發布時間：2021-09-27所屬分類：醫學職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：代謝組學利用現代分析技術分析生物體內內源性代謝物的變化，結合生物信息學方法探索生物標記物和代謝途徑，揭示病理機制和藥物干預機制。代謝組學強調機體整體狀態變化與中醫藥的整體觀診療思維相匹配，兩者有機結合在復雜的中醫藥理論研究中具有廣闊
摘要：代謝組學利用現代分析技術分析生物體內內源性代謝物的變化，結合生物信息學方法探索生物標記物和代謝途徑，揭示病理機制和藥物干預機制。代謝組學強調機體整體狀態變化與中醫藥的整體觀診療思維相匹配，兩者有機結合在復雜的中醫藥理論研究中具有廣闊的應用前景。液質聯用(LC-MS)技術具有分離性能好、靈敏度高和專屬性強等優勢，是最適用于中藥代謝組學的定性定量分析技術。通過總結LC-MS的常用類型和生物樣品的前處理方法，以及近3年LC-MS在中藥代謝組學中的具體應用，以期為中藥代謝組學研究提供借鑒。
關鍵詞：液-質聯用;中藥;代謝組學;生物標記物;代謝途徑
中藥用于疾病的預防和治療具有悠久歷史，數千年來的臨床應用已經證明了中藥的有效性和安全性，但是由于中藥化合物種類多、靶點多、藥效物質和作用機制模糊等因素制約著中藥的現代化發展，如何將傳統中醫藥理論用現代生命科學闡明一直是制約中醫藥國際化的難題[1]。代謝組學是繼基因組學、轉錄組學和蛋白質組學之后系統生物學的一門新興學科，通過對生物樣品(血漿，尿液，組織等)中的相對分子質量小于1000的內源性代謝物進行系統的定性和定量分析，探索代謝物與機體生理、病理變化的相關性，以評價生物體復雜體系相互作用及對內外因素刺激下的整體動態代謝反應[2]，代謝組學以其獨特的整體、動態的表達特征與中醫藥的整體觀、辨證論治的診療思維不謀而合，與中藥多成分、多靶點、多途徑和整體性的特點相匹配[3]。
近些年來，代謝組學已廣泛應用于闡明中藥的毒性機制[4]和療效[5]，其主要分析技術包括核磁共振(NMR)[4]、氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)技術[6]和LC-MS[7]等。其中LC-MS技術在代謝組學領域具有獨特的優勢，因為質譜的高靈敏度和高分辨率，并且LC-MS可以用相對較小體積(1～10μL)的生物流體來檢測最大部分的代謝物。相比于GC-MS，LC-MS不需要對樣品進行繁瑣的衍生化預處理，也適用于熱穩定性差、難揮發、難衍生化和分子量較大的樣品[8]。LC-MS極大推動了代謝組學的發展，特別是高分辨質譜憑借其高普適性、高靈敏度和準確度逐漸成為代謝組學研究中的主流方法[9]。本研究以LC-MS為切入點，闡述了LC-MS的常用類型和生物樣品的前處理方法，并綜述了近3年來LC-MS在中藥代謝組學中的具體應用，以期為中藥代謝組學研究提供參考。
1液相色譜-質譜聯用技術(LC-MS)梗概
LC-MS是20世紀70年代發展起來的一門新的儀器分析方法[10]，主要由液相色譜和質譜兩部分組成，通過LC色譜進行分離，以MS進行定性分析。LC-MS集LC的高分離能力、MS的高靈敏度和專屬性于一體，可以快速獲得巨大的信息量[11]。
1.1液相色譜(Liquidchromatography，LC)
液相色譜對待測物起到分離作用，合適的色譜條件不僅可以獲得更好的檢測限，并且可以降低背景噪音獲得更高質量的質譜信息[12]。其中液相色譜的核心———色譜填料直接對色譜系統的分離效率和數據的準確性產生影響。現有的色譜填料主要分為三大類：無機基質填料、有機基質填料和復合材料。無機基質填料中的多孔二氧化硅微球填料，因其機械強度高、熱和溶劑穩定性好、表面易于修飾和生物兼容性好等優點，已成為應用最廣泛的色譜填料[13]。近些年來分別有2-甲基咪唑[14]、碳量子點[15]、聚乙烯醇[16]、離子液體[17-18]和多孔石墨烯[19]等各種材料對二氧化硅微球進行表面官能化修飾進而改進固定相和提高色譜性能，得到了很好的選擇性和分離效果。除此之外有機基質填料中的聚合物型色譜填料憑借化學穩定性、易于被衍生化及負載能力強等特點，也越來越受到科研工作者們的重視[20]。
如今最常用的液相色譜技術是反相液相色譜(RPLC)、親水相互作用色譜(HILIC)和正相液相色譜(NPLC)。RPLC基于疏水性的差異實現分離，使用RPLC可以很好地分離除極性代謝物以外的所有化合物。HILIC與RPLC互補，可成為強極性和親水性代謝物的選擇方法[21]。在利用一維液相色譜技術(1DLC)如RPLC、HILIC或NPLC分離復雜的代謝產物時，因為只能利用代謝物的一種性質，并且無法分離部分具有相似結構的異構體，所以難以在適當分析時間內以有限的峰容量及分離能力達到復雜樣品的分離需求。多維液相色譜技術(MDLC)中的二維液相色譜技術(2DLC)將RPLC、NPLC和HILIC等不同的分離機理的色譜柱串聯，可極大增加色譜峰容量和提高分離能力，被認為是分析復雜樣品的有力技術[22]。2DLC分離性能是由色譜維數和分離正交性的峰容量決定，峰容量是指色譜系統在適當的分析時間內，相鄰色譜峰在滿足一定分離要求的基礎上能夠分離的最大組分數。正交性是評價色譜系統分離能力的重要指標，受二維色譜柱的選擇和流動相性質的影響[23]，正交性越高則色譜峰容量越高。理論上2DLC的峰容量是一維色譜與二維色譜分離峰容量的乘積，實際分離過程中峰容量受限于正交性程度和兩維分離的實際效率[24]。2DLC可分為在線或者離線兩種模式，離線模式一般通過傳統高效液相色譜(HPLC)進行，將流經第一維的組分收集，之后再注入第二維系統進行分離，同一儀器只需改變固定相和/或流動相，即可組成一個二維液相系統。離線模式的優點是方便且無時間限制，缺點則是耗時較長、自動化和重復性很差并且存在樣品丟失或者污染的風險。相比于離線模式，在線2DLC自動化和重復性都更高并且耗時較短，第一維的組分通過特定的接口連續轉移到第二維，以便進一步分離。在線2D-LC的峰容量通常低于離線2D-LC的峰容量，但是比1D-LC要高很多[25]。近些年來，2DLC憑借著高分離度和峰容量在代謝組學中被廣泛運用[26-27]。
1.2質譜(Massspectrometry，MS)
質譜是通過測量化合物質荷比(m/z)進行定性定量的儀器。質譜根據質量分析器種類可分為低分辨質譜和高分辨質譜兩種，低分辨質譜是有四極桿分析器(Quadrupoleanalyzer，Q)、離子阱(Iontrap，IT)、三重四極桿(Triplequa-drupole，QQQ)和四極桿-線性離子阱(Q-Trap)等質量分析器的質譜儀，高分辨質譜則有靜電場軌道阱(Orbitrap)、飛行時間(Timeofflight，TOF)和傅立葉變換離子回旋共振(Fouriertransformioncyclotronresonance，FT-ICR)等[28]。
三重四級桿(QQQ)質譜常用于定量檢測且應用范圍不斷擴大，如用于藥物檢測[29]、農藥殘留檢測[30]、抗體偶聯藥物檢測(Antibody-drugconjugates，ADCs)[31]、類固醇激素檢測[32]等。三重四級桿(QQQ)質譜的多重反應監測(MRM)模式定量性能高，但MRM模式需要提供特定的反應離子信息來選擇性地采集信號，因此對未知化合物的檢測性能不足，并且MRM模式需要耗時的預篩選步驟以便為質譜分析優化最佳條件[33]。相對而言，Q-TOF可以無需優化、快速可靠地鑒定和定量大多數化合物，但Q-TOF定量分析相比QQQ儀器靈敏度降低，導致某些目標分析物的檢測限更高。由于電離源和離子探測器技術的改進，最近開發的儀器提供了比過去更高的靈敏度及更寬的線性動態范圍，近年來已經發表了一些Q-TOF/MS定量分析的研究[33-36]。Q-Trap可以通過子離子掃描(ProductIonScan)、母離子掃描(PrecursorIonScan)和中性碎片丟失掃描(NeutralLoss)等掃描模式用于定量和定性分析，使用比較多的是通過多反應監測掃描MRM模式進行定量檢測和線性離子阱的增強子離子掃描模式(Enhancedproductionscanning，EPI)獲得相應的二級碎片圖進行定性確證。當使用信息依賴性獲取技術(Informationdependentacquisi-tion，IDA)時，可將兩種掃描模式相結合，即多反應監測-觸發增強子離子掃描模式(MRM-IDA-EPI)，該種模式一次進樣可以同時獲得高靈敏度MRM的定量數據和二級全掃描質譜圖(EPI)進行定性確認[37-39]，在不降低定性和定量分析性能的同時，不僅實現準確定量特定目標化合物，而且只需一次進樣就能準確定性鑒定化合物。FT-ICR具有超高的分辨率和質量準確度、多級裂解和不需要色譜分離直接進樣進行代謝物檢測和鑒定等特點，可以更有效準確地鑒定內源代謝物的化學結構，因此近些年來在代謝組學研究中顯示出巨大的優勢[40]，盡管FT-ICR具備了超高的分辨率和質量準確度，但TOF在廣泛的采樣率范圍內更加穩定，在高采樣率下，TOF的靈敏度可能超過FT-ICR[41]。由四極桿分析器(Quadrupoleanalyzer，Q)和軌道阱(Orbi-trap)組成的串聯質譜儀(Q-Orbitrap)可同時實現對母離子和質譜二級碎片離子的高分辨數據采集，為化合物的鑒定提供了準確的信息，具有高靈敏度、高分離度和高準確度等優勢，已被廣泛運用于中藥成分研究[42-44]。
2生物樣品的前處理
在代謝組學的檢測分析中，往往需要生物樣品作為分析目標進行檢測，生物樣品往往含有除了待測組分以外的許多干擾檢測內源性或外源性的物質，對質譜信號產生增強或者抑制等基質效應[45]。根據文獻報道，在眾多生物基質中，磷脂等分子是基質效應的主要來源[45-46]，其他成分如鹽類對于基質效應也有很強的影響，尤其是在這些物質不易揮發的情況下[47]。因為生物樣品中待測組分的含量很低，因此想要提高檢測的準確度和靈敏度必須采取方法減少基質效應的影響。樣品前處理可以有效減少基質效應的影響，樣品前處理的方法有蛋白沉淀法、固相萃取法、液液萃取法、微透析技術和其他方法。
2.1蛋白沉淀法(Proteinprecipitation，PPT)
藥物在體內藥動學過程中，藥物的原型成分與代謝成分均可與內源性蛋白形成蛋白結合物，為了檢測準確度和靈敏度的需要，必須使藥物從蛋白結合物中分離。蛋白質沉淀法(PPT)是目前使用最廣泛、簡單的樣品前處理方法，一般步驟是向樣品中加入有機溶劑(乙腈、甲醇等)、無機鹽和酸性物質，或者采用加熱的方法使蛋白沉淀，然后高速離心分離得到待測液。其優點是操作簡單快速、成本低廉，但是因為無法消除大部分不參與蛋白質沉淀的內源性成分[48]，因此靈敏度較低且不適合微量樣品的分析。
2.2固相萃取法(Solidphaseextraction，SPE)
固相萃取法基于液-固相色譜理論，采用選擇性吸附、選擇性洗脫的方式對樣品進行富集、分離、凈化，可看作一種類似色譜過程。根據固相萃取劑的不同固相萃取法可分為正相、反相和離子交換固相萃取三類。固相萃取法的基本操作步驟有三步：活化、上樣和洗脫，其優點是自動化程度高，選擇性好;缺點主要是成本較高，重現性比較差。因此為了取得更好的檢測效果，減少基質效應的影響需要采取更為復雜的處理方法，比較常用的是混合SPE的方法[49-51]。
2.3液液萃取法(Liquid-liquidextraction，LLE)
液液萃取法利用的是萃取的原理，因為大部分藥物都是親脂性的，血漿樣品中大部分內源性物質都是極性較大的水溶性物質。通過加入與水不相溶的有機溶劑如(乙醚、乙酸乙酯、正丁醇和氯仿等)，可將親脂性藥物萃取出來富集之后進行檢測。液液萃取法操作簡單，成本較低，但是極性化合物的提取率很差，且自動化程度較低。
2.4微透析技術(Microdialysistechnology，MD)
微透析技術是基于透析原理的活體取樣技術，近些年來越發受到人們的關注，該技術可以在維持生物生命體征正常的情況下進行在體、實時和在線取樣和檢測。微萃取系統主要由微量注射泵、探針、微量收集器、連接管和分離檢測裝置組成。一般操作步驟是將探針探入靶組織，微量注射泵將灌流液(濃度、組成與靶組織間液相似的生理溶液)以一定流速(一般1～5μL/min)流經探針，此時由于半透膜兩端藥物有濃度差，游離型藥物會擴散進入探針隨著灌流液不斷流出。探針是該系統的核心部分，起著半透膜的作用，目前常用的探針有柔性探針、同心圓形探針、線性探針和分流探針四種，可以根據不同的靶組織選擇不同的探針。與其他方法相比，微透析技術有以下優點[52-53]：①對實驗動物的傷害較小，取樣過程不影響生物正常生命體征，可實現實時在線取樣;②可以在同一動物身上連續取樣，減少動物使用量，降低個體差異帶來的影響;③自動篩選游離型藥物，由于探針半透膜的存在使得灌流液中的樣品無需直接檢測，減少了樣品的損失和誤差，提高了樣品穩定性。雖然微透析技術能夠完全除去蛋白質和其他大分子，但是依然無法除去鹽類物質[48]，應通過其他樣品制備技術或適當的色譜分離來消除鹽類物質[54]。
2.5其他方法
在生物樣品的前處理方法中還有其他的處理方法，比如液相微萃取(Liquidphasemicroextraction，LPME)[55]、固相微萃取(Solidphasemicroextraction，SPME)[56-57]、分子印跡技術(Molecularimprintingtechnology，MIT)[58]、柱切換技術(Columnswitchingtechnology，CS)[59]和超臨界流體萃取(Supercriticalfluidextraction，SFE)[60]等方法。為了提高樣品前處理的質量，以上所有方法也可以互相結合起來[61]。
3LC-MS在中藥代謝組學中的應用
代謝組學是系統生物學中一個快速發展領域，代謝組學通過分析生物樣品中的整體代謝情況，研究體內內源性代謝物應對外部刺激的潛在生物標志物和代謝途徑，揭示病理機制和藥物療效機制。代謝組學的整體性和動態性的特點，與中醫藥理論的整體性和統一性原則相契合，為中藥疾病診斷、藥物評價和機制解釋提供了一種有前景的方法。中藥的多成分、多靶點的特點對于中藥的分析技術提出了很高的要求。近些年來，LC-MS憑借高靈敏度和準確度以及分析效率高等優點逐漸成為中藥代謝組學領域的主要方法，LC-MS在中藥代謝組學中的應用主要有單味中藥研究、中藥復方配伍規律研究、生物標志物研究和中藥復方作用機制研究等四個方面，生物樣品的選取也從傳統的血清、尿液和糞便樣品擴展到了組織、細胞等樣品。見表1。
3.1單味中藥研究
單味中藥是中醫預防和治療疾病的最主要載體，也可以看作是一個小復方，對單味中藥的研究不僅關乎中藥的臨床療效和合理用藥，也可以為中藥資源的合理應用提供依據。劉子菡等[62]基于代謝組學技術研究硫熏麥冬影響大鼠體內內源性代謝產物的相關過程，應用UHPLC-Q-Exac-tive軌道阱高分辨質譜技術分別對空白組、麥冬提取物組和硫熏麥冬提取物組的SD大鼠血漿樣本進行分析，篩選和鑒定出35個差異性生物標志物和15個潛在的生物標志物，通過對大鼠血漿生物標志物進行代謝通路分析，得到6條代謝通路，結果顯示硫熏麥冬組主要影響了大鼠體內苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成通路，推斷硫熏麥冬擾亂了正常大鼠體內氨基酸的生物合成及代謝相關過程。該研究不僅為硫熏麥冬的毒性機理提供了科學解釋，也為硫磺熏蒸法炮制的中藥研究提供了參考。王夏雷等[63]通過分析大鼠空白組和土三七給藥組血清、肝組織差異代謝通路，從多方面揭示土三七致肝毒性的作用機制;將大鼠連續給藥14天后處死，取血和肝臟組織測定血清谷丙轉氨酶(ALT)、谷草轉氨酶(AST)、白蛋白(ALB)水平，并通過液質聯用法分析大鼠代謝譜變化;發現與空白組相比，土三七給藥組的ALT和AST水平顯著升高，并分別從血清和肝臟組織中篩選出13種和14種差異代謝物，推斷土三七致肝毒性機制可能與甘油磷脂、膽汁酸代謝紊亂有關;該研究利用代謝組學方法從內源性代謝物變化角度初步探討了土三七致大鼠肝毒性的毒性機理，為毒性中藥的毒性機制研究提供了一種新的視角。除此之外，植物代謝組學作為代謝組學的重要組成部分，植物代謝組學也逐漸成為中藥資源領域研究的有效途徑[91]。WU等[64]基于植物代謝組學方法對虎杖的6個不同部位組織(根、莖、葉、花、根莖和種子)的代謝譜進行了分析檢測，鑒定了虎杖的主要活性成分二苯乙烯類化合物、蒽醌類化合物和黃酮類化合物，并測定了各組織間化合物的相對含量，發現根和根莖中二苯乙烯類和恩醌類化合物的含量遠高于其他組織，為虎杖的傳統根與根莖入用藥提供了科學依據;并且篩選了13個化合物作為鑒別虎杖不同組織的潛在化學標志物，為虎杖不同組織的不同用途提供了化學依據，對虎杖藥材資源的進一步開發具有一定的指導意義。
3.2中藥復方配伍規律研究
中藥在臨床應用中常以單味藥成方或以四氣五味、君臣佐使等藥性搭配成為中藥復方來發揮最佳療效，數千年的實際運用已證實中藥復方的療效和安全性，但是由于其藥效物質基礎和療效機制仍未明了，嚴重限制了中藥現代化和國際化，代謝組學的出現為闡明中藥復方配伍的科學性提供了一種強有力的方法。
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當歸四逆湯(DSD)是我國傳統治療血虛寒厥、溫血養經的名方，由當歸、桂枝、白芍、細辛、通草、甘草和大棗七味藥組成，其中當歸和桂枝為君藥起到溫經驅寒、活血化瘀等作用，白芍和細辛為臣藥，甘草和大棗能減輕細辛、桂枝的副作用，通草能通絡活血均作為輔助用藥。由于血虛寒厥證病理的復雜性和當歸四逆湯組成的多樣性，使得對其療效機制及其配伍規律的研究比較困難。WU等[70]將48只大鼠分為對照組、模型組、當歸四逆湯組、除去君藥組(NJ)、除去臣藥組(NC)、除去輔助用藥組(NZ)6組，連續給藥2周后取血進行分析測定，發現DSD組的全血黏度和紅細胞聚集指數均顯著降低，這兩項指數評價DSD對于血瘀證的治療效果最好;然后使用UPLC-Q-TOF/MS法對血清樣品在正負離子模式下的代謝譜進行分析，得到結論：經DSD及治療后，血瘀證模型大鼠的代謝特征趨向于對照組，篩選出20種成分作為血瘀證的潛在生物標志物并鑒定出13種代謝物;給藥DSD后9種生物標志物被調節(2種未鑒定)，調節途徑主要是調控了甘油磷脂代謝、花生四烯酸代謝、膽汁酸生物合成和丙酮酸代謝的功能障礙;NJ組對血瘀證有一定的治療效果，但與DSD組相比有5種代謝物均未被調節，表明君藥當歸和桂枝組調節的是異常的甘油磷脂代謝和花生四烯酸代謝;NC組對血瘀證有一定的治療效果，但與DSD組相比有5種代謝物未被調控，表明臣藥白芍和細辛主要調控的是甘油磷脂代謝、花生四烯酸代謝和丙酮酸代謝的失調;NZ組相比于DSD組有5種代謝物未被調節，表明輔助用藥通草、大棗和甘草調節了甘油磷脂代謝、花生四烯酸代謝和丙酮酸代謝。以上結果顯示DSD對血瘀證的療效均優于其他組，并且通過多種中藥和多種活性成分同時作用于多個靶點，證實了中藥的君臣佐使理念的正確性。該方法利用代謝組學平臺，發現了血瘀證相關的潛在生物標志物，并使用拆方法來揭示DSD的各味藥的協同作用和調控機制，證實了代謝組學是闡明中藥復方配伍規律的有效方法。甘遂-甘草是2000年前中藥理論“中藥十八反”之一，因為它們合用時會產生毒性，而中藥方劑甘遂半夏湯包含了甘遂和甘草以及半夏和芍藥共四味藥，CUI等[76]從代謝組學的角度研究了甘遂-甘草配伍對肝、腎毒性的作用及甘遂半夏湯的減毒作用;共鑒定甘遂甘草肝毒性和腎毒性生物標志物20種，芍藥的添加通過磷脂代謝、脂肪酸代謝、苯丙氨酸代謝、色氨酸代謝、鞘脂代謝、花生四烯酸代謝和磷酸肌醇代謝途徑減弱了配伍不相容中藥甘遂-甘草的肝毒性和腎毒性，證明了甘遂半夏湯的減毒作用。馬榮等[77]基于代謝組學方法研究厚樸遠志配伍對大鼠尿液中代謝物的影響，借以探討厚樸緩解遠志所致胃腸動力障礙的療效機制，共鑒定出16個特征代謝標志物并對特征代謝標志物進行通路分析，發現酪氨酸代謝、色氨酸代謝、初級膽汁酸生物合成和維生素B6可能是厚樸配伍遠志緩解遠志所致胃腸動力障礙的主要相關代謝通路。
3.3生物標志物研究
生物體是一個統一和動態的系統，其體內的代謝系統會保持在一種動態平衡的狀態。運用代謝組學平臺可以定量檢測生物體內的代謝情況變化，鑒定證候相關的生物標志物并確定其所涉及的代謝通路。陰虛證(YDS)是一種中醫學常見的亞健康狀態，病因復雜。YU等[80]應用代謝組學方法分析健康對照組、YDS組和知母治療組三組大鼠血清代謝產物，比較發現YDS大鼠處于高能量消耗狀態，其雄性激素、免疫系統活性和能量代謝均顯著增加，并鑒定了6種代謝物作為YDS的潛在生物標志物，為YDS的診斷和治療提供了參考。LIN等[83]基于代謝組學平臺，使用UP-LC-Q-TOF/MS技術對脾陽虛證(SYDS)患者和健康志愿者的血漿代謝譜進行了比較分析，共成功鑒定出15個代謝物作為SYDS的潛在生物標志物，分析結果表明SYDS患者存在明顯的亞油酸代謝紊亂情況導致的能量代謝障礙，還可能存在如花生四烯酸代謝、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝以及類固醇激素合成等代謝紊亂，為SYDS的診斷和理解SYDS病理機制提供了一種方法。使用代謝組學方法研究傳統中醫證候發現潛在生物標志物，為中醫證候的診斷及中藥方劑療效評價提供了新的方法，也為中醫治療提供了新的靶點。
3.4中藥復方作用機制研究
從古至今，在中醫的臨床治療中常常使用中藥復方進行治療，因此研究治療病證的藥效物質基礎和療效機制必須以完整的中藥復方進行研究。DU等[84]通過連續20天給雄性大鼠腹腔注射氫化可的松建立腎陽虛證模型，研究大鼠腎上腺和睪丸組織的代謝譜以探討龜齡集對于腎陽虛證大鼠的治療作用，從腎上腺組織中和睪丸組織中分別確定了19種和31種代謝物作為腎陽虛證大鼠的生物標志物，發現服用龜齡集后，大鼠的體重、行為指標和生化指標較模型組增加，腎上腺和睪丸組織的形態異常得到了改善，發現龜齡集通過調節類固醇激素的生物合成、抗氧化劑和抗氧化劑的平衡以及能量的獲取起到對腎陽虛證大鼠的保護作用。WU等[85]通過綜合代謝組學研究麝香保心丸(SBP)對急性心肌梗死(AMI)大鼠模型的潛在保護機制，通過結扎冠狀動脈左前降支建立AMI大鼠模型，分析給藥SBP后的大鼠血清、尿液、糞便和心臟組織代謝組學特征，發現不同組織的代謝譜存在顯著差異，共鑒定出217種代謝產物，AMI引起氨基酸代謝、甘油磷脂代謝和嘧啶代謝的全面代謝變化，SBP逆轉了一半以上的差異代謝變化，主要影響氨基酸代謝、丁酸代謝和甘油磷脂代謝，進一步分析發現SBP可顯著改變AMI相關的6種關鍵代謝產物(5-羥基吲哚乙酸、甘油磷酸膽堿、PS(20∶4/0∶0)、黃嘌呤核苷、腺苷和L-苯丙氨酸)的代謝活性，表明SBP可通過調節氨基酸、脂質和能量代謝途徑有效保護心臟功能。馮彥等[86]基于16SrRNA基因測序和代謝組學方法，探討逍遙散低極性部位對慢性溫和不可預知應激(CUMS)大鼠的抗抑郁作用機制，一共從盲腸內容物中鑒定出20種抑郁癥的生物標志物，逍遙散低極性部位干預后可回調17種，涉及的通路為亞油酸代謝、牛磺酸和亞牛磺酸代謝、初級膽汁酸生物合成、精氨酸和脯氨酸代謝，并且顯著回調了CUMS模型大鼠腸道微生物中羅思氏菌屬(Rothia)、普雷沃氏菌屬(Prevotella)等腸道菌群，推斷逍遙散低極性部位可能通過調節腸道菌群的組成及盲腸內容物的代謝物及通路發揮抗抑郁作用。中藥代謝組學為中醫證候的客觀診斷、療效評價和作用機制闡明提供了一種新的視角，成為了國際上研究中藥復方的通用方法。
4總結與展望
中藥被運用于臨床的預防和治療時，往往因其多靶點、多成分等特性給藥效機制研究帶來困難。中藥代謝組學以“中藥-證候-生物標志物-藥效機制”的對應關系從生物體整體的角度出發，通過對體內總體代謝物的分析來揭示疾病的生物標志物及病理機制和中藥及中藥復方的藥效機制[92]，用現代科學方法解釋了傳統中藥的藥效機理和配伍規律，為中醫藥國際化提供了一個重要的方法。
從目前的應用來看，LC-MS技術已廣泛用于中藥代謝組學中并以分析時間短、準確度高等獨特的優勢得到越來越多研究者的認可。目前比較先進的LC-MS技術(如UP-LC-Q-TOF-MS)尤其適用于多種化學成分的非靶向化合物和未知化合物篩選，為探索中藥多組分活性成分的協同作用、藥物在分子水平上發揮藥效的機制提供了可能。從目前的應用來看，該方法還存在著如下的一些不足：①實際測定時由于不同實驗室使用的實驗條件的差異，即使差異相對較小會導致液相色譜保留時間和質譜圖的重復性差[93]，因此對化合物的鑒定是LC-MS的難題之一;②大樣本的代謝組學研究需要更加快速、穩定、重復性更高的分析方法，從而更加準確地定性定量分析代謝譜;③微量樣本的代謝組學研究需要發展超高靈敏度的檢測方法以實現代謝物的廣泛覆蓋;④準確定性的代謝物仍需結合基因組學、轉錄組學、蛋白質組學研究，通過對多組學數據的整合才能獲得所傳達出的生物學信息。對以上存在的不足進行改良和創新會是LC-MS技術未來的發展方向。隨著生物醫學的發展，代謝物與機體整體的功能狀態之間的聯系也會被人們更加了解。伴隨LC-MS技術的進一步發展和成本降低以及代謝組學研究的更加完善，將LC-MS技術與中藥代謝組學更有機地結合起來會成為促進中藥現代化的重要方法。——論文作者：劉榮華1，俞洪華1，殷茜茜1，楊麗2，邵峰2，孟曉偉1*
SCISSCIAHCI
