釋需借助生物信息學(xué)[22]?；赗、Python、C/C++ 等編程語(yǔ)言的代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理的軟件資源有很多，但是尚未研發(fā)出通用的數(shù)據(jù)處理軟件，需要用戶根據(jù)分析目的對(duì)多種軟件程序整合后優(yōu)化使用[23]。Zhou等[24]在IP4M代謝組學(xué)數(shù)據(jù)分析集成平臺(tái)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出IMAP集成代謝組學(xué)分析平臺(tái)，不僅可以實(shí)現(xiàn)一站式完整的代謝組數(shù)據(jù)分析，而且有多種可供選擇的分析方法和工作流程，可用于建立和驗(yàn)證預(yù)測(cè)模型以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和分析，適用于批量或有特殊要求的數(shù)據(jù)分析。孫海濤等[25]提出了一種基于開(kāi)源軟件Mzmine和譜峰預(yù)識(shí)別算法，多個(gè)計(jì)算資源并行的云計(jì)算代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理方法，所提出的并行數(shù)據(jù)處理方法與單計(jì)算節(jié)點(diǎn)相比，計(jì)算速度得到顯著提升且大大降低了研究費(fèi)用，可滿足海量代謝組學(xué)的數(shù)據(jù)處理需求。

2 細(xì)胞代謝組學(xué)在CNS疾病研究中的應(yīng)用

CNS疾病影響著全球數(shù)百萬(wàn)患者的生命健康，其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，涉及神經(jīng)細(xì)胞凋亡、神經(jīng)炎癥、氧化應(yīng)激、興奮性損傷等多種病理特征，給疾病的早期診斷和預(yù)后評(píng)估帶來(lái)了很大的困難。構(gòu)建單一病理狀態(tài)的體外細(xì)胞模型，可以進(jìn)行大規(guī)模的靶向研究和藥物篩選，大大縮短了新藥研發(fā)時(shí)間[26]。盡管已有各種類型的CNS疾病體外細(xì)胞模型，但其中只有少數(shù)被用于代謝組學(xué)研究。隨著細(xì)胞代謝組學(xué)在探索CNS疾病發(fā)病機(jī)制以及藥物作用特點(diǎn)中的作用日益突出，越來(lái)越多潛在的生物標(biāo)志物被發(fā)現(xiàn)。表1歸納了2015年以來(lái)有關(guān)細(xì)胞代謝組學(xué)在CNS疾病研究的一些應(yīng)用實(shí)例，包括常見(jiàn)CNS疾病相應(yīng)的細(xì)胞模型構(gòu)建、細(xì)胞代謝組學(xué)分析手段、差異代謝物篩選、通路分析及藥物干預(yù)結(jié)果等。

表1 細(xì)胞代謝組學(xué)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病藥物研究中的應(yīng)用

2.1 阿爾茨海默病

阿爾茨海默?。ˋD）是一種常見(jiàn)于老年人的神經(jīng)退行性疾病，臨床表現(xiàn)為記憶力減退、認(rèn)知和交流功能障礙[40]。常用的AD細(xì)胞模型有：β淀粉樣蛋白（Aβ）誘導(dǎo)神經(jīng)毒性模型、Tau蛋白異常磷酸化模型、氧化應(yīng)激模型和基因轉(zhuǎn)染模型[41]。Aβ聚集沉積易使細(xì)胞產(chǎn)生突觸受損、線粒體功能障礙以及促進(jìn)Tau蛋白病理化，當(dāng)前AD防治的研究熱點(diǎn)也集中于Aβ[42]。Aβ是由淀粉樣前體蛋白(APP)經(jīng)分泌酶水解產(chǎn)生，APP的異常突變與AD的發(fā)展密切相關(guān)，Xiong等[43]對(duì)APP過(guò)表達(dá)的轉(zhuǎn)基因(N2a/APP695swe)細(xì)胞用作AD體外模型的可行性進(jìn)行驗(yàn)證，并將其應(yīng)用于纈氨霉素改善AD的作用機(jī)制研究，GC-MS結(jié)果顯示，纈氨霉素作用N2a/APP695 swe細(xì)胞3 h后Aβ1～42和Aβ1～40水平降低，此時(shí)，三磷酸腺苷(ATP)水平和檸檬酸、蘋(píng)果酸、丙酮酸等ATP相關(guān)代謝產(chǎn)物顯著增加。但是6～12 h其ATP代謝產(chǎn)物卻呈現(xiàn)水平下降趨勢(shì)，提示纈氨霉素的作用時(shí)間應(yīng)加以控制，才能有效促進(jìn)ATP產(chǎn)生，起到改善AD的作用。有研究指出載脂蛋白E（APOE）不同亞型攜帶者患AD的風(fēng)險(xiǎn)不盡相同，可能與影響大腦葡萄糖攝取有關(guān)。為了解構(gòu)成APOE相關(guān)遺傳風(fēng)險(xiǎn)的分子機(jī)制，Williams等[44]采用穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)探究APOE中3種亞型基因產(chǎn)生的星形膠質(zhì)細(xì)胞葡萄糖代謝差異，結(jié)果顯示，相較于E2和E3，受E4影響的星形膠質(zhì)細(xì)胞葡萄糖攝取受損，相應(yīng)的糖代謝、三羧酸循環(huán)以及戊糖磷酸途徑發(fā)生變化，谷胱甘肽合成增加，詳見(jiàn)圖2所示。與人類APOE表達(dá)E4基因的小鼠模型的研究結(jié)果相印證[45]，證實(shí)了AD發(fā)病與遺傳基因的相關(guān)性。為深入了解E4和代謝損傷對(duì)大腦影響的生物學(xué)基礎(chǔ)，進(jìn)一步闡明AD的發(fā)病機(jī)制提供了科學(xué)依據(jù)。

圖2 不同亞型的載脂蛋白E對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞葡萄糖代謝的影響[44]

2.2 帕金森病

帕金森?。≒D）為第二大中樞神經(jīng)退行性疾病，患者常出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)遲緩、靜止性震顫和強(qiáng)直等癥狀。PD 是一種由遺傳、環(huán)境和生活方式等多因素共同作用的疾病，其病理特征表現(xiàn)為黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元損傷丟失和α-突觸核蛋白聚集[46]。神經(jīng)毒素如百草枯、6-羥基多巴胺(6-OHDA)、1-甲基-4-苯基-四氫吡啶離子（MPP+）可誘導(dǎo)細(xì)胞多巴胺能神經(jīng)元變性死亡，從而產(chǎn)生類似帕金森的病理特征，所建立的細(xì)胞模型可操作性強(qiáng)、重復(fù)性好，是目前最常用的PD細(xì)胞造模方法。Lei等[47]采用NMR與直接輸注電噴霧電離質(zhì)譜（DI-ESI-MS）聯(lián)用的代謝組學(xué)方法探究百草枯誘導(dǎo)SH-SY5Y細(xì)胞產(chǎn)生的代謝譜變化，結(jié)果顯示，磷酸戊糖途徑中6-磷酸葡萄糖、6-磷酸果糖等代謝物增加，糖酵解與TCA 循環(huán)受到抑制。Xicoy等[48]運(yùn)用LC-MS法研究6-OHDA誘導(dǎo)的SH-SY5Y細(xì)胞的脂類代謝變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)除了磷脂酰絲氨酸水平降低外，磷脂酰膽堿、磷脂酰甘油、磷脂酰肌醇和膽固醇水平變化情況均與PD患者血漿代謝組學(xué)結(jié)果相同[49]。進(jìn)一步探究降膽固醇他汀類藥物對(duì)該P(yáng)D模型的神經(jīng)保護(hù)作用，發(fā)現(xiàn)他汀類藥物未展現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)作用，反而是低劑量的膽固醇使SH-SY5Y細(xì)胞免受6-OHDA毒性，提示該細(xì)胞模型不適用于膽固醇參與的PD發(fā)生發(fā)展機(jī)制的研究。星形膠質(zhì)細(xì)胞是人腦中含量最豐富的細(xì)胞類型，在維持PD患者大腦膽固醇穩(wěn)態(tài)扮演著重要角色[50]。近年來(lái)，星形膠質(zhì)細(xì)胞在PD發(fā)病機(jī)制中作用開(kāi)始被發(fā)現(xiàn)。Sonninen等[51]通過(guò)UPLC-Q-TOF-MS法探究星形膠質(zhì)細(xì)胞

的代謝變化，發(fā)現(xiàn)LRRK2和GBA基因突變的PD星形膠質(zhì)細(xì)胞出現(xiàn)α-突觸核蛋白生成增加、鈣水平升高、溶血磷脂酰乙醇胺等多種氨基酸代謝改變。

2.3 缺血性腦卒中

缺血性腦卒中（IS）是中風(fēng)的一種常見(jiàn)形式，涉及神經(jīng)炎癥、氧化應(yīng)激、興奮性中毒等病理機(jī)制，患病后易導(dǎo)致腦損傷或殘疾，嚴(yán)重者將危及生命，對(duì)人類健康構(gòu)成極大威脅[52]。IS患者因急性血管閉塞所引起的腦組織缺血、缺氧，易使細(xì)胞自由基受損、鈣離子超載、能量代謝紊亂，因此保護(hù)細(xì)胞免受缺氧缺糖的影響，是體外研究IS的思路之一。腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞是IS中損傷最嚴(yán)重的細(xì)胞，韓晨陽(yáng)等[53]采用HPLC法發(fā)現(xiàn)該細(xì)胞在體外缺氧缺糖環(huán)境下產(chǎn)生ATP、二磷酸腺苷(ADP）含量降低，磷酸腺苷(AMP）含量增加等異常能量代謝變化，而這些病理變化與IS造成的細(xì)胞損傷相似。進(jìn)一步探究丁苯酞對(duì)該模型的作用機(jī)制發(fā)現(xiàn)，丁苯酚可以有效調(diào)節(jié)細(xì)胞在氧糖剝離條件下產(chǎn)生的能量紊亂、鈣離子超載。Wang等[54]運(yùn)用GCMS法研究杜仲防治IS的作用，采用缺氧缺糖條件下的腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞造模，發(fā)現(xiàn)杜仲具有促進(jìn)苯丙氨酸代謝，抑制線粒體活性氧產(chǎn)生的作用。上述IS體外細(xì)胞模型的構(gòu)建采用的是物理方法，即將細(xì)胞置于缺糖或缺血培養(yǎng)基與缺氧環(huán)境下培養(yǎng)，對(duì)設(shè)備要求較高，需將連二亞硫酸鈉（Na2S2O4)、氯化鈷(CoCl2)等化學(xué)性缺氧試劑用于IS模型的構(gòu)建。王宇翔[55]在PC12細(xì)胞的無(wú)糖培養(yǎng)基中加入Na2S2O4建立氧糖剝離模型，采用HPLC法探究染料木黃酮對(duì)所構(gòu)建細(xì)胞模型的保護(hù)作用，通過(guò)測(cè)定細(xì)胞神經(jīng)遞質(zhì)類氨基酸隨時(shí)間含量變化情況，發(fā)現(xiàn)染料木黃酮可逆轉(zhuǎn)缺氧缺糖所引起的谷氨酸、天冬氨酸等興奮性氨基酸水平變化，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

2.4 抑郁癥

抑郁癥是一種復(fù)雜的精神障礙疾病，以持續(xù)的心境低落為主要臨床特征。谷氨酸循環(huán)和糖皮質(zhì)激素濃度異常與抑郁癥的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，目前體外實(shí)驗(yàn)主要使用皮質(zhì)酮、谷氨酸誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生神經(jīng)損傷構(gòu)建抑郁癥細(xì)胞模型。Zhang等[56]采用超高效液相色譜結(jié)合四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜法（UPLCQTOF-MS）探究皮質(zhì)酮對(duì)PC12細(xì)胞的細(xì)胞毒性機(jī)制，鑒定出15種潛在生物標(biāo)志物，涉及甘油磷脂代謝、鞘脂代謝、脂肪酸氧化、甘油脂代謝和甾醇脂物在內(nèi)的5種代謝途徑，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究提供了有力支撐。何小燕等[57]運(yùn)用1H-NMR法探究谷氨酸和皮質(zhì)酮誘導(dǎo)下PC12細(xì)胞的代謝差異，結(jié)果顯示兩種刺激方式產(chǎn)生的代謝物不同，但影響的代謝通路卻無(wú)顯著差別，提示將差異代謝物與其代謝通路結(jié)合分析的重要性。中醫(yī)藥具有多層次、多靶點(diǎn)的整體調(diào)控作用，在防治抑郁癥方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。但由于相關(guān)中醫(yī)學(xué)證候模型的缺乏，在一定程度上制約了中醫(yī)藥防治抑郁癥的進(jìn)一步發(fā)展。付爽等[58]使用含10%肝郁脾虛證的血清誘導(dǎo)肝癌HepG2細(xì)胞構(gòu)建抑郁癥證候模型，對(duì)所建立的抑郁癥肝郁脾虛證細(xì)胞模型與肝郁脾虛證血清進(jìn)行代謝組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)了溶血磷脂酰膽堿、卵磷脂、甘油磷酰膽堿等19個(gè)相同的代謝差異物，涉及9條代謝通路，該證候細(xì)胞模型的建立為中醫(yī)藥辯證治療的科學(xué)性和有效性提供了依據(jù)。

3 小結(jié)與展望

細(xì)胞代謝組學(xué)通過(guò)“細(xì)胞模型-生物標(biāo)志物-疾病機(jī)制/作用功效”的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)細(xì)胞代謝產(chǎn)物進(jìn)行分析，從細(xì)胞水平認(rèn)識(shí)疾病，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的防治打開(kāi)一扇新的大門。但是仍面臨著一些挑戰(zhàn)：①理想的細(xì)胞模型應(yīng)該與相應(yīng)疾病有高度的相似性、可重復(fù)性和可操作性，但是疾病的發(fā)生發(fā)展往往與多個(gè)細(xì)胞相關(guān)，因此需要在確保研究結(jié)果可靠的基礎(chǔ)上選擇合適的細(xì)胞造模方法。②細(xì)胞代謝物豐富但是含量少，雖然使用液氮或低溫有機(jī)溶劑對(duì)細(xì)胞進(jìn)行萃取可以最大程度上減少代謝物的損失，但是不同細(xì)胞模型所采用的前處理方法不盡相同，目前尚未有標(biāo)準(zhǔn)化前處理流程可以適用所有細(xì)胞代謝物的提取分析。③細(xì)胞代謝組學(xué)的分析對(duì)象是相對(duì)分子質(zhì)量小于1 000的代謝物，需要不斷更新、優(yōu)化高通量和高分辨率的分析儀器，提高代謝物的檢測(cè)靈敏度，以獲取更多的細(xì)胞代謝物數(shù)據(jù)。④細(xì)胞代謝組學(xué)隸屬于體外研究的范疇，與生物體復(fù)雜的代謝變化存在著一定的差異，為提高研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，未來(lái)細(xì)胞代謝組學(xué)的研究方向需整合多組學(xué)和多學(xué)科的信息，以期更加全面的了解CNS病理機(jī)制，獲取疾病相關(guān)生物標(biāo)志物信息，進(jìn)一步評(píng)價(jià)藥物的藥效，從而為CNS疾病的新藥研發(fā)提供參考依據(jù)[59-60]。相信隨著更多細(xì)胞模型的構(gòu)建以及分析技術(shù)的不斷發(fā)展，細(xì)胞代謝組學(xué)在CNS疾病研究中將會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景。