蛋白质组学与中医理法方药

蛋白质组学与中医理法方药【摘要】 概述蛋白质组学技术在中医精气、基本证候、治则治法、中药作用靶点、中药毒性研究、复方作用机理等方面的研究现状与存在的不足。中医药与蛋白质组的结合可以实现两者的科学发展与质的飞跃。 【关键词】 蛋白质组学； 理法方药蛋白质是生命活动的执行者和体现者，是生物体最重要的结构部分，是生命的物质基础。机体不同细胞在同一时间以及同一细胞在不同时间其蛋白质表达均不一样，蛋白质组随特定的时空和不同的影响因素呈动态变化。蛋白质组研究的是整个细胞甚至整个组织的全套蛋白质，从整体水平上反映了疾病的动态演变过程，与具有宏观和系统特色的中医药相似相通，依据蛋白质组学的理论和技术来探索和发展中医药具有重要意义。现就有关蛋白质组学在中医药研究中的运用及其不足之处作一综述。1 蛋白质组学与中医理法 围绕整体观念与辨证论治的核心范畴，阴阳五行、脏腑经络等学说均系统而辨证地体现了中医的全局思维。蛋白质组学也强调整体水平，在生命巨系统中，两者均注重多因素及系统分析思路。蛋白质组研究通过对细胞内蛋白质进行大规模的分离和分析鉴定，获得相应蛋白的各参数，对不同时间和空间发挥功能的特定蛋白质群体进行研究，充分体现系统性和整体性。1.1 中医精气理论的物质基础中医精气学说为阴阳学说所派生，也是中医理论的核心内容之一。精和气是一对阴阳，也是中医唯物观与辨证法的具体体现。“阴精”和“阳气”反映了机体形质与功能的辨证关系，集中体现了中医理论对生命的起源、本质、物质基础、功能现象的高度概括。“精”的综合表现及物质基础对应于基因组信息整体。人体基因组的全部信息禀受于父母，相当于生殖之精，而特定脏腑的基因组相当于脏腑之精，周身细胞也是特定信息的基因组整体，体现了“精”的全息性。“气”由“精”所化，“气”应该是蛋白质组的集中和综合表现，反映了蛋白质组的总体功能状态1。 对蛋白质作用模式、功能机理、调节控制以及蛋白质群体内的相互关系的探索，有利于阐释中医“气”的物质基础与功能特性，获得对疾病过程、细胞生理病理过程及调控网络的全面而深入的认识，进一步揭示生命活动的基本规律。基因组基本上是稳定不变的，而蛋白质组的表达是动态的，具有时空性和可调节性。蛋白质组研究能独立于基因组的研究而进行，并且对基因组的研究是一种完善和补充。蛋白质组与基因组的相互完善和补充体现了中医理论中“精”和“气”的互根互用。1.2 中医基本证候的蛋白质组研究中医通过疾病的外在征象推断疾病的病因、病性、病位、病势等内在本质，归纳出相应的证候。证候是致病因子与体质因素相互作用的综合反应，通过现代研究揭示其物质基础，使中医证候客观化、标准化、规范化具有十分重要的意义。蛋白质组学有利于阐明证的整体性、动态性和异病同证、同病异证的分子基础。 钟小兰等2以束缚制动法制备肝郁证大鼠模型，以基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）检测肽质量指纹，发现3个与肝郁证辨证相关的肝组织差异表达蛋白，鉴定为芳基硫基转移酶、烯酰辅酶A水合酶和转甲状腺素蛋白。区健刚等3采用MALDI-TOF-MS研究中医肝阳化风证和血虚生风证帕金森病患者和正常人外周血单个核细胞的蛋白质组差异，对其中的 15个差异蛋白质点，初步鉴定为一些与细胞骨架、抗氧化应激、蛋白降解、信号转导、细胞周期调控等有关的蛋白质。赵健等4应用 SELDI-TOF-MS技术分别检测12例气阴两虚肺癌和12例气滞血淤肺癌的血清蛋白质谱，共检测到113个有效的蛋白质波蜂。卢德赵等5研究肾阳虚大鼠肝线粒体蛋白质组，并从肝线粒体蛋白质组角度阐述肾阳虚与能量代谢的关系。结果表明，肾阳虚动物能量代谢相关酶的变化与肾阳虚的临床虚寒症状有关。吴红金等6研究了冠心病血淤证病人与正常人血浆中的蛋白质变化，发现冠心病血淤证病人血浆与正常人相比表达升高的蛋白质有免疫球蛋白、纤维蛋白原、粒酶，表达降低的蛋白质有CD44SP等。曾星等7研究了10例原发性高血压肝阳上亢患者及10例正常对照者外周血单个核细胞的总蛋白，结果高血压肝阳上亢病例检测到 917个点，其中515个点可能与高血压肝阳上亢证候相关。王忆勤等8采用SELDI-TOF-MS蛋白质芯片技术对慢性胃炎湿证、非湿证病人及正常人血清样品进行蛋白质表达谱研究，结果表明湿证患者蛋白质表达谱质荷比为3.2 kD，6.4 kD，8.1 kD的3个肽出现高表达趋势；非湿证患者与正常人在上述位点呈低表达趋势。1.3 中医治则治法与蛋白质组中医证候蛋白质组学研究的目的在于明确特定证候的关键蛋白质，最终阐明中医“证”的实质及其演变规律，为异病同治与同病异治等治则治法提供微观依据。以蛋白质为靶点，运用蛋白质组学的技术和策略对中医治则治法理论实质进行探讨，比其他技术与手段更具优势，更符合中医学“整体”及“辨证”的思想。理法一贯，法从证出，治则治法在证候的基础上确立，具体而有针对性地体现了中医的“理”。如“热结旁流”“通腑泻热”“增液行舟”等治法体现了中医的形象思维特征，乃至“气行则血行”“有形之血难以速生，无形之气所当急固”“治风先治血，血行风自灭”“益气摄血”“健脾利水、温阳利水活血利水宣肺利水”“水血同治”“平肝潜阳”“清热凉血”“化淤止血”等治法均是理法并重。目前对治则治法与蛋白质组的独立研究较少，更多地体现在与证候及方药结合进行研究。2 蛋白质组学与中药2.1 蛋白质组学与中药作用靶点发现、筛选及优化药物的作用靶点是蛋白质组学在中药开发中的重要应用。以蛋白质组学理论为指导，对中药的有效部位或有效成分作用靶点识别的大量结果，进行系统化分析和整理，有利于中药材或制剂中化学成分的发现和分离，最终建立中药靶点识别体系。 马兵等9研究了泽泻引起Lewis 肺癌小鼠血清蛋白质组变化，结果泽泻10，20 g/( kg·d )连续给药20 d均可使肺中的转移灶数明显减少，且荷瘤小鼠血清蛋白成分发生显著变化，模型组检测到（269±12）个蛋白点，治疗组检测到（295±8 ）个蛋白点。黄黎明等10研究了山茱萸醇提物对鼠IgA肾病的肾组织差异蛋白质表达的影响，发现表达量差异在 2倍以上的有 263个，用药后有 147个恢复正常表达，在 Ig A肾病3种未表达和 1种特异表达的蛋白都恢复了正常表达，提示这些蛋白质可能是 IgA肾病和FCE药物作用的靶蛋白。张萃等11研究发现丹参酮A对内毒素诱导的炎症细胞模型有明显抑制作用，双向电泳图象分析筛选出差异性明显的蛋白质点26个，模型组有16个蛋白点增高，丹参酮A能使其中的 13个蛋白点下调，3个进一步上调，而对模型组表达下调的10个蛋白点，丹参酮A对其均有不同程度上调趋势。王若光等12以MALDI-TOF-MS对地龙蛋白/肽成分进行蛋白质组分析共获得29个蛋白质/肽相对分子质量峰，其中生干品地龙获取17个有意义峰，炮制品获取12个峰。对传统中药蛋白/肽成分进行蛋白质组分析，可作为中药数字化质控标准，并为进一步分离、纯化及验证中药功能相关活性蛋白质/肽成分打下基础。2.2 中药毒性研究蛋白质组学还可应用于药物毒理学与临床前安全性评价。结合蛋白质组学技术，开展中药毒性研究，揭示中药毒性的产生机制，找出其关键环节和作用靶点予以干预，可有效控制与减缓其毒性。孙世仁等13应用马兜铃酸腹腔注射制备大鼠慢性马兜铃酸肾病模型，对马兜铃酸诱导肾间质纤维化早期 ( 12周 ) 大鼠模型的肾组织和正常大鼠肾组织进行蛋白质组差异比较，发现一些明显差异的蛋白质点，提示这些差异表达的蛋白质可能参与了早期肾损害的毒性作用，可能成为马兜铃酸导致肾纤维化的始动分子。3 蛋白质组学与复方作用机理 中医临床多以复方治病，单味中药的研究不足以全面阐释疾病的多因素、多环节发病机制。中药复方突出的特点是多组分、多靶点、多途径，突出多脏器、多层次、多环节对疾病进行防治，与以整体和全局为出发点的蛋白质组学具有明显的可类比性。以蛋白质表达为指标，采用蛋白质组相关分析技术及生物信息学等方法，通过比较分析方剂作用前后组织、细胞蛋白质的变化规律，可在分子水平上阐明复方的作用靶点及代谢途径。 李臻琰等14采用自发性高血压大鼠加灌附子汤复制高血压肝阳上亢证大鼠模型，研究天麻钩藤饮降血压和改善肝阳上亢证症状的机理，肝阳上亢证组中蛋白质点表达上升2倍以上的点有26个，下降2倍以上的点有 97个。治疗组中这些表达上升的点均有下降，表达下降的点均有上升。周军等15对酵母发热大鼠模型和桂枝汤治疗组下丘脑组织中蛋白质表达进行比较，发现在给予桂枝汤后有 8种蛋白表达增强，6种蛋白表达降低。郭平等16报道四物汤可以逆转放射线所致的血虚证小鼠骨髓蛋白质10个上调和5个下调，并鉴定了其中的蛋白酶体26SATP酶亚组分4、造血细胞蛋白质酪氨酸磷酸酶、H-ras、3-磷酸甘油醛脱氢酶、生长因子受体结合蛋白-14及Lgals12。唐发清等17利用蛋白质组技术研究了益气解毒颗粒( 组成为黄连、天花粉、臭牡丹等)对鼻咽癌细胞杀伤作用的分子机制，发现益气解毒颗粒药物处理组与未处理组的平均蛋白质数差异为673个。蒋红梅等18探讨了益生注射液( 有效成分提取自夏枯草、红陈艾等中药) 抗移植物缺血再灌注损伤的分子机制，利用血管内皮细胞缺氧损伤模型模拟移植器官的缺血再灌注损伤过程，结果发现益生注射液可能将血管内皮细胞的8种蛋白质作为靶标发挥抗缺血再灌注损伤作用。4 展望 蛋白质组的研究涉及蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白的相互作用等，其重视联系与整体的思维对中医药研究具有重要意义。但目前这方面的研究尚处于起步阶段，由于蛋白质组表达过程中严格的时空性与易变性，对实验研究的可重复性与准确性提出了挑战。目前对很多病证和方药仅做了普筛，结果较为笼统和模糊，对差异蛋白未进行准确鉴定和反复验证。但中医药与蛋白质组的结合相得益彰，具有强大的生命力，今后的研究中不断积累，就能最终从模糊走向清晰，实现中医药与蛋白质组学两者的科学发展与质的飞跃。【参考文献】 1钟云良，谢桂权. 蛋白质组学与中医肾病证候研究J. 中医药通报，2008，7(1): 64.2钟小兰，吕志平，钱令嘉，等.束缚所致肝郁证动物模型肝组织蛋白质组的差异表达研究J.中医杂志，2006，47(5)：371.3区健刚，梁清华，陈疆，等.中医不同证型帕金森病患者外周血单个核细胞蛋白质组学研究J.中国中医药信息杂志，2008，15 (6)：10.4赵健，黄维华，王远东，等.应用 SELDI - TOF -MS技术于肺癌中医辨证的初步研究J. 肿瘤基础与临床，2008，21（5）：419.5卢德赵，沃兴德，施孟如，等.激素型肾阳虚动物肝线粒体蛋白质组与能量代谢相关性J.中国生物化学和分子生物学报，2005，21( 6 )：807.6吴红金，马增春， 高月，等.蛋白质组学技术对冠心病血淤证相关蛋白的研究J. 中西医结合心脑血管病杂志，2005，3(3) ：189. 7曾星，张娴，黄羽，等.原发性高血压肝阳上亢患者外周血单个核细胞蛋白质组的双向电泳分析J中华实用中西医杂志，2004，17( 6 ) ：783.8王忆勤，李福凤，王文静，等.慢性胃炎中医湿证血清蛋白组学研究J中西医结合学报，2007，5(5) ：514.9马兵，项阳，李涛，等. 泽泻对Lewis肺癌自发性转移的抑制作用及其机制研究J.中草药，2003，34（8）：743.10黄黎明，梁恒，邢建宇，等.山茱萸提取物对慢性肾炎小鼠的药理作用及蛋白质组学效应的实验研究J. 中国药理学通报，2004，20（10）：1144.11张萃，王培训，周联，等.活血化淤中药对内毒素诱导THP-1细胞增殖及蛋白质组的影响J中国免疫学杂志，2006，22(7)：662.12王若光，李春梅，王陆颖，等.以蛋白质芯片为中药蛋白质/肽相互作用载体分析中药地龙生干品和炮制品的生物学特征J.中国组织工程研究与临床康复，2008，12(13)：2489.13孙世仁，宁晓暄，陈威.慢性马兜铃酸肾病大鼠模型肾组织中差异蛋白质的筛选J. 第三军医大学学报，2006，28(5)：383.14李臻琰，李炜，颜永平，等.天麻钩藤饮对高血压肝阳上亢证大鼠下丘脑差异蛋白质表达的影响J.中国临床康复，2006，10(47)：58.15周军，李沧海. 桂枝汤对发热大鼠下丘脑蛋白质组影响初探J.中国实验方剂学杂志，2003，9(1)：31.16郭平，马增春，李鹰飞，等四物汤对放射线致血虚证小鼠骨髓蛋白质表达的影响J.中国中药杂志，2004，29（9）：893.17唐发清，田道法， 龚志军，等益气解毒颗粒干预鼻咽癌细胞HNE1蛋白质表达的研究J. 中国中西医结合耳鼻咽喉科杂志，2004，12（3）：120.18蒋红梅，卢晓风，李幼平，等.用双向电泳技术探讨益生注射液抗缺血再灌注损伤的分子机制J. 中国医药学报，2003，18(9)：524.11 / 11文档可自由编辑打印