代謝組學在中藥抗肝纖維化研究中的進展

楊妮 徐建良 盛國光

[摘要] 代謝組學可通過對機體內小分子代謝物進行精準定性定量，分析代謝物與機體生理及病理相關變化的關系，揭示疾病本質及尋找疾病標志物。目前尚未發現治療肝纖維化特異有效的西藥，臨床上使用中藥及中成藥治療肝纖維化效果顯著。近年來代謝組學技術發展迅速，為中藥治療肝纖維化領域的研究提供了新的技術平臺。本文主要對近5年代謝組學在中醫藥治療肝纖維化領域的研究進展進行綜述。

[關鍵詞] 肝纖維化;代謝組學;中藥;生物標志物;研究進展

[中圖分類號] R575? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2020）10（b）-0033-04

[Abstract] Metabolomics can reveal the nature of disease and look for disease markers through accurate qualitative and quantitative analysis of small molecular metabolites in the body， and analyze the relationship between metabolites and physiological and pathological changes. At present， no specific and effective Western medicine has been found in the treatment of liver fibrosis. The clinical use of traditional Chinese medicine and Chinese patent medicine has a significant effect on liver fibrosis. In recent years， metabolomics technology has developed rapidly， which provides a new technology platform for the research of traditional Chinese medicine treatment of liver fibrosis. This article mainly reviews the research progress of metabolomics in the treatment of liver fibrosis with traditional Chinese medicine in recent five years.

[Key words] Hepatic fibrosis; Metabolomics; Traditional Chinese medicine; Biomarker; Research progress

代謝組學[1]通過對生物體內源性小分子進行動態分析，可以更好地闡述肝纖維化相關病理過程，在肝病研究中具有重要意義。肝纖維化是多種原因引起的慢性肝損害所致的病理改變。許多慢性肝病，如慢性乙型肝炎、非酒精性脂肪性肝炎、自身免疫性肝炎等均以肝纖維化為共同病理特點及病理發生機制。肝纖維化繼續進展會導致肝硬化、肝衰竭甚至肝癌等嚴重肝臟疾病，因此，對肝纖維化進行早期及時干預至關重要[2]。西醫主要針對肝纖維化病因治療，尚無特異有效的治療藥物。中草藥針對肝纖維化發生機制多靶點、多環節共同作用可改善甚至逆轉肝纖維化。從代謝組學角度研究肝纖維化有助于發現具有診斷價值的特殊標志物，對疾病治療及新藥研發具有重大意義，本文對這一領域的研究進行綜述。

1 中藥抗肝纖維化的應用

古今醫家學者在漫長的臨床實踐探索、經驗總結及近年來迅速發展的循證醫學研究中，逐漸發現并形成具有抗肝纖維化作用的中藥及其提取物、中成藥和中藥復方制劑等[3]。

1.1 中藥提取物

丹參素是中藥丹參的提取物，研究發現其能促進肝星狀細胞的凋亡，可有效調節細胞外基質的降解并抑制血管生成調控因子的表達，抑制肝臟星狀細胞的激活過程;同時能降低肝組織中p-MEK、p-ERK蛋白的表達水平，通過調節MEK/ERK信號通路發揮抗肝纖維化作用[4]。漢防己甲素[5]是分離自粉防己的一種生物堿成分，研究發現其可顯著降低肝纖維化患者血清中透明質酸、層黏蛋白及Ⅳ型膠原等指標水平，減輕肝纖維化程度[6]。姜黃素能抑制轉化生長因子-β1（TGF-β1）誘導后肝細胞抗波形絲蛋白及α-平滑肌肌動蛋白的表達，促進肝細胞自噬相關基因及蛋白（人自噬基因、LC3）的表達，提高肝細胞自噬水平，抑制肝細胞上皮間質轉化進程，進而減緩肝纖維化的發生與發展[7]。金學琴等[8]研究發現，苦參素能明顯下調大鼠肝組織中TGF-β1的表達，提示苦參素可能是通過抑制TGF-β1的表達來改善肝纖維化。

1.2 單味中藥

賀佩等[9]發現，當歸、黃芪、丹參、赤芍及其復方均有抗血吸蟲病早期抗肝纖維化的效果，能抑制血吸蟲肝病肝纖維化Ⅰ、Ⅲ型膠原蛋白的合成，抑制TGF-β1的表達。鱉甲性咸寒，具有滋陰潛陽、軟堅散結的功效，近年來研究發現，鱉甲可能通過影響機體炎癥環節起到抗肝纖維化作用，同時對肝星狀細胞和細胞外基質具有調控作用[10]。

1.3 中藥復方制劑

余華香等[11]研究發現，鱉甲煎丸聯合恩替卡韋治療乙肝肝纖維化患者的臨床效果，給予治療組（44例）鱉甲煎丸及恩替卡韋，對照組（44例）僅給予恩替卡韋，結果表明治療組抗肝纖維化效果更好。劉瑜等[12]研究發現，安絡化纖丸能促進恩替卡韋發揮抗病毒效應，提高慢性乙型肝炎肝纖維化患者的機體免疫功能，延緩肝纖維化進程。鐘偉超等[13]研究發現，大黃蟄蟲丸可降低小鼠血清中丙氨酸氨基轉移酶、天門冬氨酸氨基轉移酶、白介素-6、γ干擾素、腫瘤壞死因子-α水平，升高白介素-10水平;同時降低肝纖維化Ⅰ型膠原蛋白水平，減少肝細胞凋亡，從而起到保護酒精性肝纖維化小鼠的作用。徐渴陽等[14]研究發現，扶正化瘀膠囊可以通過下調細胞自噬LC3Ⅱ水平、上調自噬底物p62的水平來減輕氣虛血瘀型大鼠的肝纖維化程度。尚立芝等[15]研究發現，柴胡疏肝散可能通過下調白介素-1和腫瘤壞死因子-α水平、抑制TGF-β1和α-平滑肌肌動蛋白基因的表達延緩肝纖維化程度，對豬血清誘發的肝纖維化大鼠起到保護作用。夏雪皎等[16]研究疏肝健脾活血方對二甲基亞硝胺誘導的肝纖維化大鼠的干預作用，發現疏肝健脾活血方可能通過降低肝組織低氧誘導因子-1α蛋白、血管內皮生長因子mRNA表達量，從而起到抗肝纖維化的作用。

2 代謝組學介紹

2.1 代謝組學相關概念及研究內容

代謝組學是“后基因組學”時期發展的一門新興學科，同基因組學、轉錄組學和蛋白質組學共同構成系統生物學的核心內容[17]。代謝組學是研究生物體系（細胞、組織或生物體）受到體內外刺激或擾動后其代謝產物變化的一門科學。代謝組學研究的對象是“代謝組”，即基因組的下游產物也是最終產物，是一些參與生物體新陳代謝、維持生物體正常生長功能和生長發育的小分子化合物的集合，主要是相對分子量< 1000的內源性小分子，能反映細胞或組織在外界刺激或遺傳修飾下的代謝應答變化[18]。

代謝組學的研究樣品主要為生物體血液、尿液、唾液以及細胞和組織的提取液。樣品經過一系列預處理，即可提取上清液進行儀器分析[19]。血液含有的化合物種類較多，能較全面地反映生物體的代謝狀況;尿液生成與腎臟生理病理功能密切相關，且尿液成分會隨著機體代謝及疾病等情況發生相應改變;肝臟是機體進行物質和能量代謝的主要場所。因此對血液、尿液及肝組織整合分析在代謝組學研究中有重要作用。

2.2 代謝組學主要檢測技術比較

代謝組學的主要化學技術是核磁共振（NMR）、液相色譜質譜聯用（LC-MS）、氣相色譜質譜聯用（GC-MS）、高效液相色譜法（HPLC）等[20-22];選擇代謝物組學分析方法時通常需要同時考慮儀器和相關技術的檢測速度、選擇性和靈敏度，以期找到最適合目標化合物的方法。

GC/MS的優勢在于分離效率高且相對較為經濟，但需要對樣品進行衍生化預處理，有可能引起樣品變化。如張艷等[23]采用GC-MS技術研究平菇多糖對肝損傷大鼠尿液代謝的干預作用，發現平菇多糖能調節肝損傷大鼠尿液中檸檬酸、蘋果酸、D-葡萄糖醛酸、十六烷酸和1，2，3-丙烷酸水平，同時參與調節三羧酸循環、乙醛酸和二羧酸代謝、抗壞血酸和醛酸代謝通路，從而對肝纖維化大鼠起到保護作用。LC-MS中目前應用較廣泛的是HPLC/MS。HPLC的優勢在于進樣前無需進行樣品衍生化處理，適合于檢測一些不穩定、不易衍生化、不易揮發和分子量較大的化合物[24]。HPLC/MS具有較好的選擇性及較高的靈敏度，但檢測時間相對更長。如Tokushige等[25]通過LC-MS分析105例非酒精性脂肪肝疾病和26例原發性膽汁性肝硬化患者的血清代謝物，發現肝纖維化過程與包括脫氫異雄酮、還原尿睪酮在內的28種代謝產物相關。NMR是最經典的代謝組學研究方法，優勢在于樣品無創性，且檢測效率高，樣品可重復多次進行檢測;缺點在于靈敏度不高，只用于分析低豐度代謝產物。如西班牙學者Embade等[26]應用1H-NMR光譜技術分析無纖維化或肝硬化的丙型肝炎病毒患者的血清樣本，發現膽堿、乙酰乙酸鹽和低密度脂蛋白是丙型肝炎肝硬化患者最具差異性的生物標志物，同時表明1H-NMR技術能作為鑒別纖維化存在與否及嚴重程度的一種新型診斷方法。

3 代謝組學在中藥抗肝纖維化方面的應用

代謝組學通過識別和動態分析生物體內源性小分子變化，識別和篩選與疾病機制相關聯的代謝標志物、代謝通路，對尋找有效治療靶點有重要作用。以下對近幾年來代謝組學在中藥治療肝纖維化方面的研究進展進行總結。

3.1 在單味中藥及其提取物抗肝纖維化的應用

周永峰等[27]利用UPLC-Q-TOF-MS技術研究五味子對CCl4致小鼠肝損傷的作用，共鑒定出纈氨酸、甘草次酸醋酸酯、磷脂酰甘油酯等50個生物標志物，共富集得到包括甘油磷脂代謝，乙醛酸和二羧酸代謝等在內共計7條代謝通路。應用UPLC-QTOF/MS技術研究大黃對肝纖維化大鼠的肝損傷與保護作用，篩選出?；撬?、精氨酸、前列腺素、視黃基酯、糞甾烷酸等潛在生物標志物，富集得到包含精氨酸和脯氨酸代謝、初級膽酸生物合成、?；撬岷蛠喤；撬岽x和花生四烯酸代謝等的多條代謝通路[28]。常虹等[29]采用UPLC-Q-TOF-MS技術對肝纖維化大鼠尿液進行檢測，發現黃芩水煎液能夠通過調控L-色氨酸、3-甲基二氧吲哚、5-羥基吲哚乙酰苷氨酸、甲基丙二酸、亮氨酸，黃芩苷可通過調控左旋色氨酸、3-甲基二氧吲哚、5-羥基吲哚乙酰甘氨酸、犬尿酸及甲基丙二酸等物質，參與色氨酸及亮氨酸代謝從而有效改善肝纖維化。Liu等[30]采用1H-NMR技術對巖黃連誘導的肝纖維化大鼠血清進行檢測，發現巖黃連可以通過調節氨基酸代謝、脂質代謝和丙酮酸代謝對肝纖維化大鼠起到保護作用。滕楊等[31]利用GC-MS技術對二甲基亞硝胺誘導的急性肝纖維化大鼠尿液進行檢測，發現經金銀花醇提物干預后，大鼠尿液代謝物中有9種物質含量向正常范圍回歸，表明金銀花醇提取物一定程度上可改善肝纖維化。

3.2 在中成藥抗肝纖維化的應用

Gao等[32]應用HPLC-MS技術檢測二甲基亞硝胺誘導的肝纖維化大鼠血清，采用主成分分析和偏最小二乘法識別出5種溶血磷脂膽堿類生物標志物;再通過定量分析發現經扶正化瘀膠囊干預后血清中14種氨基酸和5種膽汁酸明顯趨向正常水平。

3.3 在中藥復方抗肝纖維化的應用

Zhang等[33]利用超高效液相色譜飛行時間質譜（UPLC-TOF-MS）技術研究茵陳蒿湯對肝纖維化大鼠的作用，發現茵陳蒿湯抗肝纖維化作用機制可能是由于氧化應激的抑制和由此產生的參與肝纖維化的脂質過氧化作用所致。高家榮等[34]采用GC-MS技術檢測CCl4誘導的肝纖維化大鼠肝臟組織，發現疏肝健脾方能使棕櫚酸、二十碳烯酸、蘋果酸、延胡索酸、谷氨酰胺、鹽德草堿、N-乙酰-4-氨基丁酸、葡萄糖酸等8個生物標志物向正常水平靠近。姜輝等[35]研究發現，疏肝健脾方能使肝纖維化大鼠血清中葡萄糖、巖藻糖、異亮氨酸、馬尿酸、蘋果酸、α-銅戊二酸、肉毒堿等7個內源性代謝物向正常組轉歸;且能使肝纖維化大鼠尿液中羥基丁酸、異亮氨酸、β-丙氨酸、氨基丙二酸、胞嘧啶、賴氨酸等6個生物標志物轉向正常水平[36]。仰賢莉等[37]利用UHPLC-TOF-MS技術研究扶正化瘀方作用于肝纖維化大鼠的療效，發現扶正化瘀方具有改善肝纖維化的作用，篩選鑒定出包括不飽和脂肪酸及衍生物、溶血卵磷脂和氨基酸等的19種與肝纖維化相關的潛在生物標志物。

4 小結

隨著臨床研究的發展及中藥質量的提高，為進一步滿足患者的臨床需求，療效顯著的抗肝纖維化中藥新藥研發進程必將加快[3]。代謝組學技術目前正蓬勃發展，但尚未產生可以精準描述樣本內所有化合物的分析技術，因而對代謝途徑的分析還不夠全面精準。其次，目前代謝組學在肝纖維化方面的應用大多為基礎實驗研究，在臨床方面的研究相對欠缺。而隨著代謝組學深入發展，在疾病診療中更深層次的應用，代謝組學將為中藥抗肝纖維化提供龐大助力。

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（收稿日期：2020-04-24）