王爍 ，代丹 ，郭娜 ，何春燕 ，樂雨馨 ，楊小芳 ，宋坪

（1.中國中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院，北京100053；2.中國中醫(yī)科學(xué)院，北京100700）

銀屑病是一種常見的慢性、復(fù)發(fā)性、炎癥性皮膚病，其在歐美報(bào)道的患病率約1%～3%，1984年我國銀屑病的患病率為0.123%，2008年流行病學(xué)調(diào)查顯示患病率為0.47%，提示我國銀屑病的患病率有升高趨勢(shì)[1]。銀屑病發(fā)病人群較廣，病理機(jī)制不明，缺乏長期根治的方法，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。因此，探索銀屑病的發(fā)病機(jī)制及新的治療靶點(diǎn)等成為銀屑病研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。代謝組學(xué)是一門借助于現(xiàn)代生物分析方法和生物信息分析策略系統(tǒng)研究生物樣本中代謝產(chǎn)物在不同生物狀態(tài)下的變化規(guī)律，揭示機(jī)體生命活動(dòng)代謝本質(zhì)的科學(xué)[2]。借助于代謝組學(xué)技術(shù)篩選出的標(biāo)志物可用于早期診斷疾病、預(yù)測(cè)疾病、判斷藥物療效和評(píng)估患者預(yù)后等，有特異性高的特點(diǎn)[3]。近年來，醫(yī)者們運(yùn)用代謝組學(xué)技術(shù)在銀屑病的研究中取得了一些進(jìn)展，現(xiàn)綜述如下。

1 代謝組學(xué)概況

代謝組學(xué)是繼基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)之后興起的另一個(gè)系統(tǒng)生物學(xué)分支[4]，是通過考察生物體系受刺激或擾動(dòng)后代謝產(chǎn)物圖譜及其動(dòng)態(tài)變化，來研究生物體系的代謝網(wǎng)絡(luò)的一種技術(shù)[5]。代謝組學(xué)的研究對(duì)象是“代謝組”（Metabolome），即某一生物、系統(tǒng)或細(xì)胞中所有代謝產(chǎn)物的集合[2]。完整的代謝組學(xué)分析的流程主要包括：樣品的收集與預(yù)處理、代謝組數(shù)據(jù)的采集與測(cè)定、多變量數(shù)據(jù)分析、標(biāo)志物的鑒定以及代謝途徑分析等步驟[6]。通常采用的測(cè)定方法有核磁共振（NMR）、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）、超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（UPLC-MS）等。應(yīng)用代謝組學(xué)技術(shù)能測(cè)定到大量的內(nèi)源性代謝物峰數(shù)量，利用主成分分析（PCA）、層次聚類分析（HCA）、偏最小二乘法-判別分析（PLS-DA）等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法建模，通過數(shù)據(jù)處理軟件（如SIMCA），可以得到樣品分布圖（Scores plot）和對(duì)應(yīng)的變量分布圖（Loadings plot）[7]。Scores plot能描述并判斷樣品之間的相似/差異程度，而從Loadings plot中可以了解到各個(gè)/組樣品的差異表現(xiàn)在哪些變量/化合物上，這為生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)[2]。

依據(jù)研究目的和研究方法的不同，代謝組學(xué)可分為非靶向代謝組學(xué)和靶向代謝組學(xué)2種。非靶向代謝組學(xué)不分離鑒定某個(gè)單一組分，而是對(duì)整體內(nèi)源性小分子進(jìn)行分析，其主要目的是找到不同樣品組之間的差異成分，確認(rèn)生物標(biāo)記物[8]。而靶向代謝組學(xué)則分離并利用內(nèi)標(biāo)物鑒定某個(gè)單一組分，對(duì)單個(gè)或多個(gè)內(nèi)源性小分子進(jìn)行分析，其目的是基于前期關(guān)注的某一個(gè)或者某幾個(gè)特定的代謝通路，對(duì)這些相關(guān)代謝通路的特定組分進(jìn)行分析，確認(rèn)這些成分是否是差異物，從而明確疾病的病理機(jī)制或藥后的作用靶點(diǎn)。可以說，非靶向代謝組學(xué)是一種探索性研究，而靶向代謝組學(xué)是一種驗(yàn)證性研究。

2 潛在的銀屑病相關(guān)生物標(biāo)志物

2.1 脂代謝異常 大量臨床研究顯示，銀屑病患者往往伴隨脂代謝相關(guān)指標(biāo)如三酰甘油（TG）、膽固醇（CHO）、低密度脂蛋白（LDL-C）的升高，其伴發(fā)糖尿病、冠心病、代謝綜合征等代謝性疾病的概率也較非銀屑病患者明顯增加。因此，銀屑病的病因和發(fā)病機(jī)制被認(rèn)為與脂代謝的失衡或功能紊亂密切相關(guān)，但二者之間的關(guān)系一直不明。代謝組學(xué)技術(shù)通過檢測(cè)小分子代謝產(chǎn)物，有助于揭示出與銀屑病相關(guān)的脂代謝和分子信息。

Zeng等[9]收集了45例銀屑病患者的血漿樣本，運(yùn)用UPLC-MS非靶向代謝組學(xué)技術(shù)，鑒定了銀屑病患者幾種脂質(zhì)的差異表達(dá)，包括溶血磷脂酸（LPA）、溶血磷脂酰膽堿（LPC），磷脂酰肌醇（PI）、磷脂酰膽堿（PC）和磷脂酸（PA）。在這些代謝物中，銀屑病患者 LPA、LPC、PA 明顯升高，PC、PI下降。其中，LPC的升高被認(rèn)為與銀屑病的炎性反應(yīng)有關(guān)。LPC可以通過p38/CREB或ATF-1通路誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞中促炎性介質(zhì)[10-11]環(huán)氧酶2型（COX-2）的表達(dá)，COX-2可以催化花生四烯酸合成血栓素和前列腺素等多種促炎脂類。這提示相關(guān)脂質(zhì)小分子代謝物可能參與了銀屑病的炎性反應(yīng)。

Li等[12]運(yùn)用非靶向UPLC-MS技術(shù)對(duì)銀屑病患者進(jìn)行血液代謝組學(xué)分析，共篩選和鑒定了44個(gè)潛在的生物標(biāo)志物，其中有29個(gè)脂類物質(zhì)，排在前幾位的分別為：白三烯D4、白三烯E3、十二碳五烯酸、亞麻酸、鞘氨醇、Lactosylceramide（d18∶1/12∶0）、LysoPC（20∶5）、LysoPC（16∶0）、LysoPC（18∶0）、LysoPC（18∶1），大部分為長鏈脂肪酸和甘油磷脂。后續(xù)研究運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)，通過構(gòu)建代謝組學(xué)生物標(biāo)志物-酶網(wǎng)絡(luò)，分析篩選出長鏈脂肪酸、磷脂、雌二醇和NADH是最重要的銀屑病代謝組學(xué)生物標(biāo)志物。主要酶有水解酶、硫酯酶和酰基轉(zhuǎn)移酶，6種蛋白（TNF-α、MAPK3、iNOS、eNOS、COX2 和 mTOR）廣泛參與炎性反應(yīng)、免疫反應(yīng)和細(xì)胞增殖，可能是銀屑病的藥物靶點(diǎn)。PI3K-Akt信號(hào)通路等5條通路與銀屑病發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)，這為銀屑病病理機(jī)制的研究提供了新的線索。

Yunhi等[13]從10例銀屑病患者中獲得病變和非病變表皮樣本，用高效薄層色譜法分離神經(jīng)酰胺（鞘磷脂中的一種），測(cè)出患者病變表皮神經(jīng)酰胺合成水平明顯低于非病變表皮神經(jīng)酰胺合成水平，且與銀屑病的臨床嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)。盡管這一結(jié)果需要更大規(guī)模實(shí)驗(yàn)的確證，但其提示了表皮神經(jīng)酰胺合成水平的降低是銀屑病嚴(yán)重程度的重要因素，銀屑病的治療可以調(diào)節(jié)神經(jīng)酰胺相關(guān)代謝通路，或者以外用藥的形式提高表皮神經(jīng)酰胺濃度，從而促進(jìn)銀屑病患者的病變表皮代謝譜更接近于非病變表皮。

2.2 氨基酸代謝異常 銀屑病的發(fā)病與免疫紊亂密切相關(guān)，然而尚不清楚免疫紊亂內(nèi)部代謝的具體特征。Armstrong等[14]運(yùn)用GC-MS代謝組學(xué)技術(shù)，對(duì)銀屑病患者血清進(jìn)行檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，銀屑病患者體內(nèi)谷氨酰胺含量較低。谷氨酰胺是氨基酸中最豐富的游離氨基酸，對(duì)蛋白質(zhì)合成和細(xì)胞生長至關(guān)重要。許多體外實(shí)驗(yàn)報(bào)道，淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等免疫細(xì)胞消耗谷氨酰胺的比率很高[15-16]，且谷氨酰胺的消耗能促進(jìn)細(xì)胞因子如TNF-α、干擾素（IFN）-γ、白細(xì)胞介素（IL）-1β 和 IL-6的合成[14]。銀屑病患者體內(nèi)較低濃度的谷氨酰胺水平提示，病理?xiàng)l件下免疫細(xì)胞的增殖和發(fā)揮作用可能高度依賴谷氨酰胺，這為研究銀屑病免疫紊亂機(jī)制提供了有益的信息。此外，一些研究表明，以快速增殖為特征的細(xì)胞對(duì)谷氨酰胺也有較高攝取率，而銀屑病的特點(diǎn)是角質(zhì)形成細(xì)胞的過度增殖，這增加了氨基酸尤其是谷氨酰胺的需求，以適應(yīng)更高的蛋白質(zhì)合成速率。

Kang等[17]采用GC-MS代謝組學(xué)技術(shù)對(duì)29例尋常型銀屑病患者的血清樣本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)與健康人相比，銀屑病患者的氨基酸水平較高，包括天冬氨酸、天冬酰胺、異亮氨酸、苯丙氨酸、鳥氨酸和纈氨酸等。這提示銀屑病患者氨基酸代謝活性明顯增強(qiáng)。其中，纈氨酸、異亮氨酸為支鏈氨基酸（BCAA），已被報(bào)道與多種疾病和癌癥有關(guān)，BCAA可以通過作用于mTOR信號(hào)通路，促進(jìn)細(xì)胞生長和增殖。因此，研究者認(rèn)為，相關(guān)氨基酸代謝紊亂可能是由于銀屑病對(duì)角質(zhì)細(xì)胞增生的需求增加所致。這有助于闡明銀屑病的發(fā)病機(jī)制，為早期診斷和干預(yù)治療提供借鑒。

鄧浩[18]運(yùn)用UPLC-MS代謝組學(xué)技術(shù)對(duì)尋常型銀屑病患者的尿液進(jìn)行檢測(cè)，最終鑒定出21種可能的潛在生物標(biāo)志物，包括色氨酰-脯氨酸（Tryptophyl-Proline）、異亮氨酰苯基-丙氨酸（Isoleucyl-Phenylalanine）、羧基-谷氨酸（Gamma-Carboxyglutamic acid）、甲氧基-纈氨酸（Methionyl-Valine）、絲氨酸（L-Serine）、1，2-Diydroxy-3-keto-5-methylthiopentene等氨基酸，均高于健康對(duì)照組。由于肝臟是人體蛋白代謝的主要場(chǎng)所，氨基酸攝取、合成、分泌等功能與肝臟關(guān)系密切。這提示銀屑病患者可能存在肝細(xì)胞損害，肝內(nèi)分解代謝降低從而導(dǎo)致相關(guān)氨基酸含量升高。這在另一項(xiàng)研究中也得到了佐證：王曉華等[19]運(yùn)用高效液相色譜法對(duì)28例銀屑病患者進(jìn)行代謝組學(xué)研究，結(jié)果顯示銀屑病患者血漿芳香族氨基酸（AAA）、BCAA高于正常人。一般說來，特征性的肝病性血漿氨基酸譜表現(xiàn)為AAA與BCAA的改變。其中，AAA主要在肝內(nèi)被分解，因此血漿中AAA升高，顯然是銀屑病患者肝內(nèi)分解代謝降低的結(jié)果。因此，以上2項(xiàng)研究提示醫(yī)者們銀屑病患者氨基酸代謝障礙可能是由于其本身肝臟機(jī)能不全引起，而通過檢測(cè)相關(guān)氨基酸水平，對(duì)于早期發(fā)現(xiàn)銀屑病的肝臟病理改變，有一定臨床意義。

2.3 糖代謝異常 在對(duì)銀屑病病理的認(rèn)識(shí)方面，雖然醫(yī)者們熟知銀屑病表現(xiàn)為角質(zhì)形成細(xì)胞過度增殖、炎性細(xì)胞浸潤，但對(duì)其內(nèi)部代謝的具體特征仍有諸多疑問。劉英等[20]應(yīng)用核磁共振（1HNMR）技術(shù)對(duì)尋常型銀屑病患者血漿進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)葡萄糖、乳酸、丙酮酸含量明顯升高。葡萄糖是生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)，高水平的葡萄糖在分解過程中為銀屑病角質(zhì)細(xì)胞過度增殖提供能量。丙酮酸是機(jī)體糖代謝的重要中間產(chǎn)物，葡萄糖分解成丙酮酸，在缺氧或無氧條件下，丙酮酸分解為乳酸，稱為糖酵解；在有氧條件下，丙酮酸分解成乙酰CoA，進(jìn)入三羧酸循環(huán)。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，相比三羧酸循環(huán)，糖酵解途徑能夠更快提供腺苷三磷酸（ATP）[21]。該研究發(fā)現(xiàn)銀屑病患者乳酸含量明顯升高，提示糖酵解可能是銀屑病角質(zhì)細(xì)胞增生能量供應(yīng)的主要方式，角質(zhì)形成細(xì)胞處于能量匱乏狀態(tài)。另一種推測(cè)是，乳酸升高為炎性細(xì)胞大量浸潤所致，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在炎性反應(yīng)時(shí)，即使在有氧條件下機(jī)體也優(yōu)先進(jìn)行丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸的代謝，即有氧糖酵解現(xiàn)象。這提示醫(yī)者們，糖酵解途徑可能是開發(fā)新型治療銀屑病藥物的潛在靶點(diǎn)。

3 小結(jié)

銀屑病發(fā)生發(fā)展是個(gè)復(fù)雜的過程，通過代謝組學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)銀屑病患者脂代謝、氨基酸代謝、糖代謝存在異常，也正是這些重要代謝途徑的非正常激活才保證銀屑病的免疫紊亂、表皮細(xì)胞增殖潛能。當(dāng)然，尚需進(jìn)一步的研究來闡釋所觀察到的三大代謝紊亂的意義。從這些代謝物角度出發(fā)，深入研究其調(diào)控機(jī)制對(duì)未來治療銀屑病有重要意義。隨著系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展，運(yùn)用多組學(xué)融合手段對(duì)疾病進(jìn)行更加全面的研究也逐漸成為趨勢(shì)。今后，將代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)、基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和生物信息學(xué)結(jié)合，有利于為銀屑病的研究提供可信度更高的數(shù)據(jù)[22]。