代謝組學是生物信息學組成的一部分，是利用質譜定量檢測生物體中各種小分子生物活性物質，形成某種生理或病理鑒定的代謝產物譜，并分析總結代謝譜中各代謝產物之間的相互作用，從整體性研究生物體的過程。代謝組學的研究方法與中醫(yī)治病的“整體觀念”是一致的[1]。代謝組學可分析各種中醫(yī)病癥中小分子生物活性物質的相互關系[2]。目前關于高血壓肝陽上亢證病人代謝組學研究較多，但因檢測工具、篩選條件等因素不同，檢測出的代謝產物不同。本研究旨在通過分析、篩選重復出現的代謝產物作為高血壓肝陽上亢證代謝產物譜，分析其中相互作用關系，從現代醫(yī)學角度解釋高血壓肝陽上亢證的形成機制。

1 資料與方法

1.1 文獻檢索 檢索數據庫，檢索時間設定為各數據庫創(chuàng)建至今；檢索中文數據庫中國知網、重慶維普和萬方；檢索英文數據庫EMbase和PubMed，從中篩選有關高血壓肝陽上亢證病人血漿代謝組學研究。

1.1.1 EMbase檢索式 (metabolomics/exp OR Metabolome/exp) AND Liver-yang hyperactivity syndrome/ exp AND hypertension/exp。

1.1.2 PubMed檢索式 (metabolomics OR Metabolome) AND Liver-yang hyperactivity syndrome AND hypertension。

1.1.3 中國知網檢索式 “主題=高血壓”并且“主題=肝陽上亢證”并且“主題=代謝組”。

1.1.4 萬方數據庫檢索式 高血壓and肝陽上亢證and代謝組。

1.1.5 維普數據庫檢索式 高血壓and肝陽上亢證and代謝組。

1.2 文獻納入與排除標準

1.2.1 納入文獻 包括期刊、論著、畢業(yè)論文、參會等各種形式公開發(fā)表的文獻，納入文獻必須為完整的全文資料，可提取完整的試驗數據。

1.2.2 排除文獻 高血壓肝陽上亢證相關綜述、個案報道等；非代謝組學研究文章，試驗數據相同的不同文章視為1篇。

1.3 代謝組學中化合物的確定 匯總代謝產物，收集納入研究中重復出現的代謝產物，作為高血壓肝陽上亢證代謝產物譜，但不收錄未確定的代謝產物。利用MetPA對代謝產物的名稱進行標準化匹配，對于未得到匹配的代謝產物，在PubChem、KEGG和HMDB數據庫中手工檢索名稱。

1.4 代謝產物的生物信息學分析 使用HMDB(http：//www.hmdb.ca/)網絡數據庫對代謝產物進行分子注釋，使用KEGG(http：//www.genome.jp/kegg/)網絡數據庫對代謝通路分析，使用MetPA(metpa.metabolomics.ca/)網絡數據庫進行代謝通路可視化分析。

2 結 果

2.1 文獻檢索情況 初步檢索獲得高血壓肝陽上亢證相關文獻共129篇，其中中國知網46篇，重慶維普20篇，萬方18篇；EMbase 11篇，PubMed 34篇，剔除重復、綜述、個案報道等文獻，最終9篇[3-11]有關高血壓肝陽上亢證血漿代謝組學文獻納入研究，基本信息見表1。

表1 納入文獻的基本信息

2.2 代謝產物的確定 匯總9項研究中的代謝產物，其中有9個重復出現的代謝產物，視為高血壓肝陽上亢證代謝產物譜。詳見表2。

2.3 代謝組產物通路檢索路匹配情況 在PubChem、KEGG和HMDB數據庫中檢索高血壓肝陽上亢證代謝產物的標準化名稱及相應的ID號。詳見表2。

表2 高血壓肝陽上亢證血漿代謝組產物的標準化名稱及相應ID號

注：Query為本研究納入的代謝產物；Match為對應代謝產物的通用名稱；HMDB、KEGG、PubChem分別為對應代謝產物在此網絡數據庫的ID號

2.4 代謝產物路徑分析 利用MetPA網絡數據庫對代謝產物進行通路拓撲分析，提示本研究的9個代謝產物出現在29條代謝通路上(見圖1、表3)，其中有5條代謝通路P≤0.05認為是高血壓肝陽上亢證的代謝通路，分別為：氨酰tRNA生物合成(Aminoacyl-tRNA biosynthesis)，氮代謝(Nitrogen metabolism)，硫胺素代謝(Thiamine metabolism)，苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成(Phenylalanine、tyrosine and tryptophan biosynthesis)，苯丙氨酸代謝(Phenylalanine metabolism)。詳見圖2～圖6。

圖中橫坐標Pathway impact表征由拓撲分析計算所得的代謝通路的重要性值；縱坐標-logP表示代謝通路富集分析的顯著性水平。代謝通路的Pathway impact與-logP值越大，不同組間代謝差異的相關性越高，圖中的圓圈就越大

圖1通過MetPA得到的通路分析概要圖

表3 通過MetPA 得到的高血壓肝陽上亢證通路分析結果

注：Pathway是代謝產物參與的代謝通路；Total Cmpd是通路中化合物的總數；Hits是上傳的標志物數據中精確匹配的個數；RawP是通過通路分析得出的原始P值；Impact是通過O拓撲分析得出的通路影響值

標紅的代謝產物ID為本研究納入的代謝產物

標紅的代謝產物ID為本研究納入的代謝產物

標紅的代謝產物ID為本研究納入的代謝產物

標紅的代謝產物ID為本研究納入的代謝產物

標紅的代謝產物ID為本研究納入的代謝產物

3 討 論

利用MetPA網絡工具對代謝產物進行分析，確定代謝產物參與的通路。將差異有統(tǒng)計學意義(P≤0.05)的代謝通路視為高血壓肝陽上亢證形成過程中參與的代謝通路，共5條，分析如下。

3.1 氨酰tRNA生物合成(Aminoacyl-tRNA biosynthesis) 本研究結果可見5個代謝產物出現在“氨酰tRNA生物合成”生物過程當中。這條代謝通路的生物過程主要包括氨基酸在體內轉運及生命物質蛋白質的合成，前期研究分析反復出現，已多次證實這條代謝通路與多種心臟血管疾病相關，如冠狀動脈粥樣硬化性心臟病等[12]，高血壓可促進冠狀動脈粥樣硬化性心臟病形成，是其一個重要危險因素，多數病人常同時出現這兩種疾病，提示兩者發(fā)生可能存在共同的病理形成環(huán)節(jié)。本研究結果提示高血壓肝陽上亢證病人體內氨基酸轉運、蛋白質合成等生物過程受到影響。

3.2 氮代謝(Nitrogen metabolism) 本研究共有3個代謝產物參與代謝通路。代謝通路多見于植物或細菌體內氮元素代謝的研究，植物或通過利用大自然中的無機氮化合物轉變?yōu)榘被?、蛋白質，成為人體可直接利用的有機氮化合物；人體的一氧化氮是具有血管舒張功能的活性物質；同時相關大鼠研究發(fā)現，此代謝通路主要與炎癥反應有關，此代謝異?？梢鹨幌盗屑毎蜃蛹吧锘钚晕镔|表達上調，引起一系列炎癥反應[13]；一氧化氮代謝異常及血管炎癥正是高血壓發(fā)病機制之一，本研究進一步證實這一結論。

3.3 硫胺素代謝(Thiamine metabolism) 本研究中有2個代謝產物參與此代謝通路。硫胺素又稱維生素B1，與多種心血管疾病有關，如濕性腳氣病，有研究表明，它可阻斷腎上腺素能受體，引起心肌收縮力、心肌內張力、心率下降及血管舒張，使心室壓力及血壓下降[14]；維生素B1缺乏時，人體內萘酚胺含量升高，興奮心血管系統(tǒng)，使心率、血壓升高；說明高血壓肝陽上亢病人處于興奮應激狀態(tài)，腎上腺素能受體持續(xù)激動，心排血量增加，血壓升高；許多具有降壓作用的中藥富含維生素B1，如車前子，具有利尿作用，可減輕心臟負荷，降低血壓[15]。這可能為中醫(yī)藥治療高血壓肝陽上亢證的作用靶點研究提供基礎。

3.4 苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成(Phenylalanine， tyrosine and tryptophan biosynthesis) 本研究發(fā)現2個代謝產物出現在“苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成”生物過程中。苯丙氨酸是人體必需氨基酸，通過苯丙氨酸羥化酶作用生成酪氨酸，人體中多種血管活性物質合成需要酪氨酸作為前體物質，酪氨酸是這些物質形成的基礎，具有升壓、強心作用的腎上腺素、去甲腎上腺素、多巴胺；且色氨酸也是血管活性物質5-羥色胺的合成前體[16]。說明高血壓肝陽上亢時，通過影響苯丙氨酸代謝，調節(jié)血管活性物質的合成，進一步興奮心血管系統(tǒng)。

3.5 苯丙氨酸代謝(Phenylalanine metabolism) 本研究中有2個代謝產物參與此代謝通路。苯丙氨酸不僅可調節(jié)血管活性物質合成，興奮心血管系統(tǒng)，而且提示維生素的生物合成與苯丙氨酸的代謝密切相關，體內形成的氧自由基清除與維生素密切相關，維生素可“中和”多余的氧自由基以達到抗氧化、保護血管的目的，血管內皮受損和血管舒縮功能障礙均參與高血壓的發(fā)病[17]。中醫(yī)稱高血壓病為“眩暈”“頭痛”等，其中肝陽上亢是常見證型之一。高血壓病肝陽上亢證的中醫(yī)診斷標準，主癥：頭暈目眩、頭痛、易躁動、易動怒，次癥：面紅、目赤、口干、口苦、便秘、溲赤、舌紅苔黃、脈弦數；其中醫(yī)病機為：肝失條達，氣郁化火，陽亢風動[18]。

本研究利用代謝組學從機體整體水平探討小分子物質的代謝關系，與中醫(yī)治病的“整體觀念”一致，揭示高血壓肝陽上亢證的發(fā)生與各種生物活性物質代謝紊亂關系密切，如氨基酸的轉運，維生素、蛋白質合成等。綜上所述，高血壓肝陽上亢證的形成是復雜的、多層次的，不僅涉及氨基酸的轉運，維生素、蛋白質的合成，影響一氧化氮、多巴胺、腎上腺素、去甲腎上腺素等血管活性物質的合成，調節(jié)血管舒縮功能，涉及氧自由基的清除，以達到抗氧化、保護血管目的。本研究分析高血壓肝陽上亢證小分子物質的代謝，進一步解釋其形成機制，為高血壓病肝陽上亢證的中醫(yī)診斷、鑒別、立法、選方提供客觀的分子依據。