代谢组学分析技术在中药毒理研究中的应用_杨中良
代谢组学技术及其在中医药研究中的应用
黑 龙 江 中医 药 大 学 中药 学 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 黑 龙 江 哈 尔 滨 摘
要 ：代 谢 组 学 是 继基 因组 学 、 蛋 白组 学 和 转 录 组 学 之 后 出现 的一 门新 兴 的 “ 组学 ” ， 目前 已在 生 命 科 学 领 域 得 到 了广 泛
・ ７ ５ ６ ・
中草弓
Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ＇ ｓ ｅ Ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｈ ｅ ｒ ｂ ａ ｌ Ｄ ｒ ｕ ｇ ｓ 第４ ６ 卷 第５ 谢组 学技术及其在 中医药研 究 中的应用
赵 珊，王鹏程 ，冯 健 ，陈 自力，王秋红 ，匡海学
ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ Ｔ ＣＭ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ ｍｅ ｄ ｉ ｃ ｉ ｎ ａ ｌ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ ， ａ ｎ ｄ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ
Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ａ ｒ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｎｅ ｉ ｓ ｅ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ， Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｈ ｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ｉ ｎ ｅ ， Ｈａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ４ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ
的应用并展现出 良好的前景。 代谢组 学通过分析外界刺激后生物体 内相对分子质量较低 的代谢物 的全面变化 ， 来认识生物体 的生理和病理状态。 代 谢组学为中药安全性评价 ，中药复方的物质基础与作用机 制研 究以及 中医证候 的认识提供 了强有力 的 技术支持 。 关键词 ：代谢组学；安全性评 价；中药 复方 ；证候 ；中医药
代谢组学在中药毒性与安全性评价中的应用 综述
代谢组学在中药毒性与安全性评价中的应用【摘要】：目的：综述什么是代谢组学以及其在中药毒性与安全性评价中的应用。
方法：查阅相关文献，采用文献追踪的方法对代谢组学在中药毒性与安全性评价中的应用进行分析归纳。
结论：代谢组学的出现对于中药的发展是一个很好的契机，可以预见它将成为中药安全性研究中的一个新的中药技术手段。
【关键词】代谢组学中药毒性与安全性评价关木通代谢组学[1,2]是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后兴起的系统生物学的一个新的分支，它是通过考察生物体系受刺激或扰动前后(如将某个特定的基因变异或环境变化后)代谢产物图谱及其动态变化研究生物体系的代谢网络的一种技术，研究对象主要是相对分子质量1000以下的内源性小分子。
它是后基因时代出现的一门新的“-omics”组学学科。
Nicholson研究小组于1985年利用核磁共振(NMR)技术分析大鼠的尿液，于1999年提出了代谢组学的概念。
自1999年提出代谢组学的概念以来，它在药物毒理研究、疾病诊断、系统生物学研究等诸多领域里的应用日益深入。
1 代谢组学简介1.1 代谢组学特点代谢组学是生命学科领域中的一门新兴组学技术，它与基因组学、转录物组学、蛋白组学等共同构成了“系统生物学”(Systems Biology) ，系统生物学强调科学研究的整体性思维和系统论观点，其精髓是以整体论方法研究生物体系中的构件分子族之间以及机体与环境之间的相互作用网络。
基因组学只能检测静态的基因型，而基因的表达受到环境及内在状态的影响，因此无法反映基因组动态的生理状态，无法回答基因的变化是否能够表达。
而代谢物质和代谢表型所反映的是已经发生了的生物学事件，是基因型与环境共同作用的综合结果，是生物体系生理和生化功能状态的直接体现。
因此，作为系统生物学的一个重要组成部分，从代谢组学中分析所获得的信息更能够揭示基因与表现型之间的关系[3]。
1.2 代谢组学的研究方法代谢组学的研究一般包括代谢组数据的采集、数据预处理、多变量数据分析、标记物识别和途径分析等步骤。
代谢组学技术在中药有效性和毒性机制研究中的应用进展
代谢组学技术在中药有效性和毒性机制研究中的应用进展发表时间：2019-06-14T15:06:52.760Z 来源：《医药前沿》2019年12期作者：吴漂女周伟齐炼文[导读] 中药具有预防、治疗和诊断疾病的作用。
由于其多成分产生的多靶点效应，使其有效性、安全性难以评价。
（中国药科大学江苏南京 211100）【摘要】中药具有预防、治疗和诊断疾病的作用。
由于其多成分产生的多靶点效应，使其有效性、安全性难以评价。
代谢组学技术能整体和系统地分析小分子代谢物的变化情况，符合中医药理论的整体观，有助于揭示中药作用的分子机制。
本文主要阐述了代谢组学在中药有效性和毒性机制研究中的应用，并总结了其在中药研究中的优势和不足。
【关键词】中药；代谢组学；有效性；毒性【中图分类号】R969.1 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2019）12-0005-02Advances in the application of metabonomics in the study of the mechanism of effectiveness and toxicity of traditional Chinese medicineWu Piaonv,Zhou Wei,Qi Lianwen.China Pharmaceutical University,Nanjing,Jiangsu 211100,China【Abstract】Traditional Chinese medicine (TCM) is employed to prevent, treat and diagnose disease under the guideline of TCM theory. Owning to multi-components causing multi-target effects in TCM, its effectiveness and safety is hardly to be evaluated. Consistently with the holistic concept of TCM, metabolomics aims to comprehensively analyze all metabolites in complex biological systems, which can help to reveal the mechanism of TCM. In the current study, we summarized the application of metabolomics to the studies of effective and toxic mechanism, and its advantage and disadvantage for TCM research.【Key words】Traditional Chinese medicine;Metabolomics;Effectivity;Toxicity中药是我国中医防病治病的重要方式，体现了中医辨证论治的特点[1]。
代谢组学在中药毒性评价中的应用
代 谢 组 学 在 中药 毒 性 评 价 中 的应 用
王卓 ， 张青 山 ， 毛茜 ， 刘丽芳 ， 李松 林
（ １ ． 中国药科 大学 天然 药物 活性组 分 与药效 国家重点 实验 室 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ９； ２ ． 江苏 省 中医药研 究 院和 中 国中医科 学 院江苏分 院 中药分析 和代 谢组 研究 室 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ２ ８ ） 摘 要： 建 立可 靠的 中药毒性 评 价方 法是 中药研 究的重要 任务之 一 ， 因此有 必要在研 究手段 上 寻求新 的
千种代表不同代谢路径 的化合物， 正是这些对机体改
变 和损 伤 的代谢层 面 上 的信息 才能很 好地 表征 这种 改 变 和损 伤 …。 作 为毒 性评 价手 段 ， 代 谢组 学有其 独 特 的优 势 ： 实
验 样 品多 为 外 周 性 生 物 样 品 （ 如尿 ） ， 可 连 续 多 次 获 取， 并且 可在 同一 动物 或人 体观 察毒性 作用 发生 、 发 展 和 恢复 的过 程 ； 样 品处 理 简单 ， 除Ｇ Ｃ ／ ＭＳ需８ １ １ ６ ０ ５ ４ １ ， ８ １ ３ ７ ３ ９ ４ ６ ） ； 江西省卫生厅
源 性代谢 物 的稳 态 ， 从 而通 过 直 接 或 间接 效 应 改 变 细 胞 体液 成分 。生 物体 液 的谱 图中所检 测 到的是 成百 上
代谢酶以及中药配伍毒性成分谱的研究上＿ ２ ｊ 。但这
些 方法 只是 提供 了毒 性 的现 象 和特 征 ， 或 只是 从 某 个
单 一角 度分 析 中药毒 性 ， 没 有 从 整 体 上 阐 明 中药 毒 性 对 机体 的影 响及 规 律 。近 年来 ， 人们 尝 试 了许 多 新 的 思 路和 方法 ， 其 中应用 较 为广泛 的就 是代谢 组 学策 略 。 １ 代谢 组 学应 用于毒 性评 价 的优 势
代谢组学在中药毒理学研究中的应用
clinical development of platelet thrombin receptor antagonists [J].Expert Rev Cardiovasc Ther ，2010，8（8）：1191-1200.[19]Chakraborty R ，Pydi SP ，Gleim S ，et al.New Insights intostructural determinants for prostanoid thromboxane A2receptor-and prostacyclin receptor-G protein coupling[J].Mol Cell Biol ，2013，33（2）：184-193.[20]Bhavaraju K ，Lakhani PR ，Dorsam RT ，et al.G12/13signalingpathways substitute for integrin αllb β3-signaling for thromboxane generation in platelets[J].PloS one ，2011，6（2）：e16586.[21]Vad ász D ，Sztriha LK ，Sas K ，et al.Aspirin and clopidogrelresistance ：possible mechanisms and clinical relevance.Part II ：Potential causes and laboratory tests[J].Ideggyogy Sz ，2013，66（1-2）：15-22.[22]Bousser MG ，Amarenco P ，Chamorro A ，et al.Terutroban versusaspirin in patients with cerebral ischaemic events （PERFORM ）：a randomised ，double-blind ，parallel-group trial [J].Lancet ，2011，377（9782）：2013-2022.[23]Richardson A ，Sakariassen KS ，Meyer JP ，et al.Single ascendingoral dose pharmacokinetics and pharmacodynamics study of EV-077：The specific inhibitor of prostanoid-and isoprostane-induced cellular activation[J].Eur J Clin Pharmacol ，2013，69：459-465.[24]Ma D ，Assump ção TCF ，Li Y ，et al.Triplatin ，a plateletaggregation inhibitor from the salivary gland of the triatomine vector of chagas disease ，binds to TXA 2but does not interact with GPVI [J].Thromb Haemost ，2012，107（1）：111.[25]Zhang SH ，Zhang Y ，Shen J ，et al.Tumor vascular disrupting agentDMXAA inhibits platelet activation and thrombosis via inhibition of TXA 2signaling and phosphodiesterase [J].J Thromb Haemost ，2013，11（10）：1855-1866.[26]Lee JG ，Lee YY ，Kim SY ，et al.Platelet antiaggregating activity ofginsenosides isolated from processed ginseng[J].Pharmazie ，2009，64（9）：602-604.[27]Przyklenk K ，Frelinger AL ，Linden MD ，et al.Targeted inhibitionof the serotonin 5HT2A receptor improves coronary patency in an in vivo model of recurrent thrombosis [J].J Thromb Haemost ，2010，8（2）：331-340.[28]王婕，林成仁，王敏.中药对血小板功能影响的研究进展[J].北京中医药，2008，27（11）：893-896.[29]Varga-Szabo D ，Braun A ，Nieswandt B.Calcium signaling inplatelets[J].J Thromb Haemost ，2009，7（7）：1057-1066.[30]Wu H ，Li J ，Sheng R ，et al.Synthesis of a series of glycinederivatives ligustrazine-aromatic acid and their inhibitory effects on platelet aggregation[J].J Pharm Pharmacol ，2011，8：5.[31]Springer TA ，Dustin ML.Integrin inside-out signaling and theimmunological synapse[J].Curr Opin Cell Biol ，2012，24（1）：107-115.[32]Legate KR ，Wickstr öm SA ，F ässler R.Genetic and cell biologicalanalysis of integrin outside-in signaling[J].Genes Dev ，2009，23（4）：397-418.[33]Bledzka K ，Smyth SS ，Plow EF.Integrin αllb β3From Discovery toEfficacious Therapeutic Target [J].Circ Res ，2013，112（8）：1189-1200.[34]汤喜兰，刘建勋，李磊.中药有机酸类成分的药理作用及在心血管疾病的应用[J].中国实验方剂学杂志，2012，18（5）：243-243.[35]Th éor êt JF ，Yacoub D ，Hachem A ，et al.P-selectin ligation inducesplatelet activation and enhances microaggregate and thrombus formation [J].Thromb Res ，2011，128（3）：243-250.[36]Japp AG ，Chelliah R ，Tattersall L ，et al.Effect of PSI-697，anovel P-selectin inhibitor ，on platelet monocyte aggregate formation in humans[J].J Am Heart Assoc ，2013，2（1）：doi ：10.1161/JAHA.112.006007.（编辑：梁进权）收稿日期：2013-09-23作者简介：黄群，女，硕士研究生，研究方向：中药物质基础与质量控制。
浅析代谢组学技术在中药研究中的应用
浅析代谢组学技术在中药研究中的应用代谢组学技术是研究生物体内代谢产物的全套技术手段，通过对比研究对象在代谢物水平的变化来揭示生物体在不同生理状态下的代谢变化规律。
中药研究是利用中药的整体性和多组分性来发挥治疗效果的研究，代谢组学技术在中药研究中的应用可以揭示中药对生物体内代谢的影响，有助于深入了解中药的药效机制、质量控制及药物安全性评价等方面。
本文将从代谢组学技术的原理和应用角度，浅析代谢组学技术在中药研究中的应用。
代谢组学技术可以通过无偏知识和高通量技术收集生物体内代谢产物的全面信息，使用质谱和核磁共振技术等对代谢产物进行分析，并结合生物信息学方法进行数据处理和分析。
这种方法可以快速、准确地鉴定和定量代谢物，并揭示其关联性，并可通过与代谢物数据库的比对来确定代谢物的生物学功能和代谢途径。
通过这些分析手段，代谢组学技术不仅可以揭示代谢的全局水平，还可以发现代谢物在不同组织、细胞和时间点上的动态变化，从而为理解中药的整体性和多组分性提供了有效的工具。
代谢组学技术在中药研究中的应用具有广泛的潜力。
首先，代谢组学技术可以帮助鉴定中药的活性成分和其代谢产物，从而揭示中药的活性组分及其代谢途径。
例如，代谢组学技术可以通过对中药中活性成分在体内代谢产物的鉴定，提供中药对生物体产生治疗作用的理论依据。
其次，代谢组学技术在中药研究中还可以用于评价中药的质量控制。
中药的质量控制一直是中药研究的重要课题，代谢组学技术可以通过鉴定和定量中药中的特定代谢物，来评价中药的质量。
代谢组学技术可以比较不同样品中代谢物的含量和种类，从而评估中药中活性成分的稳定性和可溶性，为中药的质量控制提供科学依据。
此外，代谢组学技术可以用于中药的药物安全性评价。
中药作为一种复杂的药物，其药效机制和毒副作用的研究一直是一个难题。
代谢组学技术可以通过鉴定中药代谢产物，揭示其对生物体内代谢产物的影响，从而评估中药的毒副作用和安全性，为中药的临床应用提供依据。
代谢组学在中医药研究中的应用及前景
代谢组学在中医药研究中的应用及前景代谢组学在中医药研究中的应用及前景摘要：代谢组学是一种研究生物体在代谢水平上的全面分析方法，通过对生物体内代谢产物的定量分析，可以了解生物体在不同生理、疾病状态下的代谢情况。
中医药研究中，代谢组学的应用可以揭示中药对人体代谢的影响机制，进而提供基于代谢的中医药疗效评估方法。
本文通过定量分析和SWOT分析的方法，探讨了代谢组学在中医药研究中的应用及前景，并对未来的发展进行了展望。
1. 引言中医药作为中国传统医学的瑰宝，对人类健康保健和疾病治疗都做出了重要贡献。
然而，由于中药复方的复杂组分和多靶点的作用机制，其疗效评估一直是一个难题。
代谢组学以其全面、系统的分析优势为中医药研究提供了新的思路和方法。
2. 代谢组学在中医药研究中的应用2.1 中药对代谢的影响通过代谢组学方法，可以揭示中药对人体代谢的影响机制。
通过分析中药对代谢产物的影响，可以了解中药对不同疾病的适应性，进而为中药的药效评估和治疗指导提供依据。
2.2 中药与疾病的关联分析代谢组学可以通过分析代谢产物的变化，揭示中药与疾病之间的关联。
通过将中药与病理状态下的代谢谱进行比较，可以找到中药对特定疾病的调节作用和治疗机制。
2.3 中药配伍的代谢组学研究中药常常通过复方的形式应用于临床，复方中的多种中药组分之间存在相互作用。
代谢组学可以揭示中药配伍对代谢的综合效应，为中药复方的疗效评估和配伍规律的研究提供依据。
3. 代谢组学在中医药研究中的前景3.1 代谢组学和个体化医学的结合代谢组学可以解析人体代谢的个体差异，为个体化药物治疗提供依据。
通过结合代谢组学和基因组学、蛋白质组学等技术，可以实现对人体健康和疾病的精准调控。
3.2 多组学融合研究的拓展代谢组学与其他组学研究方法的结合，可以实现对生物系统的全面分析。
与转录组学、蛋白质组学等方法相结合，可以深入了解中药的多目标作用机制，为中药的疗效评估和药效物质基础的研究提供更加全面的视角。
浅析代谢组学技术在中药研究中的应用
浅析代谢组学技术在中药研究中的应用摘要：人类对复杂生命体的认识循着从器官/组织、细胞到基因的方式，现在又回到了以整体性研究为特点的系统生物学(system Biology)的时代，其鲜明的特征是各种“组学”(-omics)研究的繁荣。
代谢组学(metabonomics)是继基因组学(genomics)、转录组学(transcriptomics)和蛋白质组学(proteomics)后新兴的一种组学方法，是系统生物学的重要组成部分，由Nicholson于1999年首次提出。
代谢组学研究的核心思想在于利用现代分析技术定量测定生物体液(如尿液、血浆、组织提取液等)中的内源性代谢产物，考察生物体在不同状态下(生理病理状态、给药前后等)其代谢产物的变化，通过代谢物图的整体分析直接认识生理病理及生化状态，结合化学信息学分析方法确定内源性小分子代谢物成分的变化模式，获得相应的生物标记物群(biomarkers)，表征或揭示生物体在特定时间、环境下整体的功能状态[1,2]。
其后又出现了针对植物的代谢组学研究(metabolomics)。
如今代谢组学已在药物毒性及安全性评价、疑难疾病诊断、新药研发及药物作用机制研究等生命科学的多个领域展示了广阔的应用前景[4,5]。
关键词：代谢组学技术;中药研究;应用完整的代谢组学分析流程应包括样品的采集、预处理、仪器分析与鉴定、数据分析及生物标记物意义解读，最终认识机体生化反应机理和生命现象。
主要研究手段包括核磁共振谱(NMR)、气相色谱-质谱和液相色谱-质谱等各种高通量、高分辨、高灵敏度的谱学技术，特别是以其灵敏度高、分析速度快、样品无需衍生化等优点，受到众多研究者的关注。
主成分分析(PCA) 及偏最小二乘法判别分析等多元模式识别方法是代谢组学常用的数据降维和信息挖掘方法。
中药“多组分、多靶点、整合调节作用”的特点及中医药理论的“整体观、动态观、辨证观”与代谢组学整体性、系统性、综合性相吻合。
代谢组学技术及其在中药研究中的应用
代谢组学技术及其在中药研究中的应用代谢组学是一种研究生物体内代谢物（包括氨基酸、脂类、糖类等）存在数量、类型以及相互关系的方法。
通过使用高通量技术，比如质谱和核磁共振等分析代谢产物的组成与变化，代谢组学可以为中药研究提供重要的信息和洞察。
中药是中国传统医学的重要组成部分，几千年来一直被广泛使用。
然而，中药的复杂性和多样性使其研究变得具有挑战性。
代谢组学技术的引入为中药研究提供了新的方法和工具，以更深入地了解中药的有效成分和其在机体内的代谢过程。
1.中草药质量控制：中药在生长环境、采集季节和制备过程中都可能发生变化，这会导致中药质量的不稳定性。
代谢组学技术可以通过分析中草药的代谢产物组成和变化，为中药的质量控制提供科学依据。
例如，通过分析中药的代谢产物，可以评估其纯度、稳定性和质量。
2.中药药理学研究：代谢组学技术可以揭示中药在机体内的代谢途径和代谢产物的变化，进一步了解中药对机体的作用机制和药效。
通过比较中药与对照组的代谢组学数据，可以发现中药的独特代谢特征，并推断其可能的物质基础和药理作用。
3.中药配伍规律研究：中药复方是中药的一个特点，它的组成和配伍对中药疗效具有重要影响。
代谢组学技术可以分析复方中多个中草药的代谢产物，并揭示它们之间的相互作用和配伍规律。
通过研究代谢组学数据，可以了解中药复方的药效增强、药效互补和药物相互作用。
4.中药药代动力学研究：药代动力学是研究药物在体内吸收、分布、代谢和排泄的过程。
代谢组学技术可以用来监测中药及其代谢产物的浓度变化，进而研究中药的药代动力学。
通过结合药代动力学和代谢组学数据，可以优化中药的给药方案和剂量，并预测中药的药物相互作用和不良反应。
总之，代谢组学技术为中药研究提供了新的工具和方法，可以帮助我们更好地理解中药的药效和作用机制。
随着技术的不断发展和进步，代谢组学技术将在中药研究中发挥更加重要的作用。
代谢组学技术在毒理学研究中的应用进展
代谢组学技术在毒理学研究中的应用进展颜贤忠;孙博;杜祥博【期刊名称】《国际药学研究杂志》【年(卷),期】2014(000)004【摘要】Metabonomics is a new member in the omics field following the development of genomics, transcriptomics and proteomics, with its research object being the collection of metabolites-metabolome, the downstream products of life. Even with the development of past decade, there are still many problems to be solved in the area of experimental techniques, data analysis and results annotation. Any xenobiotics would cause the disturbance of homeostasis of organisms, resulting in the changes of metabolites. Consequently, toxicology is one of the major application areas of metabolomics, and is the earliest one. Metabolomics has been widely used in the early toxicological screening of leads, preclinical and clinical toxicology of drugs in animals and human, as well as in surrogate models such as cell lines and zebrafish. Annotation techniques for metabolic data have also been developed. In this paper, the development of metabolomic techniques and its application in toxicology are reviewed.%代谢组学是继基因组学、转录组学及蛋白质组学之后发展起来的一门组学学科，其研究对象是生命活动链条下游的代谢物的集合---代谢组。
代谢组学在中药毒性与安全性评价中的应用综述
代谢组学在中药毒性与安全性评价中的应用【摘要】：目的：综述什么是代谢组学以及其在中药毒性与安全性评价中的应用。
方法：查阅相关文献，采用文献追踪的方法对代谢组学在中药毒性与安全性评价中的应用进行分析归纳。
结论：代谢组学的出现对于中药的发展是一个很好的契机，可以预见它将成为中药安全性研究中的一个新的中药技术手段。
【关键词】代谢组学中药毒性与安全性评价关木通代谢组学[1,2]是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后兴起的系统生物学的一个新的分支，它是通过考察生物体系受刺激或扰动前后(如将某个特定的基因变异或环境变化后)代谢产物图谱及其动态变化研究生物体系的代谢网络的一种技术，研究对象主要是相对分子质量1000以下的内源性小分子。
它是后基因时代出现的一门新的“-omics”组学学科。
Nicholson 研究小组于1985年利用核磁共振(NMR)技术分析大鼠的尿液，于1999年提出了代谢组学的概念。
自1999年提出代谢组学的概念以来，它在药物毒理研究、疾病诊断、系统生物学研究等诸多领域里的应用日益深入。
1 代谢组学简介1.1 代谢组学特点代谢组学是生命学科领域中的一门新兴组学技术，它与基因组学、转录物组学、蛋白组学等共同构成了“系统生物学”(Systems Biology) ，系统生物学强调科学研究的整体性思维和系统论观点，其精髓是以整体论方法研究生物体系中的构件分子族之间以及机体与环境之间的相互作用网络。
基因组学只能检测静态的基因型，而基因的表达受到环境及内在状态的影响，因此无法反映基因组动态的生理状态，无法回答基因的变化是否能够表达。
而代谢物质和代谢表型所反映的是已经发生了的生物学事件，是基因型与环境共同作用的综合结果，是生物体系生理和生化功能状态的直接体现。
因此，作为系统生物学的一个重要组成部分，从代谢组学中分析所获得的信息更能够揭示基因与表现型之间的关系[3]。
1.2 代谢组学的研究方法代谢组学的研究一般包括代谢组数据的采集、数据预处理、多变量数据分析、标记物识别和途径分析等步骤。
代谢组学技术及其在中医药研究中的应用
代谢组学技术及其在中医药研究中的应用具体内容：自20世纪60年代以来，药物发现开始着眼于药物-靶点研究，传统的药物研究方法大多基于此策略，但此策略在开发新药方面表现不尽人意。
近年来，全谱的代谢组学受到药物研究界的重视，已成为促进药物研究持续发展的重要引擎。
代谢组学技术以一种全面性的方式对生物样品中活性成分进行研究，包括原子及分子组成、序列以及生命活动等，能更全面地了解生物体及疾病的完整性，为药物研发提供更多的信息及突破口，受到公众的普遍认可。
中医药的发展不仅包含了草药的获取，还包括诊断治疗等多方面的研究，因此需要对中药多种细胞成分及分子生物学信息进行分析，代谢组学技术的出现使得这个任务变得非常简单。
首先，可以使用代谢组学分析法来确定中药中特定活性成分的化学组成及序列；其次，可以利用代谢组学技术来研究中药药物中生物信号路径及靶点特异性，以及辨识中药活性成分所调节的关键基因。
最后，中药多种活性成分的活性可以使用代谢组学来进行调节，实现中药功效的最大化，从而更好地治疗疾病。
代谢组学技术为药物研究提供了新的思路，这不仅仅加强了西医药物研究，而且为发展中医药研究提供了支持，因其有效性及可靠性获得广泛应用。
例如，在非小细胞肺癌中，中药碧云莲混沌散可以通过调节癌症中特定基因分子信号路径以促进抗癌剂的选择性性作用，其机理可以用代谢组学技术有效验证及研究。
同样，可以使用代谢组学技术来研究中药的质疑所提出的关键性疗效标志物，并对各种改进方案进行实验性验证，从而提高中药药材及其制剂的分子效率，最终实现药物及其制剂药效的优化。
综上所述，代谢组学技术是一种全面性的研究方法，不仅有助于传统药物研究，而且对中医药研究有着至关重要的作用。
它有助于阐明中药活性成分的特异性，提高药物分子效率，加快药物研发，探索中医药的机制，提高复方制剂的研究和利用的效率，有助于拓宽传统中医药研究的新视角。
代谢组学技术及其在中药研究中的应用 ppt课件
血液和尿样常用甲醇、乙腈或混合溶剂沉淀蛋白，离心后 取上清液进行分析或除去溶剂后，用LC流动相溶解后分析
溶剂萃取应用得最早，冷冻的组织样品常用溶剂萃取，样 品需要在冷冻情况下粉碎，选用极性与非极性溶剂的结合 如甲醇/氯仿，可形成双相，分别对水溶性及脂溶性相进行 分析
⑦能够反映生理病理状态
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研究方法
代谢组学研究步骤包括： 样品采集与制备； 样品分析与鉴定；
数据处理与分析；
生物标志物（Markers）分析
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研究方法
样品采集与制备： 采集后的样品需首先进行预处理，而且整个预处理过程应尽
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代谢组学研究的特点
代谢组学作为一门新兴学科，概括起来具有以下特点:
①对机体损伤小，其检测的体液主要是尿液与血液； ②信息量大，代谢组学能够提供整个机体功能统一性信息； ③检测更容易，基因和蛋白质表达的有效的微量变化会在代 谢物上得到放大； ④无需特征化的数据库； ⑤检测物种类少，代谢物的种类数远远小于基因和蛋白数目 ⑥代谢物产物具有通用性；
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历史沿革
系 统 生 物 学
基因与蛋白质的表达紧密相连,代谢 物则更多地反映了细胞所处的环境。正 如Billy David所你已经发生了什么”
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历史沿革
1999年Nicholson首次提出了以NMR分析为主的代谢组学研究模 式并联合国际六大医药公司（Bristol-Meyers-Squibb,Eli
lilly,Hoffmann-laRoche,NovoNordisk,
代谢组学在中药药理研究中的应用
代谢组学在中药药理研究中的应用摘要：笔者结合多年的工作经验，针对代谢组学在中药药理研究中的应用进行研究讨论，具体介绍了这种组学方法的特点，并得出以下相关结论，以供参考。
关键词：代谢组学;中药药理;研究应用引言代谢组学当今一种全新的生物系统研究方法，其主要是对生物体系中的数量、代谢物质种类等进行研究分析。
这种中医学方法在我国中药药理研究中得到了十分广泛的应用。
通过采用先进的检测技术，以及相关专业的计算方法，以此来判断中药体内代谢组的变化规律，从而对中药的疗效和安全性进行评价。
因此，本文针对代谢组学在中药药理研究中的应用进行探讨阐释，从而总结出一些自身的看法与观点。
1.在中药药效物质基础研究中的应用随着药学技术的不断进步与发展，相关的组学方法也取得了较大的完善与改革。
而代谢组学正是在这一发展过程中所累积的产物。
自从其被提出以来，受到了我国中药医学界的高度关注，并对其进行了实质性的科研研究，尤其是在对中药药效物质基础方面，很多医学学者进行了深入的探索，并得到了十分显著的成果。
在早期的医学研究过程中，已经有部分学者利用代谢组学法，以及先进的分析仪器来对黄芩苷体进行了实验研究，从中发现了三种不同的代谢产物，这就说明这三种化学结构在分解吸收后分别形成了代谢物质，而黄芩甘体则是代谢产物中的主体结构，从而共同组成了该中药的药效物质。
在对钩藤多动合剂的生物化学机制研究中，发现了具有疗效的生物标志物，并证明这种药物是通过调节单胺类神经递质的失衡而发挥作用。
有学者对肾虚证的大鼠给予淫羊藿治疗，运用超高效液相色谱质谱结合主成分分析的.方法研究发现淫羊藿苷和朝藿定可能为淫羊藿的主要药效物质基础。
一些实验结果表明，尖萼耧斗菜的作用靶标与其他9种常用抗菌素一样都是作用于蛋白质的合成，发挥抗菌作用的主要活性物质可能是木兰碱。
还有学者实验比较了款冬的花蕾和叶轴水提液对氨诱导的小鼠咳嗽的药效，通过对代谢物的lH―NMR光谱和多远数据分析发现，款冬花蕾的止咳和化痰功效可能与其高浓度的绿原酸、3，5咖啡酰奎宁酸及芸香苷相关。
代谢组学在中医药研究中的应用
代谢组学在中医药研究中的应用
随着代谢组学技术的不断发展和完善，越来越多的研究者开始将其应用于中医药领域。
代谢组学是一种以代谢物为研究对象的高通量技术，可用于分析生物体内代谢物的种类、数量、变化趋势等信息，从而揭示疾病发生发展的代谢变化及药物作用机制。
在中医药研究中，代谢组学可以用于以下方面：
1. 中药复方药效评价：采用代谢组学技术可以对中药复方的药
效进行评价，通过分析生物体内代谢物的变化趋势和种类，揭示药物的作用机制，从而为中药复方的临床应用提供科学依据。
2. 中药毒性评价：中草药含有许多化学成分，其中一些成分可
能具有毒性。
代谢组学技术可以分析中草药中代谢产物的种类和变化趋势，从而评估其毒性，为临床应用提供安全保障。
3. 中药与西药相互作用研究：中药与西药的相互作用可能会影
响药物的代谢和作用效果。
代谢组学技术可以分析生物体内代谢物的变化趋势，从而揭示药物相互作用的机制，为临床应用提供参考依据。
4. 中医药疾病诊断：代谢组学技术可以通过分析生物体内代谢
物的种类和数量，揭示疾病发生发展的代谢变化，为中医药的疾病诊断提供科学依据。
总之，代谢组学技术在中医药研究中具有广阔的应用前景，有望为中医药的临床应用和研究提供更为科学的支持。
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代谢组学在中药药理研究中的应用
数据 库检 索 等 方 法 ，鉴 定 出 了 １ ７个 生 物 标 志 物 ，通 路 分 析 提示 心气 不 足 证 的糖 酵 解 、糖 异 生代 谢 ，不 饱 和 脂 肪 酸 、脂 肪酸 及 嘌 呤 的生 物 合 成 代 谢 网 络 被严 重扰 乱 ，而 温 心 方 通 过 调 节 多个 通路 紊 乱 至 正 常 水 平 而 具 有 潜 在 的 药 理 作 用 。 Ｌ ｉ ｕ 等＿ 】 ２ ］ 运用代谢组学方法 对逍遥散 抗抑 郁的作用 机制进 行 了 实 验 研究 ，以核 磁 共 振 （ ＮＭＲ ） 结 合 多 变 量 分 析 的方 法 对 血浆 代谢 物组 进 行 鉴 定 和 分 析 ，发 现 了 １ １个 潜 在 的 生 物 标 志 物 ，且 与对 照组 比较 抑 郁 治 疗 组 的 氧 化 三 甲胺 、丙 氨 酸 、 羟基 丁 酸 、缬 氨 酸 、亮 氨 酸 ／ 异 亮 氨 酸 、低 密 度 ／ 极 低 密 度 脂 蛋 白 和 脂 肪 含 量 降 低 ， 卵 磷 脂 、高 密 度 脂 蛋 白 、胆 碱 、 Ｎ 一 乙酰 糖 蛋 白含 量 升 高 。 ３ 在 中药 安 全 性 和 毒 性 研 究 中 的 应 用 由 于 生 物样 品 可连 续 多 次 获 取 ，并 可 在 同 一 动 物或 人 体 观 察 毒 性 作 用 发 生 、 发 展 和恢 复 过 程 ｌ ＿ １ 。它 可 以 在 药 物 发 现 过 程 的 前期 就 能识 别 药 物 的毒 性 ，避 免 了药 物 发 现过 程 中
进行 了实 验 研 究 ，采 用 ＵＰ Ｌ Ｃ — ＭＳ联 用 技 术 、 多 变 量 分 析 和
生 物标 志物 ，整 体 性 评 价 中药 的 疗 效 和 安 全 性 ，阐 明 中 药 作
用 的机 制 ［ ３ ］ ，为 中药 药 理 的 研 究 提 供 了 一 种 新 的 思 路 和 技 术
代谢组学技术在中医药关键科学问题研究中的应用前景分析
代谢组学技术在中医药关键科学问题研究中的应用前景分析随着中医药在国际范围内的逐步普及，科学研究也越来越多地关注中医药的疗效、质量和安全性等问题。
代谢组学技术作为一种全面、高通量的技术手段，已经成为中医药科学研究中不可或缺的工具。
本文将从代谢组学技术在中医药研究中的应用中探讨其未来发展的前景。
一、代谢组学技术在中医药研究中的应用现状代谢组学技术是把生物体内所有代谢产物综合分析的方法，利用现代高通量分析技术，可以同时检测数千种代谢物质。
在中医药研究中，代谢组学技术被广泛应用于以下方面：1. 中草药的质量控制中药质量的不稳定性一直是中药的一个难题。
代谢组学技术可以通过对中药样品的代谢物谱分析，确定中药的种类、产地、生长方式等信息。
例如，利用基于高效液相色谱-飞行时间质谱（LC-TOF/MS）的代谢组学技术，可以快速鉴别出晒干和自然干燥两种不同干燥处理方式对黄芪中化学成分的影响，评价黄芪药材的质量。
2. 中药治疗机制解析中药多成分、多靶点的特点使其治疗机制的研究变得异常复杂。
代谢组学技术可以解析中药对机体生物代谢的影响，揭示中药的治疗机制。
例如，通过代谢组学技术的应用，研究发现若干中药具有抗氧化、抗衰老、降脂等生物活性，其机制与代谢途径的调控有关。
3. 个体化用药研究中药的个体差异性使得中药治疗效果不稳定。
代谢组学技术可以对个体代谢特征进行分析，为个体化用药提供理论依据。
例如，通过代谢组学技术的应用，可以发现华蟾合剂中异黄酮代谢经过二次甲基化后与患者平时的饮食有关，对个体化用药提供了理论依据。
二、代谢组学技术在中医药研究中的应用前景从当前的研究进展来看，代谢组学技术已经在中医药研究中发挥了很大的作用。
未来，代谢组学技术在中医药研究中还有以下前景：1. 开发代谢组学数据库代谢组学数据库的建设可以提供大量的代谢物质信息，为中医药研究提供更加全面的数据支持。
借助于代谢组学数据库，可以对中药和中药复方的代谢组学数据进行集成、比对、分析、挖掘，从而揭示中药复方的化学成分和作用机制，为中药研发提供理论支持。
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综述△［基金项目］上海市卫生局中医药开发研究基金课题（2011XY011）；2012年度上海市中西医结合学会科研基金课题（ZXYQ-1235）*［通信作者］杨秀云，主任医师，研究方向：呼吸系统疾病的中西医结合治疗；E-mail ：yangaxiu@ 代谢组学分析技术在中药毒理研究中的应用△杨中良1，2，杨秀云1*，李剑1，周怡1，曲晓璐1，2，刘卫东1，2（1.上海市浦东新区浦南医院中西医结合科，上海200125；2.上海市蓝十字医学科学研究所，上海200125；3.浙江省立同德医院内科，浙江杭州310012）［摘要］近年来，中药毒性问题已经越来越受到关注，代谢组学单一分析技术已用于中药药理和毒性反应研究，且取得了一定的成果。
但是，这些分析技术各有优缺点。
多分析技术可克服单一分析技术的部分缺点，如气相色谱-质谱技术（GC-MS ）和液相色谱-质谱技术（LC-MS ）代谢轮廓方法已经揭开了马兜铃酸诱导的肾毒性机理。
随着代谢组学技术特别是多分析技术的开发和应用，将大大促进中药毒理研究和安全评估工作，有助于中药安全评估规范的构建和国际标准指标的建立。
［关键词］代谢组学；中药；毒性；核磁共振；色谱法；质谱法The Application of Metabonomics Analytical Technology in the Toxicological Ｒesearch ofTraditional Chinese MedicineYANG Zhongliang 1，2，YANG Xiuyun 1*，LI Jian 1，ZHOU Yi 1，QU Xiaolu 1，2，LIU Weidong 1，2（1.Department of Integrative Medicine ，Shanghai Punan Hospital in Pudong New District ，Shanghai 200125，China ；2.Shanghai Blue Cross Ｒesearch Institute of Medical Science ，Shanghai 200125，China ；3.Department of Ｒespiratory Medicine ，Tongde Hospital of Zhejiang Province ，Hangzhou 310012，China ）［Abstract ］In recent years ，the toxicity of Traditional Chinese Medicine （TCM ）has obtainedincreasing concern ，while single technology of metabonomics has been applied in the research of TCM pharmocological effect and toxicological reaction and has already gained considerable achievements.But almost each of these metabonomic analytical tools has both drawbacks and advantages.Multiple analytical tools ，such as metabonomic profile methods of gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS ）and liquid chromatography-mass spectrometry （LC-MS ）have revealed the mechanism of renal toxicity induced by aristolochic acid.Further development and application of metabonomic tools ，especially multi-analytical tools will greatly facilitate the toxicological study and safety evaluation of TCM ，as well as the construction of TCM safety evaluation norms and international standard parameters.［Key words ］Metabonomics ；Traditional Chinese Medicine ；Toxicity ；Nuclear magnetic resonance ；Chromatography ；Mass spectrometrydoi ：10．13313/j．issn．1673-4890．2014．08．019近年来关于中药毒性反应事件时有报道，中药面临严峻挑战［1］，有必要加强中药毒理研究。
但是中药组分及其作用机理的复杂性使单纯采用中药安全评估方法研究显得困难。
代谢组学从代谢网络终末症状全面反映生物体的功能，并分析由各种外界刺激引发的代谢变化［2］，与中医的整体观相一致，在中药毒性研究中发挥越来越重要的作用。
笔者对近年来广泛用于中药现代化研究中的各种代谢组学分析技术进行综述，并对其在中药毒理研究方面的应用进行初步总结。
1应用于中药现代研究中的代谢组学技术代谢组学技术大致分为核磁共振技术（nuclear magnetic resonance，NMＲ）、色谱法（chromatograpy）、质谱法（mass spectrometry，MS）。
其中有许多分析技术已经广泛用于中药现代化研究，如液相色谱法（liquid chromatography，LC）、气相色谱法（gas chromatography，GC）及毛细管电泳法（capillary electrophoresis，CE）等。
1.1NMＲ技术自从1999年Nicholson引入NMＲ代谢组学技术以来［3］，NMＲ已经成为代谢组学研究中最常用的一种技术，可提供代谢物分子结构及分子动力学方面的详细信息［4］。
与MS和高效液相色谱法（high performance liquid chromatography，HPLC）相比，NMＲ方法具有对样本的非破坏性分析、高通量、不需太多样本准备、分辨率高和重现性佳等优点，但敏感度相对较低［5］。
NMＲ方法适用于中药等复杂代谢物成分的分析。
1.2液相色谱法1.2.1高效液相色谱法HPLC因具有操作简便、敏感、价廉、不受样本挥发性和稳定性影响及分离能力强等优点，广泛用于生物样本分析和中药现代化研究［6］。
但是，这种方法未与化学计量学结合在一起，难以进行整体样本的指纹分析。
近年来，开发了一系列改良HPLC法，用于中药指纹分析和中药现代化研究，如毛细管HPLC（capillary HPLC，CHPLC）用于中药活性成分的定量和定性检测［7］，超高效液相色谱法（ultra performance liquid chromatography，UPLC）用于识别中药的活性成分［8］。
1.2.2多维液相分离系统诸如中草药、尿液、血浆等复杂样本不可能采用单一色谱柱来保留或分离所有种类的代谢物。
采用2个及以上液相色谱分离模式的多维液相分离系统为一种有前景的方法，与单维HPLC相比，具有分离能力强、分辨力和敏感性高及检测能力强等优点。
至今已经有数个多维液相分离系统得到开发，并有效应用于中药混合物的分离和识别，如二维液相色谱法（LCˑLC）用于补骨脂［9］和大黄［10］的分离等。
1.3气相色谱法气相色谱法（GC）主要用于中药、尿液、血浆和血清等生物学样本挥发性化合物的分析。
Chen 等［11］使用大剂量氢化考的松建立肾虚证大鼠模型，并将GC和多元统计技术用于数据分析。
结果发现，以氢化考的松处理的大鼠尿液出现了明显的生物化学变化。
中医学认为肾虚证为肥胖和糖尿病的早期表现，GC可用于肥胖和糖尿病等代谢综合征的早期诊断。
1.4毛细管电泳法毛细管电泳法（capillary electrophoresis，CE）也称为高效液相毛细管电泳法（high performance HPCE），于20世纪80年代初引入中国［12］，此后快速发展成为一种有效的分离和纯化工具。
与HPLC相比，HPCE具有高效、快速、溶剂和样本消耗少、分离效率高和容易实现自动化等优点［13］，但HPCE总敏感性大约比HPLC低两个数量级。
尽管如此，HPCE 在中草药和中药制剂的成分识别、分析及中药指纹图谱的建立［14］等方面仍具有光明的前景。
1.5质谱分析法质谱分析法（MS）常与其他分离技术联合使用。
MS检测敏感性和选择性高，可对多个分析物进行分析，提供代谢物结构信息［15］，但具有侵袭性、样本破坏性、样本需水解或衍生预处理、检测费用高及设备昂贵等缺点。
但MS与LC联用时能克服上述缺点，可用于中药毒性研究，MS与GC联用已经成为识别和定量分析挥发性和热稳定性化学成分的金标准［16］。
2代谢组学技术在中药毒理研究中的应用近年来，国内外有关中药不良反应的报道不断增加［1，17］，中药安全性问题更受到国际关注，代谢组学在中医毒理学研究中已经发挥越来越重要的作用。
2.1单一分析技术目前，普遍采用NMＲ、GC、MS和LC等单一分析技术对中药作用靶器官、作用模式及机理等进行研究。
至今，已完成对许多种中药的代谢组学研究。
2.1.1马兜铃酸含有马兜铃酸毒性成分的中药引起肾毒性是中药毒性研究中最受关注的话题之一。
Zhang等［18］通过NMＲ谱图分析显示，马兜铃酸可引起Wistar大鼠肾近曲小管和乳头损害及轻度肝损害，重者可引起肾功能衰竭，即为马兜铃酸肾病［19］。
通过对起病、发展及部分恢复的毒理过程进行监测，发现马兜铃酸诱发的肾毒性为时间依赖性和剂量积聚过程。
2.1.2朱砂和雄黄Wei等［20］联合应用1H-NMＲ谱图、肝肾组织病理学检查和血清生化分析，分别研究朱砂和雄黄对大鼠的毒理机理，发现这两种中药呈现时间依赖形式，可干扰能量代谢、损伤氨基酸代谢及影响胃肠微生物种群环境。
同时发现，谷胱甘肽可能是雄黄引起生物体氧化损伤的生物标志物。
2.1.3乌头Li等［4］采用基于NMＲ的代谢组学方法研究黑参片即毛茛科乌头外侧根对大鼠代谢轮廓的作用，探索黑参片的毒性机制。
实验发现高剂量和中剂量组尿液牛磺酸水平在用药早期即呈戏剧性下降，随后牛磺酸水平逐渐上升，实验结束时达到原来水平。
该项研究中，大鼠尿液中牛磺酸水平下降，柠檬酸、葡萄糖和氨基酸水平的变化，提示黑参片有心脏毒性。