李晓璐 黄光瑞 吴小丽 冯玉音 蒋海旭 霍瑰阳 蔡亚楠 吴建芝 刘清国 贾文睿

针灸对人体的调节作用具有多层次、多环节、多途径、多靶点等特点[1]，其对机体的调控并非是点对点的“一对一”调节，而是会同时对机体的多器官、多系统产生影响。这增加了针灸作用机制研究的难度。且以往通过观察某几种代谢指标的改变以了解针灸调控的作用机理具有一定局限性。近年来代谢组学技术的发展，弥补了上述针灸研究中的不足[2]。代谢组学能够将生物体基因表达和蛋白表达的细微变化在代谢产物上进行放大，强调把机体作为一个完整的系统进行研究，具有整体性和动态性特点，而这恰与针灸的整体性调节相契合[3-5]。应用代谢组学技术有助于突破针灸作用机制研究的局限性，通过核磁共振、气质联用、液质联用等代谢组学技术手段观察针灸干预后生物体代谢产物数量、种类的变化，寻找特异性代谢标志物群并与代谢网络相结合，从而探究针灸干预对生物体代谢方式的影响[6-7]。本文对近十年来代谢组学技术在针灸研究中的应用文献进行归纳总结，从代谢组学技术在经穴效应特异性研究、针灸处方配穴研究、针刺与艾灸治疗机制的差异研究、针灸调节机体代谢相关机制研究中的应用这4个方面，来探讨代谢组学技术在针灸学领域研究中的应用概况，从而为揭示针灸调节机体代谢的作用机制提供科学依据。

1 代谢组学技术在经穴效应特异性研究中的应用

代谢组学技术可以通过观察针刺穴位与非穴、不同经脉穴位或同一经脉不同穴位后机体内代谢产物变化的差异，为经穴效应的特异性研究提供更加直观的科学依据。陈勤等[8-9]利用核磁共振技术发现针刺少阳经特定穴可显著降低偏头痛模型大鼠异常升高的血浆谷氨酸、乳酸水平，而针刺非穴只降低了偏头痛模型大鼠血浆中乳酸水平，提示胆经经穴存在效应特异性。吴巧凤等[10-11]利用代谢组学技术发现针刺阳明经穴主要影响血浆中与能量代谢有关的小分子代谢物以及明显升高健康青年男性尿液代谢物中马尿酸和氧化三甲胺的含量，降低甘氨酸的含量，马尿酸是人和肠道菌群共同的代谢产物，它的含量的改变提示阳明经穴可能通过对机体胃肠道菌群的调节来改善胃肠功能；而委中穴组主要引起了肌酐含量的变化，阳陵泉穴组则主要引起血浆代谢物中大分子物质的变化，该研究证明阳明经经穴与他经穴位相比具有一定的特异性，刺激不同的经穴对体内代谢物的影响也不同。杜冬青等[12]采用隔药灸脐方法治疗原发性痛经患者发现类固醇激素代谢、花生四烯酸代谢发生改变，而灸大横前后没有发现上述变化。因此类固醇激素代谢和花生四烯酸代谢的差异可以证明隔药灸神阙穴与大横穴相比，神阙穴在治疗原发性痛经方面具有效应特异性。

以上论述证明机体的代谢层面能够反应经穴效应的特异性。针刺不同经穴能够调控不同代谢通路从而产生不同的代谢产物，而这些代谢产物就是经穴产生效应特异性的物质基础。代谢组学技术可快速精确地找出经穴的特异性代谢产物及代谢通路，从而为深入揭示经穴效应特异性的原理提供科学依据。

2 代谢组学技术在针灸处方配穴规律研究中的应用

利用代谢组学技术比较穴位配伍后机体代谢物的变化差异，便于研究者掌握针灸处方配穴的作用机制。周丹等[13]利用代谢组学技术观察合募配穴对胃溃疡大鼠血清、尿液代谢物谱的影响，发现与单穴组相比，合募配穴组峰面积有差异的代谢产物数量最多，差异峰也最多，说明合募配穴组的针刺相关代谢产物最多，可认为合募配穴与针刺单穴相比具有明显的特异性。毛森[14]运用代谢组学技术观察俞募配穴法对功能性消化不良大鼠血浆脂类代谢产物的影响，结果显示背俞穴组、募穴组、俞募配穴组大鼠血浆都出现低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白含量降低和N-乙酰糖蛋白含量升高的情况，此外，俞募配穴组大鼠血浆的高密度脂蛋白含量水平还存在显著升高趋势。

根据以上论述可见，穴位配伍对机体代谢产物和通路的影响不仅仅是单个穴位作用的简单相加。穴位配伍治疗疾病常取得较好的临床疗效，这也说明穴位之间存在着协同作用，代谢组学技术在针灸处方配穴研究中的应用可以系统地比较单穴与穴位配伍分别对体内标志性代谢物及代谢通路的影响，从代谢组学角度分析穴位间存在的相互作用机制，深入研究针灸处方配穴对机体代谢的综合调节。

3 代谢组学技术在针刺与艾灸治疗机制差异研究中的应用

《灵枢·官能》云：“针所不为，灸之所宜。”针刺与艾灸在治疗其适应症方面存在差异。钟欢[15]利用代谢组学技术观察艾灸与针刺对生理状态及慢性萎缩性胃炎病理状态下大鼠局部穴区组织代谢的影响，发现在生理状态下针刺主要影响了局部组织的能量代谢、氨基酸代谢、核酸代谢和糖酵解代谢，增加了核苷的分解代谢，促进了蛋白质的合成及对周围神经递质的调控；而艾灸主要影响了局部组织的能量代谢、糖酵解、核酸代谢，在核酸代谢中降低了腺苷的含量，同时还对牛磺酸代谢及胆碱代谢产生了影响。在慢性萎缩性胃炎状态下，针刺主要调节了局部穴区组织神经递质的代谢紊乱状态，艾灸除可以调节局部穴区组织神经递质代谢外，对能量代谢也起到了调节作用，但艾灸对二磷酸腺苷的影响与针刺作用相反，且对氨基酸代谢的影响更为显著。常小荣等[16]分别用艾灸与针刺刺激健康青年的足三里发现，针刺主要干预支链氨基酸代谢、脂肪酸代谢和谷氨酸代谢，艾灸主要干预支链氨基酸代谢、脂肪酸代谢，且艾灸在时效关系上表现更明显，能较针刺更早的达到有益的生物学效应。薛青云[17]发现对于正常大鼠，电针与艾灸干预均可增强其能量代谢，但电针在调节蛋白质代谢中发挥独特作用，电针和艾灸干预的区别主要在于受扰代谢通路的重要性排序不同。

通过以上论述可见，针刺与艾灸调节机体代谢通路的种类及重要性排序的不同是二者作用机制差异的主要原因之一，这可能也是针刺与艾灸疗法适应症存在差异的重要原因。因此在临床施治中，针对不同病症合理地选择针刺或者艾灸作为干预手段对提高疗效至关重要。

4 代谢组学技术在针灸调节机体代谢相关机制研究中的应用

近年来代谢组学技术的引入为针灸作用机制研究提供了新的思路与方法。针灸的作用机制研究是通过分析针灸治疗前后的代谢产物差异，寻找出针灸干预所调控的代谢通路，以点连线，以线带面，从而构建出针灸调控的代谢网络，全面深入地揭示针灸调节机体代谢层面的作用机制。现对代谢组学技术在针灸调节机体代谢功能研究中的应用进行归纳及概述，主要从针灸调节能量代谢、脂类代谢、氨基酸代谢及针灸对多个代谢通路的综合调节4个方面进行归纳。

4.1 针灸调节能量代谢

吴巧凤等[18]发现电针“冲门”“丰隆”“足三里”“梁丘”穴可以升高功能性消化不良患者体内降低的乳酸、脂类、乙酰乙酸含量，证明电针对功能性消化不良患者体内的能量代谢有良性调节作用。杨阳等[19]依据“脾胃-脑相关”理论，运用代谢组学技术研究了足阳明经穴位电针疗法对溃疡性结肠炎大鼠大脑皮层代谢物的影响。结果显示，电针组的乳酸、谷氨酸以及总胆固醇均有所升高，而丙氨酸和低密度脂蛋白含量均有所下降。乳酸可反应脑能量稳态和能源物质的变化，细胞外谷氨酸浓度升高可调节星形胶质细胞对乳酸的释放和葡萄糖的摄取利用，为神经元活动提供能量[20]，由此推测电针足阳明经穴治疗溃疡性结肠炎的作用机制可能与提高大脑能量代谢等有关。刘奇等[21]观察了针刺对小鼠海马葡萄糖、乳酸、丙酮酸等能量底物的影响，发现针刺能显著降低神经元外环境中底物含量，主要包括海马乳酸、葡萄糖和丙酮酸，这三种代谢物含量的降低与增加底物储备、提高细胞响应的底物匹配能力有关，证明针刺可缓解神经元的能量代谢障碍。胡蔚婧[22]发现针刺预处理降低了体内血乳酸的含量，可明显改善机体运动性疲劳，其机理可能是针灸可加快体内乳酸的消除速率，乳酸是运动时机体内引发疲劳的主要物质，其含量降低有助于缓解机体的疲劳状态，针刺后大鼠血尿素氮浓度显著低于未采用针刺干预大鼠，这可能是针灸抗疲劳、提高运动能力的重要作用机制之一[23]。

4.2 针灸调节脂类代谢

SHAO Qinghua[24]发现艾灸能调节高脂血症患者血清中磷脂酰胆碱、鞘磷脂、总胆固醇和甘油三酯的含量，这些物质主要参与甘油磷脂和鞘脂代谢。甘油磷脂和鞘脂代谢异常会破坏脂质代谢平衡，促使高脂血症发病，并且与动脉粥样硬化的发病有关。该研究证明了艾灸可以通过调节脂质代谢以治疗高脂血症。作为血脂代谢的基础物质，高密度脂蛋白含量降低时会引起功能性消化不良大鼠体内血脂代谢异常，造成血管壁上血脂沉积。毛森[14]在研究中发现，俞募配穴法针刺后可升高高密度脂蛋白的含量和降低低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白含量，进而调节血浆脂代谢。

4.3 针灸调节氨基酸代谢

朱青青[25]发现刺血结合药线点灸疗法治疗急性痛风可引起大鼠血清中酪氨酸、蛋氨酸、α-酮戊二酸、β-丙氨酸的含量变化，这些代谢物主要与三羧酸循环，蛋氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸等氨基酸代谢通路有关，说明该疗法可通过调节氨基酸代谢通路来恢复机体的基础代谢稳态，减轻炎症反应。陈大帅[26]在研究中发现功能性便秘患者存在代谢系统紊乱，如血浆中酪氨酸、精氨酸、甘氨酸含量升高，而丙氨酸、苏氨酸、脯氨酸含量降低，针刺天枢穴后可改善这些氨基酸的异常状态，纠正功能性消化不良患者氨基酸代谢系统的紊乱。

4.4 针灸对多个代谢通路的综合调节

SHEN Jiacheng等[27]研究发现电针“足三里”“梁门”穴治疗胃溃疡模型大鼠可逆转其体内谷氨酰胺、酪氨酸、甘油、丙氨酸、肌酸、胆碱、牛磺酸等代谢物的异常状态，其中谷氨酰胺和酪氨酸均为神经递质的前体，电针治疗后其含量在胃溃疡大鼠体内恢复正常，由此证明电针疗法对神经递质代谢具有良性调节作用；甘油、丙氨酸、肌酸主要参与能量代谢，胆碱和牛磺酸与细胞膜电位稳定、信号调节以及调节细胞渗透压有关[28]，其水平恢复正常有利于调节胃溃疡状态下的细胞代谢紊乱。该研究证明电针疗法可通过调节神经递质代谢、能量代谢、细胞代谢等多种途径发挥其治疗作用。唐雅妮[29]在研究中发现电针内关预处理可影响心肌缺血再灌注损伤(Myocardial ischemia reperfusion injury,MIRI)大鼠心肌组织的糖代谢、能量代谢、氨基酸代谢、酮体代谢通路，与模型组相比，电针内关可升高组织中醋酸盐、磷酸胆碱、甘油磷酸胆碱、葡萄糖、肌苷、尼克酰胺含量，降低腺苷一磷酸、琥珀酸、谷氨酰胺、延胡索酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸含量。MIRI大鼠糖酵解受到抑制，为心肌提供能量受限，电针内关预处理可升高葡萄糖含量，缓解心肌细胞受损，改善糖酵解受阻，同时升高尼克酰胺含量。尼克酰胺具有增强心肌细胞抗氧化能力，缓解缺氧导致的ATP减少，从而改善心肌细胞损伤后的坏死和凋亡。同时电针内关预处理促使MIRI大鼠心肌组织中腺苷一磷酸生成减少。以上结果说明电针内关能够缓解MIRI大鼠心肌组织的能量匮乏，对能量代谢通路发挥良性调节作用。于晓晶[30]发现药灸脐法治疗原发性痛经可明显改变羟脯氨酸、亮氨酸、皮质酮、脱氧皮质酮、苯甲酸、二氢神经鞘氨醇等代谢产物的含量水平，这些代谢物主要与体内类固醇激素、一氧化氮、神经递质代谢及氨基酸代谢等代谢通路有关。杜小正[31]研究发现平补平泻、捻转补法以及热补针法三种针刺方法可调节类风湿关节炎模型家兔体内的亮氨酸代谢、嘌呤代谢、色氨酸代谢通路。热补针法治疗类风湿关节炎寒证家兔后血清中α-酮戊二酸、柠檬酸、琥珀酸、葡萄糖、纤维糖等代谢物含量变化显著，由此可推测热补针法主要通过特异性调节三羧酸循环和糖代谢发挥治疗作用[32]。现代研究表明，机体的衰老主要与脂类代谢、糖类代谢及氨基酸代谢有关[33-34]。Lue Ha等[34]发现艾灸和艾烟均可通过调节三羧酸和不饱和脂肪酸的代谢来改善阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)动物的学习记忆功能。实验中艾烟组神经酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic Acid，DHA)水平显著升高，艾灸组神经酸、花生四烯酸、DHA水平明显升高。证明艾灸和艾烟可促进不饱和脂肪酸的产生以保护神经细胞，改善AD引起的能量代谢紊乱，发挥抗衰老的作用。WU Qiaofeng[35]发现电针“百会”和“涌泉”穴治疗SAMP8小鼠后血乳酸、二甲胺、胆碱和三甲胺N-氧化物水平较治疗前均有所改善，电针对血浆中低分子量代谢物有调节作用，证明电针可通过调节血浆代谢物来改善神经退化和保护大脑。

针灸对多种代谢通路的调节也与疾病代谢紊乱状态有关，主要涉及对糖代谢、脂类代谢、氨基酸代谢、神经递质代谢通路的调节，以上研究以代谢组学为技术手段，从代谢层面证明了针灸对机体的调节具有多环节、多途径、多靶点的特点，通过调控多种代谢通路发挥其整体性调节作用。

5 结语和展望

针灸作为一种具有综合治疗效果的整体疗法，在其干预机体或治疗疾病的过程中会影响到多个靶基因、蛋白质及代谢网络。因此，从代谢组学角度动态分析针灸的作用机制具有重要意义。虽然代谢组学技术在针灸研究中取得了一定的成果，但仍然存在一些值得关注的问题。首先，许多研究只观察了针灸干预前后代谢物含量和种类的变化，而缺乏对针灸调控的具体代谢通路及其相互作用构建的代谢网络的深入研究；其次，缺少代谢组学技术在针刺手法相关研究中的应用；再次，物种差异性导致在动物实验中观察到的代谢产物变化情况与临床患者体内代谢产物变化情况存在不一致的情况[36-37]，并且在临床试验中，受试者受环境、饮食及生活习惯等多种因素的干扰，导致其代谢产物变化波动较大，使得临床代谢组学结果可信度降低；最后，目前代谢组学技术在经穴-脑相关研究中的应用也相对较少。

因此在今后的针刺研究中，首先希望能够增加对代谢通路及代谢模式的研究深度，从代谢通路及模式改变的角度深入探讨针灸对机体代谢的调控机制。将针灸调节的大量靶点代谢产物联系起来，构建代谢产物及通路之间的相关代谢网络，最终寻找到针灸在该代谢网络中的关键靶点及关键作用通路。其次希望研究者能进行不同针刺手法对各个代谢通路影响的比较研究，针对不同疾病代谢通路的异常改变，合理选择最佳针刺手法，为临床治疗疾病提供参考依据；再次希望能够将代谢组学技术与基因组学、转录组学、蛋白组学等技术紧密结合，在海量的代谢产物中抓住关键的生物标志物[1]，使用更多手段对实验结果进行分析验证，明确代谢产物与组织细胞的联系，全面深入地观察针灸对机体基因-蛋白-代谢物的网络化调节；另外，希望加大临床试验的样本量，优化临床试验设计，正确选择生物样本以及代谢组学技术并增加测量次数，保证代谢组学研究结果的可靠性、重现性及科学性，使研究更加贴合临床实际，从而为揭示针灸调节机体代谢相关的作用机制提供科学证据[38-39]。最后，希望能够补充代谢组学技术在“经穴-脑相关”问题研究中的应用，通过观察针灸干预不同经穴后是否存在特异性脑代谢物从而深入揭示“经穴-脑相关”的科学内涵。