基于代谢组学技术研究艾灸治疗溃疡性结肠炎的思考

    溃疡性结肠炎(ulcerative colitis)是一种病因未明的慢性非特异性肠道炎症性疾病，属于难治性疾病。艾灸治疗溃疡性结肠炎具有优势，但以往的研究多停留在对某些物质、某些部位和某些通路的研究层面，未涉及到艾灸治疗该病的整体性调节特点。代谢组学(metabolomics)是一门在新陈代谢的动态进程中系统研究代谢产物变化规律，揭示机体生命活动代谢本质的科学。本文旨在探讨应用代谢组学技术来研究艾灸治疗溃疡性结肠炎疗效机制的思路与方法，为进一步揭示溃疡性结肠炎发病机理及艾灸整体性调节特点提供实验资料与科学依据。
1  艾灸治疗溃疡性结肠炎的特色和优势
    溃疡性结肠炎是一种主要累及直肠、结肠黏膜和黏膜下层的慢性非特异性炎症，临床主要表现为腹痛、腹泻、黏液脓血便等。西医主要以对症治疗为主，存在用药量大、副反应多等弊端。艾灸治疗溃疡性结肠炎具有独特优势，目前多种灸法如隔药饼灸、隔姜灸、隔药铺灸、热敏悬灸、艾箱灸”。等已广泛应用于临床。诸多研究显示隔药饼灸对轻、中度溃疡性结肠炎患者腹痛、腹泻、粘液脓血便、肠鸣、腹胀、矢气等症状均有较好的改善作用；隔姜灸对溃疡性结肠炎临床症状亦有明显的改善，尤其是脾肾阳虚型溃疡性结肠炎患者，有效率均显著高于西药对照组。
    相应的机制研究发现艾灸具有多水平、多靶点的调节作用。隔药灸不仅能明显下调结肠黏膜TNF-a 、TNF-a R1、TNF-a R2、IL-8、ICAM一1、COX-2等多种炎性细胞因子的表达，显著降低溃疡性结肠炎患者过高的IgM含量，而且可以抑制或消除溃疡性结肠炎患者肠上皮细胞HLA-DR抗原表达，增加T8细胞数，调节失调的T细胞亚群比例。热敏悬灸也可以使患者明显降低的CD4’T细胞和CD4’／CD8’比值明显升高，接近正常水平。
    已有的研究成果从形态学、基因水平、免疫炎症相关因子等角度作为评价指标，对艾灸起效机制进行了阐释，但尚未完全揭示艾灸治疗溃疡性结肠炎的疗效机制及整体性调节特点。
2代谢组学技术的应用有利于揭示艾灸治疗溃疡性结肠炎的机制
2．1代谢组学的研究方法与应用
    代谢组学由英国Nicholson教授等于1999年提出，是继基因组学(genomics)、蛋白质组学(proteomics)之后发展起来的研究生物系统的组学方法，是系统生物学的重要组成部分。代谢组学具有高通量、高灵敏度、高精确性的优势，能定性或定量动态检测人体分子量<1000的小分子代谢物的变化，具有整体性和动态性。目前，代谢组学运用的各项检测手段中以NMR和MS较为常用，其工作流程分为样品收集、数据检测、优化统计、结果验证四个部分。代谢组学采集的样品主要为各类代谢产物，常用到尿液、血清、粪便提取物等，还包括局部病理组织。在数据处理过程中，一般采用多变量数据分析方法，如主成分分析和偏最小二乘判别分析法。目前代谢组学在炎症性肠病、严重慢性腹泻症、肝性脑病、丙型肝炎、各类消化道恶性肿瘤中得到广泛的应用。
    作为中医针灸学重要组成部分的艾灸疗法，其继承和创新，需要应用现代科学技术与方法对其疗效机理进行全方位的研究，以阐释艾灸疗效机制的科学内涵。代谢组学这种具有生命科学整体水平和总联系的研究方法的出现，与艾灸的整体性调节效应相契合，符合中医整体观和动态平衡观。因此，基于代谢组学研究艾灸治疗溃疡性结肠炎的效应与作用机制，更符合研究的实际需要，将有利于从生物系统的整体水平深入、系统地阐释艾灸治疗溃疡性结肠炎的作用机制，推动艾灸疗法的临床运用。
2．2代谢组学在溃疡性结肠炎研究中的应用
    代谢组学在溃疡性结肠炎中的研究主要集中在近几年，初步研究成果证实将代谢组学运用于溃疡性结肠炎发病机制、疗效评价等方面的可行性，其潜在的应用价值得到了研究者的一致认可。英国Williams等报导：溃疡性肠病患者与克罗恩病和健康志愿者尿液代谢物谱存在差异，克罗恩病患者、溃疡性结肠炎患者、健康志愿者三者尿液代谢物苯酰胺基醋酸盐水平存在显著差异，克罗恩病患者的苯酰胺基醋酸盐水平最低，甲酸盐水平高于溃疡性结肠炎患者和健康志愿者、4一甲苯基酸水平低于溃疡性结肠炎患者和健康志愿者。丹麦Bjerrum等对溃疡性结肠炎患者与正常人结肠活检进行代谢组学研究，结果显示：活动期溃疡性结肠炎患者结肠抗氧化剂和氨基酸类物质水平高，脂质、甘油磷酰胆碱、肌醇和甘氨酸三甲内盐水平低，20％非活动期溃疡性结肠炎患者与活动期溃疡性结肠炎患者代谢物谱相似。
    新疆医科大学课题组采用溃疡性结肠炎大鼠模型观察到血浆中亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等支链氨基酸、苯丙氨酸、丙酮酸、羟丁酸、肌酸等小分子化合物含量明显降低，而VLDL含量升高；结肠组织中丙酸、乳酸、牛磺酸、乙酸、脯氨酸、丙氨酸等小分子代谢物含量明显增加，认为这些代谢产物的差异显著，可作为溃疡性结肠炎的特异性标志物[19-20j。Zhang XJ等从溃疡性结肠炎模型大鼠血浆和尿液中检测出7种和5种与肠道屏障功能、微生物群内稳态、免疫调节和炎症反应相关的代谢产物，证明这种方法同样适用于溃疡性结肠炎的病理生理研究。Chi Chen等运用血清代谢组学，研究溃疡性结肠炎的发病机理，发现用葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠血清中含有高水平的硬脂酰溶血卵磷脂和低水平的油酰溶血卵磷脂，证实葡聚糖硫酸钠可抑制硬脂酰辅酶A去饱和酶1在肝脏中的表达，且这些改变在溃疡性结肠炎症状之前发生，与促炎症因子的表达关系密切，认为硬脂酰辅酶A去饱和酶1和脂类等可以作为干预治疗炎症性肠病的疗效指标。
    以上研究结果提示不同疾病，及同一疾病不同分期之间代谢物谱存在差异，有利于疾病的诊断和鉴别诊断；代谢组学因其非侵入性和取材方便的特点而受到越来越多的重视，其在溃疡性结肠炎的鉴别诊断和分期诊断以及机理研究方面具有很大的应用空间。
3代谢组学应用于艾灸治疗溃疡性结肠炎的思考
    代谢组学是以组群指标分析为基础，以高通量检测和数据处理为手段，以信息建模与系统整合为目标，通过对某些代谢产物进行分析，并与正常人的代谢产物比较，寻找疾病的生物标记物，以提供一种较好的疾病诊断方法与疗效判定方法的技术。如何将代谢组学技术应用于艾灸治疗溃疡性结肠炎疗效机制的研究，是研究人员关注的热点也是值得思考的问题。
3．1基于代谢组学阐释艾灸治疗溃疡性结肠炎的腧穴配伍规律
    艾灸疗效的产生依赖于穴位配伍和刺激方法的共同作用，不同的腧穴配伍、特定的刺激方法可以实现最优化的组合，达到最佳的治疗效果。穴位配伍是否合理，与艾灸疗效直接相关。良好的腧穴配伍可加强穴位之间的协同作用，减轻穴位之间的拮抗作用，提高艾灸临床疗效。基于代谢组学技术，从艾灸效应的整体性角度，揭示艾灸合募、俞募、原络等不同配穴方法对溃疡性结肠炎产生不同效应的科学内涵，具体可以从临床与动物实验两方面着手：(1)采用组织学技术，观察比较不同腧穴配伍方法对溃疡性结肠炎患者及模型动物结肠黏膜组织病理学的影响；(2)运用代谢组学技术与方法，分析不同腧穴配伍方法对溃疡性结肠炎患者及模型动物结肠黏膜组织、血液、尿液代谢物谱表达的影响。在揭示艾灸起效机制的同时，筛选出优效的腧穴配伍， 为提高艾灸治疗溃疡性结肠炎的临床疗效提供最佳腧穴配伍方法。
3．2基于代谢组学研究艾灸治疗溃疡性结肠炎的疗效机制
    关于艾灸治疗溃疡性结肠炎疗效机制的研究，也可从临床和动物实验两条途径着手：(1)联合多中心研究，建立溃疡性结肠炎生物标本及信息数据库，应用代谢组学技术，分析不同病情分期、不同中医证型溃疡性结肠炎的结肠黏膜组织、血液、尿液代谢物谱的表达变化，寻找不同病情分期、不同中医证型的溃疡性结肠炎相关代谢物谱或特异性生物标记物，以利于更好地揭示溃疡性结肠炎病变过程及其异常代谢途径；(2)在此基础上，通过比较不同灸法，如温和灸、隔药饼灸、隔姜灸、麦粒灸、化脓灸等；不同灸量，如按壮数、按灸时等；不同灸材，如艾与其它灸材、道地艾与非道地艾等对不同病情分期溃疡性结肠炎患者、溃疡性结肠炎动物模型治疗前与治疗后临床症状的改善情况，结肠黏膜组织病理学的影响，以及对血液、尿液代谢物谱或特异性生物标记物表达的整体性调控效应的影响，揭示艾灸对溃疡性结肠炎代谢组学产生协同效应的科学内涵，为提高艾灸治疗溃疡性结肠炎的临床疗效提供科学依据。