基于代谢组学研究中医药治疗冠心病心绞痛疗效的临床进展*

周宇飞 罗 钢 任 维 毛琳慎 杨思进

（西南医科大学附属中医医院，国家中医药临床研究基地，四川 泸州 646000）

冠状动脉粥样硬化性心脏病（CHD）是冠状动脉血管发生动脉粥样硬化病变而引起血管腔狭窄或阻塞，造成心肌缺血、缺氧或坏死而导致的心脏病，其发病年龄逐渐年轻化［1］。CHD的发病与多种代谢紊乱相关，包括脂质代谢、氨基酸代谢、糖类代谢、嘌呤代谢紊乱等［2］，有研究显示遗传和环境因素是冠心病发生的重要因素［3］，但其基础病理生理与代谢驱动机制尚未阐明，当前的检测手段并不能满足CHD患者早期识别与治疗的需要。代谢组学作为系统生物学的组成部分，仿照了蛋白质组学与基因组学的研究思路，能够对生物体内所有代谢物进行定性定量分析，反映了因病理生理过程机体所产生的动态、复杂的代谢变化，与疾病表型关系最为密切［4］。该技术目前已被广泛应用于CHD研究中。

中医药治疗冠心病心绞痛具有整体调节能力强，临床疗效好，不良反应少的特点，具有广泛的临床发展前景。由于中药成分复杂、靶点多，目前对于中药防治冠心病的现代医学及药理学机制研究尚浅。本文概述了近年来基于代谢组学技术对冠心病中医证候研究及中药治疗冠心病的临床疗效及代谢机制的研究，旨在为中药治疗冠心病心绞痛的临床应用及作用机制提供理论依据。

1 冠心病与代谢组学技术

冠脉造影检查是临床中诊断CHD的“金标准”，因其为侵入性检查，患者存在恐惧情绪，且可能出现一些不良反应，包括穿刺部位的感染、造影剂过敏等。因此，将代谢组学应用于研究冠心病的生物标记物不仅有利于CHD的无创诊断，还可用于评估治疗干预措施的适用性，目前，已有学者进行了冠心病的代谢组学研究，分析出了一些特异性代谢产物，其中包括胆碱、氨基酸、脂肪酸、嘌呤等。

Fu等［5］应用液相色谱四极杆飞行时间质谱法（LC/Q-TOF/MS）对初诊冠心病患者和对照组的血浆代谢产物进行鉴定，两组间共鉴定出28种不同的血浆代谢物，其中溶血性磷脂胆碱、十五烷酸、3-羟基十四烷酸等、本胆烷醇酮等9种代谢产物对冠心病的诊断具有较高的潜在价值，提示CHD的发病与磷脂代谢、单甘酯代谢、脂肪酸代谢异常密切相关。Huang等［6］在CHD患病者和正常受试者尿液中鉴定出14种差异代谢物，其中2-异丙基苹果酸、5-羟基吲哚乙醛、4-羟基马尿酸、腺苷4种代谢生物标志物与冠心病患者冠状动脉狭窄的严重程度相关。

对易破裂的动脉粥样硬化斑块进行鉴别和治疗，是降低心血管病发病率和死亡率的关键［7］。有研究者［8］应用靶向代谢组学方法检测了159例接受了颈动脉内膜切除术患者颈动脉斑块中的165种不同的代谢物，结果发现高危斑块和稳定斑块代谢特征存在差异，提示高危斑块的代谢发生了变化。还有研究将代谢组学应用于冠心病心血管不良事件的风险预测，Li等［9］的研究发现乙酰甘氨酸、苏氨酰甘氨酸、戊二酰甘氨酸和壬酰基肉碱对接受经皮冠状动脉介入术（PCI）的患者术后心血管不良事件的发生有很好的风险预测能力。一项大型队列研究［10］采用LC/Q-TOF/MS技术对2 324例接受过冠脉造影者的血浆代谢物进行分析，发现冠心病患者对比冠脉正常者血浆中存在36种差异代谢物，其中N-乙酰神经氨酸能够通过激活Rho/ROCKJNK/ERK通路诱导心肌缺血损伤，与冠心病严重程度显著相关，能够预测CHD患者不良事件的发生。另一项纳入7 256例受试者，随访期长达15年的前瞻性队列研究［11］发现，血清代谢物与心血管不良事件密切相关，其中单不饱和脂肪酸、苯丙氨酸水平升高可增加心血管事件的发生率，而二十二碳六烯酸、欧米伽-6脂肪酸水平的下降与不良心血管事件风险降低相关。

2 代谢组学在冠心病中医辨证分型中的应用

中医认为冠心病属“胸痹心痛”范畴，胸痹心痛是由于心脉痹阻导致胸部憋闷、疼痛的症状。临床中冠心病患者表现为虚实并见：实者多因痰浊、瘀血、寒凝、气滞等实邪上扰心阳，致使血脉、气机不畅、心脉痹阻；虚者多因正气不足，气、血、阴、阳亏虚，虚则推动无力，生化乏源。中医治疗冠心病的优势主要体现于辨证论治，根据患者证候拟定治法，依据治法遣方用药，从而实现个体化治疗。中医证候的鉴别是中医治疗CHD的关键。中医证候是疾病的某一阶段所发生的病理生理变化，而代谢组学能够定量检测参与代谢途径的大量小分子内源性代谢产物，系统地研究体内整体代谢产物的变化，反映生物体内整体代谢轮廓。由此可见，代谢组学与中医整体、系统地辨证论治思想有异曲同工之妙，二者认识机体的方式具有相似性，因此能够分析冠心病中医证候的代谢特征。将代谢组学应用于冠心病的中医研究中能够客观地阐明不同中医辨证分型下CHD的代谢物质基础。近年来我国学者已认识到代谢组学方法在中医研究中的优势与应用前景，已有研究者针对冠心病痰阻心脉证、心血瘀阻证、气滞血瘀证、痰瘀互结证、气阴两虚证、先天伏寒证等中医证型的代谢产物谱展开研究，用代谢组学表征中医证候的特点。

2.1 心血瘀阻证、痰阻心脉证 心血瘀阻证、痰阻心脉证是冠心病的主要证型。痰浊与瘀血有着共同的物质基础，在致病过程中常相互为用、互为因果，正因为如此，中医学中有“痰瘀同源”的理论。有研究者［12］使用超高效液相色谱-质谱法对冠心病心血瘀阻证、痰阻心脉证患者血清代谢产物谱进行了分析，结果发现两种中医证候血清中鞘氨醇、磷脂酰胆碱、不饱和脂肪酸、赖氨酸、磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰胆碱、谷氨酸、亮氨酸、乳酸较健康组均明显降低，而氨基酸和磷脂酰乙醇胺水平明显升高，说明心血瘀阻证与痰阻心脉证具有部分共同的特异性代谢产物，在一定程度上证明了“痰瘀同源”。两种中医证候的相似性也给临床辨证论治带来一定困难。为研究两种中医证型代谢物的差异，Zhao等［13］基于LC/Q-TOF/MS对冠心病心血瘀阻证、痰阻心脉证患者血浆代谢物谱进行学分析，结果发现冠心病痰阻心脉证与心血瘀阻证患者代谢特征也存在一定差异，痰阻心脉证患者血浆中色氨酸、牛磺酸、酪氨酸、尿苷、尿酸、dMUP水平低于心血瘀阻证患者，其中尿酸、dMUP参与氧化损伤，尿苷、氨基酸参与能量代谢，这提示两种中医证型代谢模式不同，可能分属疾病发展的不同阶段。Zhao等［14］进一步研究发现酪氨酸、β-葡萄糖、α-葡萄糖、胆碱可能是冠心病血瘀证的潜在生物标记物，为两种中医证候的明确鉴别提供了参考。尿液代谢物亦有助于两种中医证型的区分。李静等［15］研究发现冠心病血瘀证大鼠在氨基酸代谢、TCA循环、丙酮酸代谢、甘油酯代谢等方面存在异常，尿液样本中丙酮酸、缬氨酸、泛酸等36种代谢物构成了冠心病血瘀证尿液代谢组学特征，或有助于两种中医证型的诊断及治疗。

2.2 痰瘀互结证 痰浊与瘀血不仅在致病过程中相互为用，互为因果，还可在体内相互转化，共同致病，即所谓“痰瘀互结”。具星等［16］基于代谢组学技术研究冠心病心绞痛痰瘀互结证患者与非痰瘀互结证患者血清代谢特征，研究共发现60个血清差异代谢物，其中6-去氢睾酮葡糖苷酸、甘氨鹅脱氧胆酸、白细胞三烯E4（LTE4）、Corchorifatty acid A、花生四烯酸、苯甲酸等代谢物分别参与胆汁酸代谢、细胞凋亡、脂肪酸代谢等途径，LTE4可能是痰瘀互结证最具代表性的潜在生物标记物。还有研究［17-18］对冠心病痰瘀互结证患者血浆和尿液样本进行脂质组学分析，发现痰瘀互结证患者血浆样本中存在植物鞘氨醇、C16鞘氨酸、磷酯类等15种差异代谢物，尿液样本中存在鞘氨醇、3-甲氧基苯丙酸等13种差异代谢物，这些血浆、尿液差异代谢物或有助于冠心病痰瘀互结证的准确鉴别。

2.3 气滞血瘀证 杨小芳等［19］利用液相色谱质谱联用方法对冠心病心绞痛气滞血瘀证和气虚血瘀证患者血清检测，发现两组患者均存在氨基酸代谢的紊乱。鸟氨酸、缬氨酸、谷氨酰胺、γ-氨基丁酸、甲硫氨酸等是冠心病患者与健康人之间的主要差异代谢物，而组氨酸、瓜氨酸是两种中医证型间主要差异代谢物，说明两种中医证候氨基酸代谢的紊乱程度不同，或能够在一定程度区分冠心病心绞痛气滞血瘀证与痰浊痹阻证。

2.4 气阴两虚证 一项多中心［20］的代谢组学研究比较了冠心病痰瘀互结证与气阴两虚证患者尿液代谢物谱，研究发现气阴两虚证患者、痰瘀互结证患者尿液中马尿酸、酪醇、4-羟基壬烯醛、N-乙酰色氨酸、犬尿酸相比健康对照组均显著减少，而气阴两虚证患者相较于痰瘀互结证患者尿液中琥珀酸、肌酐、4-羟脯氨酸、色氨酸明显减少，提示气阴两虚证患者三羧酸循环受到抑制，能量代谢紊乱较重。

2.5 先天伏寒证 魏岩等［21］应用核磁共振氢谱技术对冠心病先天伏寒证患者与非先天伏寒证患者血清代谢物进行检测，比较两者代谢轮廓差异，发现先天伏寒证组血清丙氨酸、低密度脂蛋白、谷氨酸、谷氨酰胺、α-葡萄糖含量较非先天伏寒证组高，高密度脂蛋白较非先天伏寒证组低，提示冠心病先天伏寒证与糖脂代谢、氨基酸代谢等能量代谢紊乱相关。

综上，代谢组学能够对检测到的差异化合物小分子进行定性定量研究，现阶段针对冠心病心绞痛中医证型代谢组学特征的研究均显示出各证型间的代谢差异，而这些差异小分子可能成为冠心病心绞痛中医证型鉴别的客观指标并对选方用药做出指导。

3 中医药治疗冠心病的疗效研究

赵文兰［22］研究胸痹心痛汤治疗冠心病气虚血瘀证，结果发现胸痹心痛汤可显著降低患者心绞痛发发作频率及中医证候积分。肖涛等［23］使用阿司匹林等西医常规治疗加载瓜蒌薤白半夏汤干预冠心病心绞痛急性发作患者，结果发现相比于只使用阿司匹林等常规西医治疗的对照组，加载组胸痛次数和持续时间下降更为显著，瓜蒌薤白半夏汤发挥了很好的辅助治疗效果。陈淑华等［24］研究血栓心脉宁对老年冠心病不稳定性心绞痛的临床作用，结果发现血栓心脉宁能够显著改善患者症状，并可减轻患者炎症反应。汪傲楠等［25］研究常规治疗加载血府逐瘀汤对冠心病心绞痛患者疗效，结果可显著提升心绞痛控制情况及疗效。王晓杰等［26］研究人参养荣汤合桃红四物汤治疗脉络瘀阻型冠心病心绞痛的疗效，结果发现其可显著降低患者炎症水平及中医证候积分，疗效及安全性好，值得临床推广运用。魏燕等［27］运用精制冠心片治疗冠心病稳定型心绞痛，与使用硝酸甘油的对照组相比疗效显著且安全性高。庞建中等［28］通过观察通脉养心丸治疗气阴两虚型心绞痛患者发现其能够有效降低气阴两虚证患者的中医证候分数，显著改善患者症状。

4 基于中药治疗冠心病心绞痛的代谢机制研究

中药复方倡导的联合疗法是中医理论的精髓，其多成分的特点使它可同时作用多个靶点发挥协同治疗作用。得益于科学技术的发展进步，近年对中药单体的分离与鉴定方面取得了较大进展，但目前国内外对中药治疗冠心病的整体功效和作用机制研究尚不完善，中医证候的复杂性和中药多成分、多靶点的特点给中医药现代化带来了困难。因此，亟需建立能体现中医整体论的研究方法，明确中药治疗冠心病心绞痛疗效的物质基础、作用机理以及评价药物安全性等。代谢组学的出现为中医药现代化架起了桥梁，其符合中药复方具有多靶点协同治疗的特点，能够在现代医学领域系统地阐释中医药治疗冠心病的作用机制，在冠心病心绞痛防治研究中的应用日益重要，近年来有学者研究并证实了一些中药复方治疗冠心病心绞痛的部分内源性代谢物的变化规律及治疗机制，包括桃红四物汤、血府逐瘀汤、瓜蒌薤白半夏汤、丹蒌片、通脉养心丸、稳心颗粒等。

4.1 活血化瘀药物 桃红四物汤是传统中药组方，具有活血化瘀的功效。Tao等［29］研究发现桃红四物汤能够通过上调冠心病患者血清琥珀酰肉碱水平，促进脂肪酸β-氧化，提高脂肪酸代谢；下调三羧酸循环中的琥珀酸水平，抑制糖代谢，增加心肌能量供应；下调甘油磷脂代谢中的8，9-二羟基二十碳三烯酸（8，9-Di-HETrE）水平，使花生四烯酸代谢介导的炎症反应减低。调节冠心病患者体内紊乱的糖脂代谢及花生四烯酸代谢可能是桃红四物汤治疗冠心病的作用机制。Tao等［30］还采用非靶向高效液相色谱-串联质谱方法研究了血府逐瘀汤治疗冠心病的物质基础，与安慰剂组相比，血府逐瘀汤组FA（20∶2）-H和十四碳烯酸（24∶0）明显下降，二者在脂肪酸的β氧化中充当底物，提示血府逐瘀汤促进了脂肪酸的β-氧化。血府逐瘀汤还可下调2-脱氧-d-葡萄糖促进N-链接糖基化和糖酵解，改善内质网应激，促进ATP生产，增加心肌能量供应。而血府逐瘀汤减轻心肌细胞氧化应激及维持内皮功能的作用与其调节精胺促进谷胱甘肽代谢相关。另有研究［31］发现血府逐瘀胶囊可通过调节丙酮酸、谷氨酰胺、牛磺酸、胆碱水平以实现心肌缺血的恢复、抗氧化损伤、逆转脂质代谢紊乱等早期治疗机制，而其长期治疗作用主要是抑制核苷酸降解途径阻止ATP分解，抑制AMP肌苷脱脂途径逆转心肌能量失衡和血管内皮功能障碍。

复方丹参滴丸［32］能够使心肌缺血大鼠体内柠檬酸、3-羟基丁酸、丙酮酸、亚油酸等心肌缺血代谢标志物水平显著回归，调节糖酵解途径、三羧酸循环和脂肪酸代谢是复方丹参滴丸的治疗机制。Guo等［33］研究了复方丹参滴丸治疗前后冠心病大鼠的血浆、组织代谢物的变化，得到了相似的研究结果，认为复方丹参滴丸治疗机制与调节糖酵解及三羧酸循环相关，柠檬酸与3-羟基丁酸是其治疗靶点。血栓心脉宁片［34］对冠心病血瘀证的治疗机制与其调节类固醇激素的生物合成、花生四烯酸代谢和鞘脂代谢相关。

4.2 化痰宣阳药物 研究显示，瓜蒌薤白半夏汤［13］能够使冠心病痰浊证患者异常代谢物二十二碳五烯酸、鞘脂、鞘氨醇、溶血磷脂酰胆碱等趋于正常，提示其治疗作用与调节脂质代谢相关。Li等［35］为研究丹蒌片对冠心病的治疗机制，采用UPLC-Q-TOF/MS技术检测丹蒌片干预冠心病模型大鼠前后代谢谱变化，发现丹蒌片能够通过调节溶血磷脂胆碱、亚油酸、γ-亚麻酸代谢物水平调节甘油磷脂代谢和能量代谢，抑制表皮生长因子受体表达并激活丝裂原活化蛋白激酶信号通路，从而缓解冠状动脉氧化应激，发挥抗炎作用。

4.3 益气养阴药物 一项研究［36］采用UPLC-Q-TOF/MS技术对冠心病稳定型心绞痛患者口服通脉养心丸前后血清代谢物进行检测，发现通脉养心丸可使冠心病稳定型心绞痛患者血清中十二烷基肉碱、乳酸、亮氨酸-苯丙氨酸、脯氨酸、脱氢表雄酮、十八碳三烯酸胆红素、溶血磷脂酰胆碱、脱氢表雄酮恢复到正常水平，这些代谢物主要参与能量代谢、氨基酸代谢、氧化应激和炎症反应。提示通脉养心丸能够改善心肌能量供应、氨基酸代谢紊乱、减轻氧化应激与炎症反应从而发挥对冠心病的治疗作用。Jiang等［37］研究发现稳心颗粒组能降低心肌缺血大鼠血浆中缬氨酸、异亮氨酸和亮氨酸水平，提高牛磺酸和乙酰乙酸水平，从而增加葡萄糖氧化和支链氨基酸降解增加缺血心肌能量供应。

4.4 理气温阳药 魏岩等［38］研究发现伏寒颗粒能够使患者血清低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白、乳酸、谷氨酸、谷氨酰胺、α-葡萄糖、β-葡萄糖恢复至正常水平，提示先天伏寒颗粒治疗冠心病先天伏寒证的机制是修复冠心病先天伏寒证患者的糖脂代谢、氨基酸代谢紊乱。

5 总结和展望

上述研究表明等血府逐瘀汤、瓜蒌薤白半夏汤、复方丹参滴丸、桃红四物汤、血栓心脉宁、通脉养心丸等中药复方或中成药物能有效地改善冠心病心绞痛患者的临床症状，缩短住院时间且毒副作用较小。目前已发现的中药对冠心病心绞痛的作用机制包括：减轻炎性反应，调节氧化应激、保护心肌细胞等。但对其机制的研究主要集中于基因组学及蛋白质组学，对其代谢组学机制的有待进一步研究深入。代谢组学是发现和鉴定与冠心病心绞痛中医证候相关的生物标志物和发现中药制剂治疗机制的有效方法，它的出现为冠心病心绞痛的中医研究提供了一个新的前沿，使我们能够全面和系统地研究生理和病理状态下小分子代谢物的表征。利用代谢组学对冠心病心绞痛不同中医证候的物质基础进行研究，可以发现不同证候的特异性生物标记物及其代谢网络的改变，从而确定相关的代谢谱，揭示冠心病中医证候的本质。虽然代谢组学在中医药治疗冠心病的应用中仍处于起步阶段，但代谢组学的高通量特性和当前可用的先进技术已使其成为研究中医药治疗冠心病心绞痛多靶点效应的强大方法。以中药干预冠心病，结合现代药效学和代谢组学方法研究其对机体生物标记物的影响，有助于证实生物标记物的临床意义和方证对应关系，阐明冠心病心绞痛的中医治疗的疗效基础和中医证候的物质基础，代谢组学的应用必将提高冠心病的中医诊疗水平。

桃红四物汤、血府逐瘀汤、通脉养心丸、稳心颗粒等中药通过影响关键代谢标志物及相关通路治疗冠心病的代谢机制得到了一定阐释，但基于代谢组学研究中医药治疗冠心病仍面临着巨大的挑战：一是当前发现的许多具有预测性的生物标记物因内源性代谢物标准品获取困难而难以鉴定；其次，现阶段的研究大多集中于动物模型研究和临床小样本量研究，且多数实验所得的标志物与代谢通路未能与其他组学方法结合得到进一步的验证，研究的深度和广度皆有不足，甚至一些实验设计较差，在结果上缺乏可靠性，中药防治冠心病的疗效及作用机制有待进一步明确。快速推动该领域的发展需要开展更多有关冠心病中医治疗的代谢组学多中心大型队列实验，代谢组学与多组学技术联用也将推动中医药防治冠心病领域的研究进展。当前已有研究将代谢组学与多组学结合进行中医药防治冠心病的研究，其中代谢组学所得结果在蛋白组学、转录组学中得到了很好的验证［37］。代谢组学与多组学结合能最大程度地利用高通量代谢组学数据，帮助我们更好地理解代谢物的关键功能，完善“中药-成分-靶点-疾病”作用机制，对实现中医药防治冠心病的现代化具有重要意义。

综上，中药治疗冠心病心绞痛疗效佳，毒副作用小，发展前景好，对其治疗机制的多学科研究思路和方法仍有待进一步完善，如何将中药复杂的物质基础与代谢组学、药代动力学、基因组学、转录组学、蛋白组学相结合可能是未来中医药治疗冠心病心绞痛的研究方向。