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组学技术在针灸研究领域中的应用现状

2021-01-23 381 上传者：管理员

摘要：针灸疗法是中医治病的主要方法之一,其利用针刺和艾灸等刺激人体体表穴位,并通过经络传导,以达到调和脏腑、扶正祛邪、治病保健的目的。由于针灸疗法具有适应证广、疗效显著、应用方便等优点,普遍为大众所接受,且逐渐成为许多国家的补充和替代疗法[1]。随着针灸临床的国际化和现代化发展,用现代技术手段来阐明和完善针灸传统理论已成为当前研究的重点。系统生物学是21世纪一门新兴的学科,被广泛地应用于生命科学研究中,组学技术作为系统生物学中的一部分,从人体是一个有机的统一体的角度出发,把基因、mRNA、蛋白质、代谢小分子等这些构成生物体的不同组分整合在一起进行研究,以揭示在某种或某些因素扰动下系统内部各组分的相互作用和动态变化,这与针灸疗法的整体调节作用不谋而合[2],因此将组学技术引入针灸研究,可以全面系统地揭示针灸治疗时所产生的整体效应,促进针灸学的现代化进程。本文就当下针灸研究领域中组学技术的应用进行概述,以期为针灸组学研究提供参考。

关键词：
组学技术
艾灸
针刺
针灸
针灸疗法
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1、组学技术概述

随着高通量测序技术的不断完善和发展,单组学技术日渐完善和成熟,不同组学如基因组学、蛋白组学、代谢组学等可从不同层面揭示生物体的动态变化过程。

1.1基因组学

基因组学技术是研究生物体内全部基因的一项技术[3],其可利用基因组信息指导医疗决策,并为每个病人量身定制治疗策略。随着2006年5月人类基因组计划的完成,对每个人进行基因检测正迅速成为现实。研究人员认为,基因组学有潜力彻底改革针灸医学的实践,即在遗传信息指导下,针灸可优化其治疗效果,为临床提供有效的治疗手段。

1.2蛋白组学

蛋白质组学技术是基于现代质谱联用技术对蛋白质/肽段进行鉴定和定量分析,可反映机体内全部蛋白质的信息,已被广泛用于从动态角度研究蛋白质在分子水平上的表达[4]。在针灸研究方面,利用蛋白组学研究针灸治疗帕金森病、急性脊髓损伤、缺血性脑血管病、神经痛等疾病的机制,已经取得一定的成果。蛋白质组学领域的快速发展为针灸与现代技术和系统生物学的融合提供了一系列新的工具,有望推动针灸的现代化和国际化进程。

1.3代谢组学

代谢组学又称为代谢轮廓分析,可系统反映生物体内代谢物的构成及变化。由于代谢物是生物调节过程中的最终产物,因此,与其他组学相比,代谢组学可直观反映机体表型及其变化[5],有助于生物体代谢特征的识别,可为发现与健康和疾病状态相关的生物标志物提供理想的技术平台。尤其是随着磁共振技术(NMR),超高效液相色谱-质谱联用技术(UPLC-MS)和气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)等代谢组学分析技术的发展和成熟,代谢组学在药物开发、分子医学和其他生物技术领域中变得越来越流行。代谢组学和针灸学均具有整体性、全面性和动态变化的特征,可为针灸机制研究提供科学依据。

2、组学技术在针灸研究中的应用进展

虽然针灸疗法逐渐成为许多国家的补充和替代疗法[1],但是不少海外学者对针灸保持着中立甚至是怀疑的态度,并坚持用现代方法验证其科学性。目前,虽然已有研究报告证实针灸对包括疼痛在内的许多疾病疗效显著,但同时也揭示了一些令人困惑的现象,甚至对其提出质疑,例如:针刺疗效是否只有安慰效果[6]?为什么针刺非穴位点同样可以产生疗效[7]?针灸的临床适应证到底有哪些?代表个体差异及针刺敏感性的生物指标和临床意义是什么?这些问题在一定程度上阻碍了针灸现代化的进程。近年来,已有针灸领域的研究开始应用组学技术来探索上述问题。

2.1经穴特异性

经穴是针灸学的一个重要概念,其原始含义为“气穴”、“脉气所发”,是针灸疗法发挥其治疗作用的基础。而目前国外的一些文献报道[8],经穴和非经穴刺激在临床疗效上并无差异。由于临床试验的结果相互矛盾,针灸疗法的疗效一直存在激烈争论。在2007年举行的针灸研究学会国际研讨会上,经穴特异性被认为是针灸实践的核心科学问题之一[9]。

不少研究学者将组学技术纳入经穴特异性的研究,并做了相关报道。为了寻找阳明经经穴特异性的生物信息学依据,吴巧凤等[10]采用代谢组学技术,观察分别针刺健康男性阳明经穴(足三里、梁门、巨髎)与其他经穴(阳陵泉、委中)后,其尿液中代谢产物的改变情况,发现针刺阳明经上各穴位,机体尿液代谢物的改变情况基本一致,均可升高尿液中马尿酸和氧化三甲胺的含量,降低甘氨酸含量;而针刺委中后尿液中代谢物改变情况与针刺阳明经穴有明显不同,其尿液代谢物中肌酐明显升高,提示阳明经穴具有一定的共性和特异性。另外,Lin等[11]也对经穴特异性进行了研究,分别对健康大鼠的足阳明胃经和足少阳胆经上的穴位进行电针干预,采用基于NMR代谢组学技术,探讨由电针干预不同经穴引起的代谢产物差异,发现无论是电针足阳明胃经的穴位还是电针足少阴胆经的穴位均能引起代谢产物的变化,且两者的代谢变化差异显著,为经穴特异性理论提供了证据支持。

2.2经穴-脏腑相关

经络和脏腑是中医基础理论的两大系统。“内属脏腑,外络肢节”,经穴脏腑相关理论把人体上下内外联系成为一个整体,是经络学说的核心内容[12]。但国外一些研究表明[13],不遵循针灸理论,不选用特定经穴,甚至不用进行相应的手法操作,也能达到与针灸相当的临床效应。而经络和内脏相关研究显示[14],针灸实时效应与神经节段有着复杂的联系,除了表现出经络特异性外,还表现出多经络可调节同一内脏功能。这些结果对传统针灸理论提出挑战,严重影响了针灸学科的发展。目前也有研究初步证实,经穴与脏腑在基因、蛋白、代谢层面存在相关性和特异性,并认为随着脏腑功能变化,经穴状态可由静息态转变为激活态[15,16]。

“心胸内关谋”是经穴-脏腑相关理论的具体表现,因此内关穴-心脏疾病则是该理论的经典研究模式。Fu等[15]采用急性心肌梗死大鼠模型,以电针内关穴为治疗手段,并采用转录蛋白组的染色质免疫沉淀技术(ChIP-assay),探讨针刺内关穴效应机制,发现针刺心肌缺血大鼠内关穴可以诱导H3K9ace调控血管内皮生长因子(VEGF)信号级联促进血管新生介导心肌保护;并惊奇地发现,对于正常大鼠,针刺内关穴同样也引起心肌组织中H3K9ace的高表达,提示经穴状态与脏腑功能变化是有交互作用的。另外陈以国等[16]基于“五脏有疾也,当取之十二原”的理论,以太溪穴-肾脏为研究载体,电针双侧太溪穴干预7d后分析其肾脏组织中蛋白质组的变化情况,发现针刺太溪穴后肾脏蛋白质组与非针刺组肾脏蛋白质组相比有9个上调的差异蛋白,并且鉴定出其中两个蛋白分别为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)依赖型异柠檬酸脱氢酶和醌氧化还原酶,提示针刺太溪穴可增强肾脏能量和物质代谢功能,太溪穴与肾具有相关性。

2.3针灸疗效作用机制

针灸临床适宜病种广泛,疗效显著,据统计针灸临床所涉及的病症数达972种,也有人总结为16个系统的461种病症。同时针灸疗法呈现多样化,如平衡针灸疗法、头皮针疗法、靳三针疗法、贺氏针灸三通法、腕踝针疗法和筋针疗法等。且针灸疗法也越来越得到国际的认可,1996年世界卫生组织(NIH)米兰会议提出了3类64种针灸适应病症。随着针灸全球化的传播,其也吸收了其他国家文化的精华,进而蓬勃发展,在基础理论、针刺方法、刺激部位和穴位组合方面都得到了锐意创新。例如,反映点针灸、泛穴针灸、经络逆向刺激疗法、针灸瘢痕松解术、动筋针法、糖针-舒适化针灸、针灵、激痛点针灸、本神针灸和精准针灸等[17],使得针灸领域百花齐放。但是目前针灸面临的一大问题是“技术在不断进步,理论在原地踏步”,也就是说目前传统的针灸理论不能明确地解释其治疗机制。

针灸治疗作为一种刺激手段,可通过刺激生物体不同组织结构如皮肤、肌肉、血管、神经等诱发信息传导及生化调节网络的变化,具有多途径、多层次、网络化的整体特点。而以往的针灸机制研究多针对单条或多条通路、单个或多个靶点进行研究,往往难以全面解释其作用机制,因此将组学技术引入针灸机制研究中,可使研究者在同一时间段内获得更多的棘突物质变化情况,为针灸机制的整体化研究提供新的契机。

心脑血管疾病为针灸治疗的优势病种,Yang等[18]对血管性痴呆大鼠进行足三里和百会针刺治疗,并于治疗2w后取Wistar大鼠脑组织进行iTRAQ相对定量蛋白质组学筛选出了31种差异表达蛋白,并通过生信分析发现这些差异蛋白与氧化应激、细胞凋亡、突触功能相关,提出针刺可从调节氧化应激、细胞凋亡或突触功能等多个方面治疗血管性痴呆。足三里是针灸临床上常用的穴位之一,Zhang等[19]对健康人群进行2w的电针足三里干预,并于干预前后抽血制备血清,并采用iTRAQ和UPLC/ESI-Q-TOF/MS技术进行蛋白组学与代谢组学联合分析,发现针刺足三里可影响机体免疫、细胞凋亡、蛋白转运、信号转导、代谢等多个生物过程,并对甘油磷脂代谢、醚脂代谢、脂肪酸代谢、甘油酯代谢、卟啉代谢、鞘脂代谢和原发性脂肪酸生物合成代谢等多方面综合调节,从而发挥其相应的治疗作用。

综上,组学技术是一个快速发展的领域,可以为针灸领域的研究提供更为符合针灸作用规律的证据,能够较为全面和系统地揭示针灸作用机制,完善针灸理论基础,促进针灸的发展。然而目前针灸的基础理论研究和针灸效应研究中由于经穴和经络概念的理解上的歧义,不同学科、不同实验室、不同国家采用的不同研究方法使得各种实验室结果无法重复,证据不足,难以突破,使针灸学面临前所未有的严峻挑战,问题就在于经络基础的研究成果无法显示可观、可测的经脉客体。因此,在后续的研究中,建立一个公认的针灸研究规范是十分必要的,同时还需注意实验中的质量控制,避免研究设计、方法中出现的不足。

参考文献：

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[2]张宏如,陶嘉磊,徐森磊,等.针刺代谢组学研究的现状与分析[J].南京中医药大学学报,2018;34(5):535-40.

[3]曾召琼,易帆,李萍,等.基因组学技术在中医药研究中的应用[J].国际检验医学杂志,2018;39(24):3089-92.

[7]杨洁,余思奕,杨明晓,等.穴位具有特异性作用——“973计划”经穴特异性项目概览[J].成都中医药大学学报,2015;38(2):93-5.

[10]吴巧凤,徐世珍,余曙光,等.基于1HNMR代谢组学的阳明经穴特异性研究[J].时珍国医国药,2010;21(10):2674-6.

[12]周逸平.经脉-脏腑相关是经络理论的核心[J].针刺研究,1999;(3):3-5.

[14]张维波,王燕平,李宏彦.《黄帝内经》经脉脏腑相关解析[J].针刺研究,2018;43(7):424-9.

[16]陈以国,李春日,宋媛媛,等.针刺“太溪”穴与肾脏组织蛋白质变化相关性研究[J].针刺研究,2010;35(3):170-4.

[17]巩昌镇.针灸医学的困惑与交叉思维的引入[J].中医药导报,2019;25(3):1-7.

白桦,孙珂,徐森磊,吴嘉宏,顾一煌.组学技术在针灸研究领域中的应用现状[J].中国老年学杂志,2021,41(02):428-431.

基金:国家自然科学基金项目(No.81674063);江苏省中医药领军人才项目(No.SLJ0226)