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冠心病(coronary heart disease，CHD)是全世界首位死亡原因，2013年全球疾病负担研究估计，每年因冠状动脉疾病死亡的人数达814万人，占全球死亡人数的16.8%[1]。因此，进一步明确CHD的发病机制及预防治疗措施非常必要。既往研究发现，CHD的发生、发展与机体在代谢过程中引起的体液和组织中代谢产物的变异及表达异常有关，代谢异常是CHD的特征[2]。继基因组学、蛋白质组学之后兴起发展的代谢组学，主要致力于研究机体内源性代谢产物的变化规律[3-4]，其研究理念与中医理论相合，目前在CHD研究过程中应用较多。CHD属于中医学“胸痹”范畴，临床上常见辨证分型为心血瘀阻证、气滞心胸证、痰浊闭阻证、寒凝心脉证、气阴两虚证、心肾阴虚证、心肾阳虚证。在诊疗过程中，理法方药是否合适，是以辨证为前提，并取决于辨证的准确性，而证候客观化问题一直是一个研究难题，随着代谢组学技术的兴起和完善，其在CHD早期诊断及中医辨证分型等方面取得了一些进展，本研究就代谢组学在CHD中医辨证研究中的应用综述如下。

1 代谢组学概述

代谢组学概念由Nicholson工作组于1999年率先提出[5]，是继基因组学和蛋白质组学之后发展起来的一种研究生物系统的组学方法，研究的是生物整体、系统或器官受内外因素的影响后内源性代谢物质的变化规律及其代谢途径的科学[6]。其主要工作为采集、预处理、量化、分析和编录生物体内源性代谢物质及代谢通路。

2 代谢组学与中医证候研究的相关性

代谢组学强调把人体作为完整的系统来研究，从代谢网络终端的整体角度探索生物体液、组织中内源性代谢产物的变化，同时观察在疾病和药物作用下人体代谢网络的变化规律[7-8]，这与中医学的整体观不谋而合。代谢组学的研究对象是生命个体对外源性物质的刺激、环境变化或遗传修饰所做出的所有代谢应答和动态变化过程[9]。而中医的证候是机体在疾病发生、发展过程中某一阶段的病理概括，并随着病程发展而发生相应的变化，两者的研究均具有动态性特点。代谢组学既重视共性又注重个体差异，契合中医证候辨证论治的思维模式特点，代谢组学与中医证候研究相结合可进一步提升从整体水平评价中医证候本质的客观化。

3 代谢组学在CHD中医临床辨证分型研究中的应用

目前，国内有多项研究采用核磁共振技术(NMR)、气相色谱与质谱共用技术(GC/MS)、液相色谱与质谱共用技术(LC/MS)对CHD中医临床证候潜在生物标记物进行全面定量、定性分析[10]。

3.1 基于核磁共振技术的CHD中医辨证分型研究 王娟等[10]利用磁共振波谱代谢学方法结合偏最小二乘法(PLS-DA)分析CHD不稳定心绞痛(UA)血瘀证病人和健康志愿者尿液代谢物的变化，结果显示UA血瘀证病人尿液中脯氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、葡萄糖、缬氨酸、马尿酸等物质的含量升高；柠檬酸、肌酸酐、牛磺酸等物质的含量下降，通过分析发现柠檬酸、脯氨酸、异亮氨酸、牛磺酸等代谢物的改变构成了UA血瘀证病人代谢组学特征。张红栓等[11-12]对CHD心绞痛痰浊痹阻证、心血瘀阻证病人血浆及尿液代谢物图谱进行研究，血浆代谢组学分析发现痰浊痹阻证与心血瘀阻证病人在能量、脂、糖、氨基酸代谢中均存在不同程度的紊乱，如痰浊痹阻证低密度脂蛋白(LDL)、葡萄糖、半乳糖较心血瘀阻证组高，而高密度脂蛋白(HDL)、不饱和脂肪酸、瓜氨酸等含量低于心血瘀阻证组，说明痰浊证比血瘀证存在更严重的糖脂代谢紊乱；尿液代谢组学分析发现CHD痰浊痹阻证组尿液中柠檬酸、α-酮戊二酸、顺式-乌头酸等含量高于血瘀证组，而胆汁酸、组氨酸含量低于血瘀证组；两组血浆样本的代谢物图谱存在差异，能从代谢组学分析中找出特异的标志性代谢物。血浆、尿液代谢物变化能在一定程度上区分CHD心绞痛的上述两种中医证型。华何与等[13]研究发现气滞血瘀、心血瘀阻及气虚血瘀证3种血瘀证血浆代谢组学的差异性，气虚血瘀证组与其他两个血瘀证组差别较大，血浆中柠檬酸、3-羟基丁酸、氧化三甲胺含量较高，葡萄糖、苯丙氨酸等含量较低，推测可能与气虚证相关；而气滞血瘀证与心血瘀阻证差别不大，为探讨证候本质及临床用药提供思路。史琦等[14]通过1H-NMR检测出CHD气虚证相关特征性代谢产物乙酰谷氨酸、赖氨酸、缬氨酸和肉碱，异常代谢过程包括氨基酸、糖、脂及能量代谢、凝血及其他代谢过程，通过分析能实现气虚证与非气虚证的区分。李宜[15]通过对CHD心血瘀阻证、痰阻心脉证、痰瘀互阻证、痰热内蕴证、气阴两虚证血清内源性代谢产物研究发现，这些代谢产物与能量、脂质、糖、氨基酸代谢紊乱密切相关，能明显区分开来，有望成为中医辨证分型的物质基础。魏岩等[16]研究发现CHD先天伏寒证存在着能量、糖脂代谢及免疫调节等多种代谢通路的异常，这些能量的代谢紊乱导致机体出现相应的症状，高密度/低密度/极低密度脂蛋白、丙氨酸、乳酸、谷氨酸、谷氨酰胺、α-葡萄糖、β-葡萄糖、N-乙酰糖蛋白、脂类化合物等内源性代谢产物能与非先天伏寒证相鉴别，有可能成为CHD先天伏寒证的潜在生物标记物。

3.2 基于气相色谱与质谱共用技术(GC/MS)的CHD中医辨证分型研究 鹿小燕等[17]运用GC/MS技术对CHD病人痰、瘀证候进行代谢组学研究，发现痰浊、血瘀既具有自己的特征性代谢产物又有共同的物质基础，这与中医理论的“痰瘀同源”理论相吻合，二者作为致病因素可以共同致病，亦即“痰瘀同病”，因而在治疗时可以考虑痰瘀同治，提高疗效。程鹏等[18]发现共有46种血浆代谢物对鉴别痰浊证和气虚证有贡献值，蒙特卡洛树分析法(MCTree)分析结果显示，痰浊证及气虚证病人可被有效区分开，鉴别这两种证型最大的代谢物为丝氨酸，其次为缬氨酸、2-羟基丙酸等，此外，痰浊证丝氨酸、2-羟基丙酸明显高于气虚证组。简维雄等[19-20]运用GC/MS技术对心血瘀阻证、非心血瘀阻证及健康组受试者的尿液及血浆进行分析，利用主成分分析(PCA)、PLS-DA研究不同组间代谢产物含量及相关代谢途径变化。尿样分析发现葡萄糖、甘油、油酸酰胺马尿酸、油酸酰胺、丙酮为CHD心血瘀阻证尿液生物代谢产物谱；花生四烯酸、硬脂酸及乳酸等是心血瘀阻证血样代谢产物谱，可见CHD心血瘀阻证与糖、脂代谢及缺氧、剧痛引起的应激相关，同时也与肝肾有一定相关性。王广基等[21-22]采用气相色谱-飞行时间-质谱(GC-TOF/MS)分析痰阻心脉和气阴两虚型CHD病人，其结果与临床中医症状分级量化指标有显著相关性，多个内源性代谢物的含量存在明显差异并与能量、氨基酸与核苷酸代谢异常相关，研究发现痰阻心脉组色氨酸和天(门)冬酰胺显著高于气阴两虚组，而琥珀酸、硬脂酸、3-羟基丁酸显著低于气阴两虚组。基于GC-TOF/MS和模式识别的代谢组学技术在揭示传统中医理论本质上有着广泛的应用前景。陈夏等[23]使用KEGG和HMDB代谢组学数据库对CHD血瘀证病人尿液进行代谢通路生物学分析，采用Met PA网络软件构建代谢产物路径可视化，结果发现：6个差异性代谢产物共参与了10条代谢路径，CHD心血瘀阻证病人中“半乳糖代谢”“酮体的合成和降解通路”发生变化参与其病理过程。魏星等[24]发现CHD血瘀证病人血浆代谢物中L-缬氨酸、甘氨酸、丙氨酸、L-丝氨酸含量较健康对照组明显降低；血瘀证与非血瘀证之间有明显分离趋势，44种物质对分类有显著影响，这些含量存在差异和对分类有贡献的物质可能是CHD血瘀证诊断和辨证的潜在生物标记物。通过对这些差异性代谢产物研究、归纳，可为筛选证候潜在标志物提供研究基础。

3.3 基于液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)的CHD中医辨证分型研究 朱明丹等[25]应用超高效液色谱/串联四级杆-飞行时间质谱技术(UPLC-TOF/MS)来研究CHD痰阻心脉证、气阴两虚证、气滞血瘀证与健康组病人血清小分子代谢产物，发现CHD各组磷脂、脂肪酸、氨基酸代谢紊乱及其导致的血小板聚集与正常组相比差异有统计学意义。在潜在生物标志物中，有众多磷脂类的物质，说明磷脂代谢紊乱很可能是造成CHD代谢异常的主要原因。陈浩等[26]应用液相色谱-质谱联用方法，检测健康组和不同中医证型的血清、尿液的内源性代谢物，通过PCA和正交信号校正偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)的方法分析其代谢谱，发现CHD心绞痛气虚血瘀证型、气虚血瘀痰浊证血清、尿液代谢组学图谱差异具有统计学意义，可以区分。

4 代谢组学在CHD中医证候动物模型研究中的应用

王勇等[27-29]利用NMR和NOESY技术检测雄性小型猪慢性心肌缺血血瘀证模型组血清分析血瘀证的代谢物，结果显示：心肌缺血血瘀证模型出现糖、脂代谢紊乱及能量代谢中三羧酸循环(TCA)的失衡与中医血瘀证中“黏、稠、凝、滞”的特点相符，可见生物标记物能全面反映机体整体代谢功能。基于上述研究还利用CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)序列的NMR技术研究去乳酸后慢性心肌缺血血瘀证小型猪血清差异代谢物的改变情况，发现丙氨酸-丙酮酸-葡萄糖代谢失衡、脂类代谢紊乱会加重慢性心肌缺血血瘀证进程，可能成为其临床诊疗的参考指标，并为研究证候的客观化提供新的思路。严蓓等[30]建立了心血瘀阻和气阴两虚证心肌缺血大鼠模型，发现两种证型间大鼠血浆缬氨酸、丝氨酸、苏氨酸、鸟氨酸、羟脯氨酸等10种化合物的相对含量差异有统计学意义，这些化合物是区分两种证型的潜在生物标志物，对分组大鼠给予不同干预措施发现这两种证型与能量代谢异常、氧化应激反应、氨基酸代谢异常等体内变化密切相关。Wang等[31]利用UPLC-MS/MS技术测出CHD心气虚证模型组大鼠尿液中Stearic acid、3-Oxohexadecanoic acid等17个潜在生物标记物，初步证实了心气虚证候模型对机体的脂肪酸、胆汁酸、嘌呤以及色氨酸代谢等多个代谢通路产生了扰乱。

5 思考与展望

代谢组学由于方法学上的独特优势和“系统性”“动态性”“整体性”的特点，在CHD中医证候本质研究中已取得一定的成果，有望为中医辨证施治搭建一座从主观到客观、从抽象到量化的桥梁。然而，CHD中医证候代谢组学研究尚处于起步阶段，由于目前技术方法的局限，该领域尚存在诸多不足之处：①CHD中医证候尚缺乏统一的宏观量化诊断标准，影响了纳入受试者的同质性，证候诊断标准化需要进一步规范，运用代谢组学研究可提高诊断的科学性；②目前代谢组学研究样本量小，临床可重复性差，缺少验证性研究，下一步研究需加大样本量异中求同，减少差异性；③因代谢组学研究的对象为内源性代谢产物，生物体自身代谢产物及代谢谱易受各种生理、环境因素等混杂因素的干扰，从而影响了研究结果的客观性，研究过程中应尽可能控制影响临床试验的混杂因素；④代谢产物信息量大、数据庞大、复杂，缺乏更为完善的代谢产物数据库及统计学分析方法，生物标志物的结构鉴定目前仍是难点。此外，将代谢组学、蛋白组学、基因组学及肠道微生物学结合起来，发展系统生物学的整合思想，进行横向分析研究，是未来研究的难点和关键点。总之，代谢组学在中医药领域的发展，一方面要提高生物学信息及统计学方法水平，发展更广谱、有效的检验技术，完善代谢组学数据库；另一方面，要将代谢组学与传统中医辨证论治相结合，相互验证，协同发展。归纳总结不同中医证型内源性代谢产物的差异，为证候本质的判断跟踪提供新的代谢标记物，丰富检验手段，为指导临床用药提供证据。通过对疾病前兆到疾病发生发展过程中内源性代谢物的变化这一动态进程作相关性研究，可以获得发病前判定的科学依据，有望对疾病进行预防和早期诊断，成为中医“治未病”的客观诊疗支撑。相信随着代谢组学技术的不断发展和完善，一定会为中医证候研究的不断深入提供有力的技术支撑。