中医方证代谢组学研究进展(2018年卷)

    本书系统介绍了2017年中医方证代谢组学的研究成果，并以中医方证代谢组学研究内容为主线，系统介绍了代谢组学技术在中医证候生物学本质、针灸穴位生物学、方剂有效性、肠道微生态及中药调控作用、中药效应成分作用机制、中药毒性、中药质量等研究领域中的年度研究进展。书中例证翔实，图表充分，能够带领读者快速、全面地了解中医方证代谢组学及其研究领域的**进展。

王喜军，男，1961年是12月生，日本北海道药科大学药学博士。现任黑龙江中医药大学教授，中药学博士生导师，副校长．国家重点学科及博士授权学科学科带头人，国家中医方证代谢组学研究中心及中药血清药物化学重点实验室主任，国家精品课程中药鉴定学课程负责人，重量教学团队首席专家，国家规划教材《中药鉴定学》主编，《中华医学百科全书？中药鉴定学》主编。国家百千万人才工程第一、二层次人选，卫生部有突出贡献中青年专家、中央直接联系专家等。
兼任世界中医药学会联合会中药鉴定专业委员会会长、国家药典委员会委员、世界中医药联合会中药药理分会副主席、中华中医药学会中药鉴定分会副主任委员、海峡两岸中医药专家委员会副主任委员、国家药学教学指导委员会副主任委员。

目 录
Chinmedomics Builds a Bridge from Traditional to Modern Research of Traditional Chinese Medicine(代序)
前言
第一章 中医方证代谢组学研究 1
第一节 基于中医方证代谢组学的中医证候精准诊断及方剂疗效精准评价 1
第二节 基于中医方证代谢组学的开心散干预阿尔茨海默病小鼠的药效物质基础研究 4
第三节 基于中医方证代谢组学的生脉散干预AD转基因小鼠的药效物质基础研究 16
第四节 基于方证代谢组学的茵陈蒿汤治疗阳黄证相关小鼠模型的药效物质基础研究 23
参考文献 34
第二章 中医证候生物标记物研究 38
第一节 艾滋病感染者肺脾气虚证的生物标记物研究 38
第二节 痰瘀互结证代谢综合征的生物标记物研究 41
第三节 结直肠癌气虚证和阴虚证的生物标记物研究 43
第四节 冠心病心绞痛气虚血瘀证和气虚血瘀痰浊证的生物标记物研究 52
第五节 小儿支气管哮喘发作期痰热阻肺证的生物标记物研究 57
第六节 冠心病湿证及慢性肾功能衰竭湿证生物标记物研究 62
第七节 急性血瘀证的生物栎记物研究 68
参考文献 71
第三章 基于代谢组学的方剂药效评价 72
第一节 清热剂药效评价及作用机制研究73
第二节 温里剂药效评价及作用机制研究 99
第三节 补益剂药效评价及作用机制研究 107
第四节 理气剂药效评价及作用机制研究 122
第五节 理血剂药效评价及作用机制研究 128
第六节 祛湿剂药效评价及作用机制研究 150
第七节 驱虫剂药效评价及作用机制研究 163
参考文献 172
第四章 基于代谢组学的针灸作用机制及经穴特异性研究 174
第一节 针刺治疗大鼠原发性高血压的尿液代谢组学研究 175
第二节 基于核磁共振技术的电针刺激代谢反应研究 182
第三节 基于MRM MS技术评价针刺疗效的靶向代谢组学研究 192
第四节 电针和艾灸治疗大鼠慢性萎缩性胃炎机制的代谢组学对比研究 198
参考文献 206
第五章 基于代谢组学的中医药对肠道微生态研究 208
第一节 基于代谢组学研究柴胡疏肝散对抗生素诱导肠道菌群失调大鼠保护作用 208
第二节 寒凝血瘀证大鼠的肠道菌群变化与粪便代谢特征分析 218
第三节 小檗碱治疗高脂血症大鼠的代谢组学和肠道菌群分析 224
参考文献 237
第六章 中药体内成分的生物效应及机制研究 239
第一节 基于多组学技术的京尼平苷保肝作用机制的研究 240
第二节 基于代谢组学的小檗碱对前列腺癌的治疗作用研究 252
第三节 基于代谢组学的甘草黄酮治疗乙酸诱导的胃溃疡的机制研究 270
第四节 基于代谢组学的姜黄素缓解N 亚硝基二乙胺诱发的小鼠肝损伤机制研究 276
第五节 黄芩素通过减轻炎症和改善代谢功能在D 半乳糖诱导的衰老大鼠中发挥有益的作用 281
第六节 基于'H NMR代谢组学的黄芩素干预D 半乳糟致衰老大鼠作用研究 291
第七节 苦参碱抗肝癌细胞增殖的'H NMR代谢组学研究 298
第八节 基于核磁代谢组学研究款冬花对OVA 哮喘模型的保护作用 306
参考文献 320
第七章 有毒中药毒性的代谢组学研究 323
第一节 补骨脂毒性作用的代谢组学研究 324
第二节 黄药子肝毒性代谢组学研究 329
第三节 何首乌诱导肝毒性的代谢组学研究 334
第四节 银杏酚酸肝毒性和肾毒性的代谢组学研究 341
第五节 草乌毒性及配伍减毒的代谢组学研究 345
第六节 草乌毒性及炮制减毒的代谢组学研究 350
第七节 甘草次酸降低雄黄诱导的亚慢性肝毒性的代谢组学研究 356
第八节 黄芩苷对朱砂减毒作用的代谢组学研究 362
参考文献 368
第八章 基于代谢组学的中药质量评价研究 370
第一节 青翘和老翘化学成分及抗癌药效差异的比较研究 371
第二节 基于UPLC QTOF MS代谢组学技术及HPLC定量分析煮沸时间对白芍炮制过程整体质量影响的研究 378
第三节 基于'H NMR代谢组学技术的沙棘物种鉴别研究 384
第四节 基于UHPLC QTOF MS代谢组学技术的山参叶栽培年限研究 390
第五节 基于UPLC_QTOF_MSE代谢组学的三七皂苷提取物及的化学组分研究 402
第六节 基于非靶向代谢组学及定量分析评价地理环境影响泽泻质量的研究 407
第七节 基于整合多组学策略的地黄炮制化学转化机制的研究 412
第八节 基于UHPLC MS/MS代谢组学技术的不同采收期黄芩质量比较研究 424
第九节 基于核磁代谢组学技术的不同产地、不同基原、不同栽培方式黄芪比较研究 429
第十节 山西恒山地区蒙古传统（黄）芪和移栽（黄）芪的质量差异研究 444
参考文献 451

    第一章 中医方证代谢组学研究
    第一节 基于中医方证代谢组学的中医证候精准诊断及方剂疗效精准评价
    中医方证代谢组学( Chinmedomics)是近年来兴起的新兴学科，是整合了系统生物学与中药血清药物化学的理论及技术，形成了鉴定证候生物标记物，建立方剂有效性评价体系，并发现药效物质基础的应用科学”1。中医方证代谢组学是以证候为切人点，以方剂为研究对象，利用代谢组学技术发现并鉴定证候的生物标记物，以证候生物标记物为参数评价方剂的整体疗效；在有效的状态下，利用中药血清药物化学分析鉴定有效状态下方剂体内直接作用物质的显效形式；进而将证候生物标记物与方剂体内显效成分相关联，发现与生物标记物轨迹变化高度关联的体内成分，从而鉴定表达方剂临床疗效的药效物质基础，进而阐明中药有效性及其作用机制等科学问题口1。目前， “中医方证代谢组学”被国内外生命科学领域广泛接受。该理论和方法的出现，搭建了中医学与现代医学科学沟通的语言桥梁，尤其是证候生物标记物的发现，为证候的精准诊断及方剂有效性的精准评价开辟了有效途径。
    一、中医方证代谢组学理论形成的科学背景及发展
    健康模式及疾病谱的变化给现代医学研究提出众多新的命题，单靶点单一荮物的简单治疗模式难以解决多靶点复杂性疾病的治疗问题，个体化的精准诊断及治疗又对现代医学提出了新的挑战。中医辨证施治是建立在对证候特征认知基础上的个体化诊疗过程，蕴含着精准医学的原始思维，体现了精准治疗医学的理念口’卅。辨证论治以动态、个体化诊疗方式治疗疾病，正是精准医学个体化治疗的杰出典范。中医方剂配伍的协同增效联合干预措施，以及中医学辨证论治个体化治疗的精准潜力等在解决多基因复杂性疾病治疗问题方面积累了大量有价值的临床经验，具有鲜明的特色和优势。而中药的有效性是中医治疗优势的根本体现，也是横在中医学与现代医学科学家之间难以逾越的鸿沟，致使中医学的优势及其临床经验的价值难以被充分接受及发挥更有效的作用。如何建立一种能够科学阐释中药有效性的生物学语言，是建立起中医学与现代医学科学沟通的桥梁，是发挥中医药在治疗复杂性疾病及个体化精准治疗方面优势的前提。
    有效性是中医药生存发展的关键，方剂有效性精准评价是挖掘和揭示中医药治疗优势的前提，而有效性精准评价是与证候和方剂两大中医学关键科学问题直接相关的芦]。然而，中医证侯的模糊性及中药方剂的复杂性极大地了方剂的有效性评价及药效物质基础的确认；现行有限的病理及临床化学指标难以体现方剂治疗复杂性疾病的整体作用特点。只有对中医证候状态的“精准”辨识，对中药方剂的“精准”认识，以及基于有效状态“精准”地评价疗效，才能实现中医方剂的精准治疗。由此，在揭示证侯生物标记物的前提下，建立方剂疗效精准评价体系，是评价中药的有效性及发现方剂药效物质基础的必然要求。基于上述思考，20世纪90年代初笔者开始进行了一系列相关的理论及方法研究，并率先提出了从口服方剂后的含药血清中分离鉴定中药药效物质基础的思路和研究设计，建立了中药血清药物化学的理论及方法体系，为发现中药药效物质基础，解决中药有效性及安全性等质量问题提供了方法学支撑。21世纪初又将代谢组学技术引入证候生物学实质研究隅1，并将其与中药血清药物化学有机整合，利用代谢组学技术揭示证候的准确生物标记物，利用血清药物化学方法发现有效状态下方剂的体内直接作用物质的显效形式；在方剂疗效精准评价的基础上将内源性证候的生物标记物与外源性方剂显效成分相关联，挖掘与证候标记物轨迹变化高度关联的药物成分，发现并确定中荮药效物质基础及有效性机制的科学内涵；在大量研究实践基础上，形成了阐释中药有效性的理论及方法体系——中医方证代谢。
    中医方证代谢组学的英文定义为Chinmedomics，Chinmedomics的学术思想、策略内涵及研究方法于201 1年底在OITl ics杂志发表‘卅；英文版专著Chinrriedowiics已由Elsevier出版。近5年相继在Hepatology、Mol Cell Proteowiics、Mass Spectrowi Rev等国际知名刊物发表200余篇SCI收录论文，被Lancet、Nat Rev Drug Discov、Chewi Soc Rev等国际有名期刊正面引用10000余次；其中28篇被Thomson Reuters评选为“ESl全球高被引论文”；38篇被美国BioMedLib评选为相关研究领域很好论文；1篇被英国皇家化学学会RSC评为领域前“Topl%”高被引论文；“茵陈蒿汤体内直接作用物质与代谢轮廓及生物标记物的关联性研究”发表后被国际千名医学家( Faculty of 1000 Medicine)特别推荐为“F1000论文”，认为在本领域具有特殊重要意义( Special significance in its field)6111。目前，中医方证代谢组学被国内外广泛接受并引用，2015年底，Nature杂志评论认为该理论搭建了中医学与现代医学科学沟通的语言桥梁”列，对于深入认识中医药的有效性及其作用机制，提升中医临床经验的社会价值，推动中医药学术进步及新医学理论形成具有重要意义。
    二、中医方证代谢组学与证候的精准诊断
    精准诊断是提高中医临床疗效的关键。临床上中医证候诊断均以症状、体征、舌象、脉象等一系列证候要素为依据，但是缺乏客观规范的标准，或常因个人经验水平不同而使辨证结果不一致，对病的证候分型也缺乏统一规范，导致了证候诊断的模糊性及难重复的属性。目前生命科学研究已进入了组学时代，生物标记物已成为精准诊断的主要依据，是连接精准医学基础研究与临床诊疗的桥梁”3 -161。应用中医证候/病的准确生物标记物可以实现证候精准诊断与精准用药，并实现中药疗效的客观化的评价。应用证候/病生物标记物可以评价中医证候发生、发展、分型、治法、方药，把精准医学的理念渗透到传统中医诊疗全过程，也可实现从被动治疗到主动精准预防。中医方证代谢组学的研究核心是以典型证候/病患者群或相关模犁动物的体液（尿液、血液、唾液等）为样本，以液质联用技术对血清及尿液样品的小分子代谢产物进行无歧视分析，建立各证候/病患者群的代谢轮廓、代谢指纹，并鉴定各证候的代谢生物标记物，对标记物再进行精准定量，确定证候标记物量变区间；分析揭示证候或模型动物的代谢轮廓及代谢标记物；以代谢轮廓宏观表征证候/病/模型动物的整体特征，以代谢标记物的质与量变化微观表达证候/病/模型动物的精细特征，利用标记物定量范围进行证候精准诊断；并通过生物标记物的关键代谢酶/代谢径路阐释证候/病的生物学机制。代表性T作是中医黄疸证（阳黄证）的生物标记物研究，利用代谢组学鉴定阳黄证生物标记物40个，并揭示阳黄证相关的代谢径路及相关蛋白质[刀。该项T作首次系统阐释了中医证的生物标记物及证候的发病机制。此后，相继完成了肝郁脾虚证、心阳虚证等中医证候”8'191，以及高脂血症、肝癌、酒精肝、肥胖等疾病的生物标记物研究口0 -221。
    三、中医方证代谢组学与方剂疗效精准评价
    方剂疗效精准评价是挖掘和揭示中医药治疗优势的前提。以证候/病/相关模型动物的代谢轮廓、代谢指纹及生物标记物作为方剂药效评价的依据，在疗效评价上结合症状、体征的变化以及疾病的生物学指标，建立基于代谢标记物的方剂药效临床精准评价体系。在此基础上，以临床证候生物标记物为靶点，通过生物标记物的功能分析，并以代谢径路及桕关关键代谢酶为指导，结合功能蛋白分析，整合相关证候的中医学病因病机，以相关的现代疾病模为基础，复制中医证候相关的动物模型，建立方剂药效精准的实验评价体系，并开展经方的有效性及其机制挖掘研究。方剂疗效精准评价是发现药效物质基础的前提。中医方证代谢组学为中药有效性评价提供了有效途径。利用中医方证代谢组学的方法，开展黄疸证、肾阴虚、肾阳虚、心阳虚、实热证、心气虚、失眠症、消渴证、肝郁脾虚、气阴两虚证证候，以及茵陈蒿汤、茵陈四逆汤、六味、知柏、肾气丸、温心方、黄连解毒汤、酸枣r汤、生脉饮等方剂治疗上述相关病症的整体疗效及药效物质基础的研究[23 -301，并阐明中药的有效性及复方配伍的科学意义。
    四、证候精准诊断及方剂疗效与药效物质基础发现
    20世纪90年代初，笔者提出并建立了从口服方剂后含药血清中发现药物体内直接作用物质的研究设计。然而，由于当时中医证候生物标记物没有得到有效阐释，方剂的疗效精准评价体系尚未建立，只是单纯分析体内成分及其动态，没能实现将体内成分和中药有效性相联系。21世纪初将代谢组学发现证候标记物轨迹分析与血清药物化学体内成分分析同时一体化在方剂显效状态下完成，将方剂俸内成分与证候生物标记物相关联，根据关联度确定潜在药效物质基础p”，由此，建立了“血清中外源性中药成分与内源性生物标记物关联度分析” ( plotting of correlation between marker metabolites and serum constituents. PCMS)方法，即将方剂显效状态下体内成分的经时变化规律与证候生物标记物在方剂作用下的动态变化规律相关联，挖掘影响证候标记物轨迹变化的体内直接作用物质，将其作为潜在药效物质基础进行生物学验证，从而确证表达临床疗效的体内药效物质基础，发现与临床疗效相关的药效成分。在此方面，完成了芍药甘草汤等14个方剂的体内有效成分的系统研究口司。利用中医方证代谢组学研究方法聚焦发现与伤寒伤阴、肝脾不和证相关的原发性痛经的21个尿液生物标记物，包括肌酸酐、亮氨酸一羟基脯氨酸、N-乙酰-L-丙氨酸、尿酸、N-乳酰乙醇胺、4，8一二羟基喹啉、4，6一二羟基喹啉、泛醌一1、D-脱硫生物素、异戊酰基葡萄糖苷酸、D-精氨酸、黄嘌呤核苷酸、异戊氨酰一缬氨酸、丁基嘧啶磷、磷酰胆碱、鞘氨醇、17-羟孕酮、雌激素葡萄糖苷酸、18-羟基皮质酮、前列腺素A1、前列腺素E2甲酯、L一尿胆素；主要涉及淀粉和蔗糖代谢、嘌呤代谢、甾类激素的生物合成、花生四烯酸代谢、磷酸戊糖代谢、D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢、鞘脂类代谢、色氨酸代谢等途径。进而，在治疗有效性基础上，表征了芍药甘草汤治疗原发性痛经的血中移行成分，其中包括13个原型成分，主要是白芍苷、没食子酸、芹糖甘草苷、甘草素、甘草苷、苯甲酸芍药苷、芒柄花黄素、异甘草素、甘草酸、甘草香豆素、甘草异黄酮、甘草利酮、异甘草黄酮醇，以及2个代谢产物（芒柄花黄素葡糖甘酸、甘草素-4-0-葡糖苷酸）‘33'3卅。利用PCMS方法发现芍药甘草汤的主要药效物质基础是白芍苷、没食子酸、苯甲酸芍药苷及甘草酸，其通过调节N-乙酰-L-丙氨酸、肌酸酐、尿酸、亮氨酸一羟基脯氨酸、N-乳酰乙醇胺、4，6一二羟基喹啉等关键代谢标记物，影响磷脂酶A2、谷氨酰胺合成酶、卵磷脂胆固醇脂酰转移酶，通过解决花生四烯酸代鲥、色氨酸代谢、磷酸戊糖代谢、嘌呤代谢障碍，阻止原发性痛经发生和发展的进程眄1。
    五、小结
    21世纪医学的发展，精准医学必将扮演重要的角色，在世界各国都已给予高度重视的情况下，我国必须抓住机遇，瞄准临床需求，尊重中医思维，以精准医学为理念，整合多学科知识，构建中医学精准诊断及疗效精准评价的平台，提高中医临床疗效，更为中医学与现代医学科学交流和沟通提供有效途径。中医方证代谢组学是大数据时代精准医学的重要组成部分，已在中医证候精准诊断及方剂疗效精准评价等领域展开广泛应用。中医方证代谢组学在证候精准诊断及方剂疗效精准评价基础上，以准确生物标记物为桥梁，以体内显效成分为纽带，建立方剂疗效精准评价体系，揭示经典方剂与证候之间对应关系的生物学实质，实现临床相关证候的精准诊断及方剂精准遣药，有助于实现中国式精准医学模式。大力发展中医方证代谢组学技术平台有望促进中医药基础研究与临床资源优势的深度整合，进一步提升中医药研发的原始创新能力。
    第二节 基于中医方证代谢组学的开心散干预阿尔茨海默病
    小鼠的药效物质基础研究
    开心散首载于