馮宇 周曼麗 王健章
摘要 蛋白組學(xué)是在大規(guī)模水平上研究蛋白質(zhì)表達(dá)水平、蛋白與蛋白相互作用、翻譯后修飾等,以獲得蛋白質(zhì)水平上關(guān)于細(xì)胞代謝、疾病發(fā)生等過(guò)程全面整體的認(rèn)識(shí)。其動(dòng)態(tài)性、復(fù)雜性、整體性與中醫(yī)理論高度相似,且和中醫(yī)證候?qū)W都以整體作為研究對(duì)象,可利用其技術(shù)充分發(fā)揚(yáng)中醫(yī)理論價(jià)值和中醫(yī)臨床價(jià)值。通過(guò)檢索中國(guó)知網(wǎng)、Pubmed等數(shù)據(jù)庫(kù),歸納分析近5年應(yīng)用蛋白組學(xué)技術(shù)研究中醫(yī)心系病癥證候的文獻(xiàn),以期為中醫(yī)心系病癥證候研究提供更廣闊的思路。
關(guān)鍵詞 蛋白組學(xué);心系證候;心系病癥;中醫(yī)學(xué)
Abstract Proteomics is to study protein expression levels,protein-protein interactions,post-translational modifications,etc.on a large scale to obtain a comprehensive understanding of the process of cell metabolism,disease occurrence and other processes at the protein level.Its dynamic,complex and holistic nature is highly similar to that of TCM theory,and both of them take the whole as the research object,and so its technology can be used to fully promote the theoretical and clinical value of TCM.By retrieving China National Knowledge Infrastructure(CNKI),Pubmed and other databases,we summarized the literature on the use of proteomics technology to study TCM heart disease syndromes in the past five years,in order to provide a broader idea for the study of TCM heart disease syndromes.
Keywords Proteomics; Heart disease syndromes; Heart disease; Traditional Chinese medicine
中圖分類號(hào):R256.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A doi:10.3969/j.issn.1673-7202.2020.16.034
中醫(yī)證候是疾病發(fā)生及演變過(guò)程中某階段和患者個(gè)體當(dāng)時(shí)所處內(nèi)、外環(huán)境本質(zhì)的反映,能不同程度地揭示病因、病位、病性、病勢(shì)等病機(jī)內(nèi)容,在一定程度上,與近幾年研究中的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)動(dòng)態(tài)反映生物體病理生理具體過(guò)程在理念和思路上有共通之處[1]。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)具有高精度、高靈敏度及整體性,通過(guò)其技術(shù),既能發(fā)現(xiàn)與疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物,又可以深層次探討其發(fā)病機(jī)制,對(duì)中醫(yī)證候研究有借鑒意義[2]。現(xiàn)將近5年來(lái)中醫(yī)心系病癥證候相關(guān)蛋白組學(xué)的研究進(jìn)展概括如下。
1 蛋白組學(xué)簡(jiǎn)介
蛋白組學(xué)(Proteomics)由澳大利亞科學(xué)家Marc Wilkins[3]于1994年首次提出,它是由細(xì)胞、組織、個(gè)人或單個(gè)基因組表達(dá)的蛋白質(zhì)組分。與傳統(tǒng)蛋白質(zhì)研究注重單一蛋白質(zhì)相比,蛋白質(zhì)組學(xué)更注重研究參與特定生理或病理狀態(tài)的所有蛋白質(zhì)種類和其與周圍環(huán)境的關(guān)系。它通過(guò)對(duì)正常個(gè)體與病理個(gè)體間蛋白質(zhì)組進(jìn)行比較,找到“疾病特異性蛋白質(zhì)分子”。這對(duì)于促進(jìn)分子醫(yī)學(xué)的發(fā)展或?yàn)榧膊〉脑缙谠\斷提供分子標(biāo)志有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。其研究基本技術(shù)包括毛細(xì)管等電聚焦(CIEF)、高效液相色譜(HPLC)毛細(xì)管電泳(CE)、飛行時(shí)間質(zhì)譜分析(MALDI-MS)、電噴霧質(zhì)譜分析(ESI-MS)等[4]。以基質(zhì)輔助激光解離激光解析(MALDI)成像質(zhì)譜(IMS)技術(shù)為例,樣品制備后,進(jìn)行質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集,最后數(shù)據(jù)讀取及生成質(zhì)譜圖像。它可通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究整個(gè)組織切片中數(shù)千種分子的空間分布,具有高靈敏度、高覆蓋等優(yōu)勢(shì)[5-6]。蛋白組學(xué)既能為生命活動(dòng)規(guī)律提供物質(zhì)基礎(chǔ),又能為疾病機(jī)制的闡釋和攻克提供理論依據(jù)及解決途徑,獲得關(guān)于細(xì)胞代謝、疾病發(fā)生等過(guò)程全面整體的認(rèn)識(shí)。
2 中醫(yī)證候與蛋白組學(xué)
中醫(yī)證候是辨證論治的基礎(chǔ)及理論體系的核心內(nèi)容,其研究也是現(xiàn)代化中醫(yī)藥的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[7]。證候即證的外候,是疾病過(guò)程中一定階段的病因、病位、病性、病勢(shì)和機(jī)體抗病能力強(qiáng)弱等本質(zhì)有機(jī)聯(lián)系的反映狀態(tài)。它是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程,具有多變性、復(fù)雜性、模糊性、隱匿性等特點(diǎn),易受外界因素干擾。其名稱、術(shù)語(yǔ)、概念、診斷等尚未規(guī)范統(tǒng)一,故此,證的規(guī)范研究將成為中醫(yī)發(fā)展的必然趨勢(shì)[8]。從中醫(yī)學(xué)整體觀來(lái)講,證是在致病因素作用下的機(jī)體各系統(tǒng)之間內(nèi)外環(huán)境產(chǎn)生紊亂而發(fā)生的病理生理狀態(tài)[9]。而蛋白組學(xué)技術(shù)致力于研究細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體、某一物種在特定條件、時(shí)間表達(dá)的全部蛋白質(zhì)圖譜,以期全面整體的認(rèn)識(shí)細(xì)胞代謝、疾病發(fā)生等過(guò)程。其動(dòng)態(tài)性、復(fù)雜性、整體性、穩(wěn)定性與中醫(yī)證候的恒動(dòng)觀、整體觀、辨證論治思維極度相似,對(duì)揭示疾病的證候本質(zhì)有巨大優(yōu)勢(shì)。因此利用蛋白組學(xué)技術(shù)既能為闡明中醫(yī)理論提供物質(zhì)基礎(chǔ),又能為中醫(yī)證候規(guī)范化提供新思路,可作為中醫(yī)證候研究的突破口[10]。
3 心系病癥與蛋白組學(xué)
心居胸中、兩肺之間,外有心包護(hù)衛(wèi)?!端貑?wèn)·靈蘭秘典論》:“心者,君主之官也,神明出焉”。《素問(wèn)·痿論》:“心主身之血脈”?!端貑?wèn)·脈要精微論》:“諸血者,皆屬于心”。此論述奠定了心病辨證的基礎(chǔ)。先天稟賦不足、成年后功能不足以主血充神、六淫內(nèi)侵、七情內(nèi)傷、飲食不節(jié)等皆是誘導(dǎo)心病的病因。心的主要病理表現(xiàn)為情志活動(dòng)異常及血脈運(yùn)行障礙[11]。對(duì)應(yīng)于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)可為冠心病、高血壓、冠狀動(dòng)脈綜合征、心律失常、心力衰竭、抑郁癥等,現(xiàn)將蛋白組學(xué)在心系病癥不同病癥的研究進(jìn)行概述。
3.1 冠心病 Zou L等[12]運(yùn)用ITRAQ標(biāo)記及二維液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析對(duì)早期發(fā)作心肌梗死(MI)患者及經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療7 d后患者進(jìn)行尿蛋白分析。通過(guò)多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)分析,發(fā)現(xiàn)5種尿蛋白(抗凝血酶III,補(bǔ)體C3,α-1-酸糖蛋白1,血清轉(zhuǎn)鐵蛋白和組織蛋白酶Z)特異性和敏感性較高,可用于監(jiān)測(cè)心肌梗死(MI)的疾病狀態(tài)和治療效果。區(qū)文超等[13]將二維凝膠電泳技術(shù)與基質(zhì)輔助激光解析/電離-飛行時(shí)間質(zhì)譜分析相結(jié)合對(duì)冠心病患者血小板差異蛋白表達(dá)進(jìn)行鑒別,結(jié)果得到6種血小板差異蛋白(Clusterin、Annexin A1、Plastin-2、Peroxiredoxin-6、Peroxiredoxin-2、Coronin-1A),可為血小板聚集機(jī)制的研究提供思路。Sun H等[14]研究冠心病患者尿液中差異蛋白的表達(dá),通過(guò)ITRAQ標(biāo)記及多重反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)的蛋白質(zhì)參與肝臟X受體/類維生素A X受體(LXR/RXR)途徑激活、動(dòng)脈粥樣硬化信號(hào)傳導(dǎo)、一氧化氮和活性氧的產(chǎn)生等過(guò)程。Yi X等[15]將液相色譜與串聯(lián)質(zhì)譜分析結(jié)合鑒定缺血性心肌?。↖CM)患者體內(nèi)差異表達(dá)的蛋白質(zhì),結(jié)果發(fā)現(xiàn)多數(shù)蛋白質(zhì)參與了與心臟代謝過(guò)程及炎性反應(yīng)和免疫反應(yīng)有關(guān)的生物學(xué)途徑。Anwar MA等[16]基于液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜多重反應(yīng)監(jiān)測(cè)聯(lián)用鑒定冠心?。–AD)患者血漿中的生物標(biāo)記物,得到6種血漿蛋白(載脂蛋白CII,C反應(yīng)蛋白,CD5抗原樣蛋白,纖連蛋白,α-胰蛋白酶抑制劑重鏈H1和蛋白S),涉及炎性反應(yīng)、脂質(zhì)調(diào)節(jié)、凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)等。Kulasingam A等[17]采用新型臨近延伸測(cè)定法對(duì)ST抬高型心肌梗死(STEMI)急性期與恢復(fù)期患者血漿蛋白標(biāo)志物進(jìn)行比較,有29種生物標(biāo)志物差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,結(jié)果說(shuō)明急性期免疫和炎性反應(yīng),細(xì)胞黏附和止血增加,恢復(fù)期組織重塑和蛋白水解增加。
3.2 高血壓 XU JW等[18]基于ITRAQ技術(shù)結(jié)合液相色譜、電噴霧電離串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)對(duì)原發(fā)性高血壓(EH)患者進(jìn)行血清蛋白組學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)組織蛋白酶G,轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β-1,透明質(zhì)酸酶-1和激肽原-1等4種蛋白質(zhì)共同參與了腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)和激肽釋放酶-激肽系統(tǒng)。
3.3 急性冠狀動(dòng)脈綜合征 Htun NM等[19]對(duì)急性冠狀動(dòng)脈綜合征(ACS)患者尿液進(jìn)行蛋白組學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)75種與ACS相關(guān)的尿肽,反映了與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊向“脆弱”斑塊演變,斑塊破裂以及血栓性動(dòng)脈閉塞有關(guān)的分子病理學(xué)改變。
3.4 心律失常 Zhou J等[20]運(yùn)用蛋白組學(xué)技術(shù)對(duì)心房顫動(dòng)(AF)患者血漿進(jìn)行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)16種蛋白質(zhì)明顯失調(diào),涉及嘌呤代謝及脂肪酸代謝。Lind L等[21]通過(guò)臨近延伸分析(PEA)芯片對(duì)房顫(AF)患者血漿蛋白進(jìn)行評(píng)估,證實(shí)NT-pro-BNP,F(xiàn)GF-23,GDF-15與房顫(AF)有關(guān),并發(fā)現(xiàn)4種蛋白(FABP4,IL-6,TIM-1和AM)在房顫發(fā)展中具有重要意義。李陽(yáng)明[22]采用ITRAQ技術(shù)對(duì)風(fēng)濕性心臟病慢性房顫患者進(jìn)行血漿蛋白組學(xué)研究,結(jié)果篩選出57種差異蛋白,其中33種表達(dá)上調(diào),24種表達(dá)下調(diào),其參與的腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)、半乳糖代謝、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)子、凝血和補(bǔ)體系統(tǒng)等與慢性房顫有關(guān)。
3.5 心力衰竭 Rüdebusch J等[23]對(duì)心力衰竭(HF)小鼠每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的蛋白質(zhì)組進(jìn)行質(zhì)譜(MS)分析,發(fā)現(xiàn)熱休克蛋白β-7(HSPB7)在HF的早期顯示出組織和血清豐度的差異。
3.6 抑郁癥 Choi JE等[24]結(jié)合二維凝膠電泳(2D-PAGE)與nanoUPLC-ESI-q-TOF串聯(lián)質(zhì)譜對(duì)抑郁癥小鼠模型進(jìn)行蛋白質(zhì)分離,結(jié)果表明海馬中泛素C末端水解酶L1(UCH-L1)的半胱氨酸氧化修飾在神經(jīng)保護(hù)作用中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
4 心系證候與蛋白組學(xué)
在心系疾病研究方面,運(yùn)用蛋白組學(xué)技術(shù)已具備一定條件。在此基礎(chǔ)上,利用蛋白組學(xué)技術(shù)研究心系病證不同證候,將為證型規(guī)范化提供更多的研究思路與參考價(jià)值。
4.1 心血瘀阻證 肖隋熙等[25]基于iTRAQ技術(shù)對(duì)冠心病血瘀證組蛋白質(zhì)進(jìn)行分離鑒別,共有27個(gè)差異蛋白點(diǎn)明顯表達(dá),其中11個(gè)表達(dá)上調(diào),16個(gè)表達(dá)下調(diào),涉及血小板的黏附遷移、血小板參與凝血反應(yīng)的亢進(jìn)、免疫反應(yīng)等,說(shuō)明冠心病血瘀證與血小板的黏附遷移等具相關(guān)性。
4.2 氣虛血瘀證與氣陰兩虛證 孟永梅等[26]采用iTRAQ標(biāo)記結(jié)合串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)對(duì)慢性心力衰竭(Chronic Heart Failure,CHF)氣虛血瘀證和氣陰兩虛證患者進(jìn)行差異蛋白組學(xué)研究。與健康組比較,CHF氣虛血瘀證組有16個(gè)差異蛋白表達(dá),11個(gè)蛋白質(zhì)表達(dá)上調(diào),5個(gè)蛋白質(zhì)表達(dá)下調(diào),主要涉及代謝紊亂、炎性反應(yīng)、免疫反應(yīng)、細(xì)胞凋亡。CHF氣陰兩虛證有15個(gè)差異蛋白表達(dá),10個(gè)蛋白質(zhì)表達(dá)上調(diào),5個(gè)蛋白質(zhì)表達(dá)下調(diào),說(shuō)明與代謝、免疫、炎性反應(yīng)相關(guān)。
4.3 氣虛血瘀證 李琪琳等[27]運(yùn)用蛋白組學(xué)技術(shù)探究曲美他嗪對(duì)氣虛血瘀證心力衰竭大鼠心肌線粒體影響,共鑒定10個(gè)蛋白,結(jié)果表明曲美他嗪干預(yù)可能與減輕應(yīng)激反應(yīng)等有關(guān)。
4.4 腎虛血瘀證 劉如秀等[28]采用雙向電泳法及四級(jí)桿飛行時(shí)間質(zhì)譜分析探究滋腎活血方對(duì)冠心病腎虛血瘀型大鼠缺血心肌的蛋白蛋白表達(dá)。與空白組比較均有變化的靶點(diǎn)蛋白質(zhì)有肌凝蛋白-6、乳酸脫氫酶B鏈、異檸檬酸脫氫酶、肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶-2、ATP合酶α亞基,表明滋腎活血方干預(yù)機(jī)制與保護(hù)細(xì)胞骨架等有關(guān)。
4.5 肝陽(yáng)化風(fēng)證與陰虛風(fēng)動(dòng)證 楊波等[29]運(yùn)用蛋白組學(xué)技術(shù)對(duì)高血壓腦出血急性期肝陽(yáng)化風(fēng)證患者及恢復(fù)期陰虛風(fēng)動(dòng)證患者蛋白質(zhì)展開(kāi)研究,結(jié)果得到肌動(dòng)蛋白在急性期與恢復(fù)期均有下調(diào),提示其表達(dá)水平與血小板早期活化有關(guān)。
5 討論
蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的執(zhí)行者,是證的物質(zhì)載體,其功能表現(xiàn)呈階段性特點(diǎn),而證候出現(xiàn)在疾病病程中的各個(gè)階段,兩者具有相似性。近幾年,國(guó)內(nèi)外以蛋白質(zhì)組學(xué)為代表的系統(tǒng)生物學(xué)興起,它是生命科學(xué)進(jìn)入后基因時(shí)代的特征。蛋白組學(xué)在為我們研究生命活動(dòng)、疾病發(fā)生發(fā)展規(guī)律及證候規(guī)范化等提供新思路新方法的同時(shí),也為中醫(yī)藥現(xiàn)代化發(fā)展擴(kuò)寬道路。然而,在中醫(yī)證候蛋白組學(xué)研究中還存在一些問(wèn)題,如欒依含等[30]認(rèn)為蛋白組學(xué)設(shè)備儀器、檢測(cè)方法不同,結(jié)果尚不統(tǒng)一;研究大多集中于同病異證及一病一證,異病同證研究較少;臨床樣本量較少;現(xiàn)階段蛋白組學(xué)研究?jī)H局限于發(fā)現(xiàn)差異蛋白等。除此之外,我們發(fā)現(xiàn)近5年中醫(yī)心系證候蛋白組學(xué)研究較少,這可能與其研究所需耗費(fèi)過(guò)多有關(guān)。且研究對(duì)象分為動(dòng)物模型與臨床患者,無(wú)法確認(rèn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物檢測(cè)結(jié)果是否適用于人類。
基于目前存在的問(wèn)題,有學(xué)者提出擴(kuò)大樣本量、減小差異性,加強(qiáng)病證結(jié)合研究,將蛋白組學(xué)、基因組學(xué)和代謝組學(xué)相結(jié)合等。我們認(rèn)為在此基礎(chǔ)上還可加入能量代謝研究,從蛋白質(zhì)、基因、代謝產(chǎn)物、能量變化方面系統(tǒng)闡釋辨證論治規(guī)律。隨著蛋白組學(xué)技術(shù)的日益精進(jìn),中醫(yī)證候研究將趨于標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化,也為后續(xù)疾病的預(yù)防、診治提供更成熟的方法及技術(shù)。
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(2019-11-12收稿 責(zé)任編輯:王明)