代谢组学用于消化道疾病诊断的研究进展

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(1 南京中医药大学2011级硕士研究生，江苏 南京 210046； 2 苏州市中医医院)

代谢组学用于消化道疾病诊断的研究进展

张哲华1,葛惠男2

(1 南京中医药大学2011级硕士研究生，江苏 南京 210046； 2 苏州市中医医院)

近年来代谢组学技术已逐渐应用于各种生物医学的研究,一些研究人员通过研究代谢物谱来帮助诊断消化道疾病。本文就目前代谢组学用于诊断消化道疾病(包括西医诊断与中医诊断两方面)的研究进展作一综述，并对代谢组学未来临床运用中可能面临的机遇与问题进行了分析。

代谢组学；诊断；消化系统疾病；综述

代谢组学是通过考察生物体系受刺激或扰动前后(如将某个特定的基因变异或环境变化)代谢产物图谱及其动态变化研究生物体系代谢网络的一种技术[1-2]。代谢组学以动物的体液和组织为研究对象，研究生物体对病理生理刺激或基因修饰产生的代谢物质质和量的动态变化，关注的对象是相对分子质量在106以下的小分子化合物[3]。目前代谢组学技术已逐渐应用于各种生物医学的研究，主要包括以下四个方面:药物的研发，疾病的研究，植物代谢组学，微生物代谢组学。代谢组学最广泛的应用是发现与疾病诊断、治疗相关的代谢标记物，通过代谢物谱分析得到的相关标志物是疾病分型、诊断、治疗的基础[4]。近年来一些研究人员通过研究代谢物谱来帮助诊断消化道疾病，本文就代谢组学用于诊断消化道疾病的研究进展作一综述。

1 西医疾病研究

1.1胃肠道肿瘤诊断

全球每年新发胃癌病人100余万，中国占42%，死亡约80万，中国占35%，我国是胃癌发病率和死亡率最高的国家之一。在消化系统恶性肿瘤死亡病例中，约半数死于胃癌。胃肠道肿瘤早期病人多无典型症状，而其疗效与病期、诊治方法及手段密切相关，但目前对早期胃肠道肿瘤缺乏敏感性和特异性检查指标。通过代谢组学研究平台，张月宁等[5]对2004年8月—2008年3月在北京大学第三医院行胃镜检查病人进行研究显示，高效液相色谱法检测胃液固有荧光用于诊断早期胃癌具有较高的敏感性和特异性。罗福文等[6]通过新型全二维微柱液相色谱-质谱分离平台，分析人胃癌组织与正常组织提取蛋白质信息，找出了胃癌与正常胃组织之间可能的差异蛋白质。郑民华等[7]通过探讨尿核苷对结直肠癌的诊断价值及与结直肠癌病理特征的关系，得出尿液核苷对结直肠癌具有早期诊断价值的结论。

1.2溃疡性结肠炎的诊断

溃疡性结肠炎临床表现为腹痛腹泻、黏液血便，诊断需行肠镜及病理检查，但病人往往因害怕肠镜而延误诊断，临床缺乏早期诊断检测。努尔比亚·吾布力等[8]应用代谢组学研究技术探讨大鼠溃疡性结肠炎相关的小分子标志物，发现亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、丙酮酸可能可以作为溃疡性结肠炎早期诊断的分子标志物。

1.3肝脏疾病诊断

肝细胞肝癌是最常见的消化系统恶性肿瘤之一，严重威胁人们的生命及健康。肝硬化是引起肝癌的主要原因之一，在肝癌早期，临床往往没有明显的特异性症状，部分病人有右上腹不适、腹胀、乏力等，易与肝硬化症状相混。代谢组学为诊断肝癌、肝硬化提供了新的思路，陈坛车舟等[9]应用高效毛细管电泳法(HPCE)分别检测30例正常人、21例未发生转移的肝细胞肝癌病人、21例肝硬化病人、10例肝良性肿瘤病人尿中5-甲基尿苷、次黄嘌呤核苷、N4-乙酰胞苷、黄嘌呤核苷四种修饰核苷的水平，结果显示，尿中修饰核苷检测对肝细胞肝癌的诊断有一定意义，四种修饰核苷含量对鉴别肝脏良恶性肿瘤也有一定临床意义。邵雪[10]采用超高效液相色谱质谱联用技术鉴别肝癌和肝硬化病人，结果显示，代谢轮廓分析对于鉴别肝硬化和肝癌病人有100%的灵敏度和特异度。

1.4胰腺疾病的诊断

重症急性胰腺炎(SAP)属于急性胰腺炎的特殊类型，是一种病情险恶、并发症多、病死率较高的急腹症，占整个急性胰腺炎的10%～20%。江来等[11]应用核磁共振代谢组学技术研究SAP大鼠全身代谢状况，结果显示，采用代谢物信息构建的SAP诊断模型，其诊断灵敏度为(98.1±1.9)%,特异度为(97.9±1.1)%。

2 中医证候研究

2.1脾气虚证

脾气虚证主因脾气不足，运化失职而出现以食少、腹胀、大便溏泻、神疲肢倦、舌淡苔白、脉缓弱等为常见症的证候。战丽彬等[12]通过分析正常对照组、代谢综合征组和脾气虚证代谢综合征组血浆小分子代谢组成分显示，脾气虚证代谢综合征组呈现出不同于正常对照组、代谢综合征组的代谢图谱；有3 种化合物可能为脾气虚证代谢综合征的潜在标志物。郑丽红[13]研究慢性胃炎、消化性溃疡病等脾气虚证病人唾液的代谢特征，结果显示，脾气虚证、湿热蕴脾证唾液中的代谢网络与正常人存在明显的差异。研究表明，代谢组学技术可为脾胃病证候研究提供更广阔的思路和方法，其初步

研究提示同一证型在不同疾病中有着客观的共性特征，为探寻中医药治疗相关证型的作用靶点提供了科学依据。

2.2肝郁脾虚证

肝郁脾虚证是指因肝失疏泄、脾失健运而表现以胸胁胀痛、腹胀、便溏等为主症的证候，又称肝脾不和证。罗和古等[14]研究慢性束缚应激大鼠(肝郁脾虚模型)的血浆代谢表型改变，结果显示各组大鼠血浆1H NMR代谢谱之间存在差异，而且可能从代谢组学分析中找出特异的标志性代谢产物，阐释中医证候的生物学本质。陈家旭教授认为代谢组学分析是一种有良好发展前景的中医证候学研究方法。

2.3肝气郁证

肝气郁证主因肝气郁结而导致情怀抑郁、胸闷嗳气、胁肋胀痛、痛无定处、舌苔薄腻、脉弦等表现。徐舒等[15]建立并验证肝郁证大鼠模型，在此基础上运用代谢组学的方法研究肝郁证代谢组学特征及生物标志物，结果显示，肝郁证模型与对照组大鼠血清代谢组分存在明显差异，这些差异小分子物质构成肝郁证的代谢标志物群，成为肝郁证代谢水平的物质基础，有助于阐释肝郁证的本质。王伟明等[16]探讨肝气郁结证对大鼠体内尿液小分子内源性代谢物的影响，结果显示，运用代谢组学尿液研究方法可以成功区分肝气郁结证模型组与正常组大鼠的尿液，认为尿液代谢组学的变化可以反映大鼠的生理病理基础，阐述肝气郁结证的生物学本质。

2.4气虚血瘀证

气虚血瘀证由于气虚运血无力、血行瘀滞而导致面色淡白而晦暗，身倦乏力，少气懒言，局部疼痛如刺，痛处不移，舌淡紫或有紫斑，脉沉涩等表现。有研究用基于核磁共振氢谱的组学分析方法研究气虚血瘀证大鼠尿液的组成变化，结果显示，病变大鼠尿液中甲酸、肌氨酸酐、α-酮戊二酸、柠檬酸、牛磺酸、氧化三甲胺、琥珀酸、马尿酸等成分的含量与正常大鼠相比较发生了变化，为进一步提示气虚血瘀证的产生机制和治疗提供了证据。

3 总结与展望

代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后兴起的系统生物学的一个新的分支，与转录组学和蛋白质组学等其他组学相比，代谢组学具有以下优点：①基因和蛋白表达的微小变化会在代谢物水平得到放大；②代谢组学的研究不需进行全基因组测序或建立大量表达序列标签的数据库；③代谢物的种类远少于基因和蛋白的数目；④生物体液的代谢物分析可反映机体系统的生理和病理状态[4]。目前,代谢组学在消化道疾病诊断的研究中仍处于起步阶段，今后的研究可以从以下方面深入：①目前代谢组学的研究主要集中在胃肠道肿瘤和肝脏、胰腺疾病，今后可通过扩大研究范围，来丰富完善其在消化系统疾病诊断中的应用；②目前针对消化道疾病诊断后治疗的研究仍较少，该研究可以为临床治疗效果提供可能的验证，从而更好地指导临床诊断治疗；③目前中医证候的代谢组学研究主要针对脾气虚证[12-13]、肝郁脾虚证[14]、肝气郁证[15-16]、气虚血瘀证、心血瘀阻证[17]，但这些研究大多局限于动物模型，在今后的研究中，可以通过对临床病人证候的代谢组学研究，尝试揭示祖国医学“证”的本质，更好指导临床疾病的诊断，并使现代医学与祖国医学在病证的本质认识上达到一致，寻找中西医结合的新的位点。对于中医的辨证论治，代谢组学具有广阔的前景。

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(本文编辑 马伟平)

2013-10-17；

2014-03-19

苏州市科技计划项目(SYS201366)

张哲华(1987-)，男，硕士研究生。

葛惠男(1959-),男，主任中医师，硕士生导师。

R57;R446

A

1008-0341(2014)03-0279-02