壮骨止痛胶囊抗实验性绝经后骨质疏松作用的三维组学分析(1)
[收稿日期] 2013-11-26
[基金项目] 国家自然科学基金面上项目(30873291，81273816)
[通信作者] *李劲平，副教授，硕士生导师，主要从事中药防治老年病研究，Tel：(0731)82650340，E-mail：pjingli@163.com
[摘要] 该文提出了多维组学新概念，指出多维组学是研究中药复方药效物质基础与机制研究的恰当方法。以壮骨止痛胶囊抗实验性绝经后骨质疏松作用为例，从中药化学组学、基因转录组学、蛋白质组学等三维组学角度，较系统地阐明了壮骨止痛胶囊防治绝经后骨质疏松的药效物质与作用机制，同时，创造性地设计了一个三维表格直观地展现三维组学研究结果。该研究为中药复方药效物质和作用机制研究提供了一种新的思考方式和解决方案。
[关键词] 多维组学；中药复方；物质基础；机制研究；壮骨止痛胶囊
, http://www.100md.com
自然科学发展到20世纪末，随着人类基因组计划(HGP)的实施和完成，一种宏观的、系统的研究思维和研究方法涌现出来了，这就是各类组学(omics)技术。它们包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢物组学、细胞因子组学等，同时在中药化学与药效学研究中出现了中药化学组学新概念。各类组学技术的出现，对于加速疾病的病理机制和药物作用机制研究进程起了巨大推动作用。
中药的药效物质和作用机制研究是中药现代化的重要研究内容，但是，由于中药固有的多成分、多靶点、多效应、多环节作用特点，使得中药药效物质和作用机制研究面临非常大的挑战。现在大多数学者从中药的某一成分或某一作用的角度进行研究，虽然也取得了一些成果，但离真正阐明中药药效物质和作用机制相距甚远。为探索一种新型的、适用于复方中药药效物质和作用机制研究的新思路，本课题组以多维组学(multidimensional omics)探讨壮骨止痛胶囊抗绝经后骨质疏松症的药效物质和作用机制，取得了预期的研究成果。
1 多维组学的概念
, 百拇医药
多维组学(multidimensional omics)是指综合应用多种组学方法，通过分析各类组学研究结果之间的内在关系，从多个维度阐明疾病或药物的作用机制。单个组学是一种小系统思维，而多维组学是一种大系统思维，多维组学比单个组学更适合于中药药效物质和作用机制研究。可用于中药作用机制研究的多维组学包括中药化学组学、基因转录组学、蛋白质组学和代谢物组学等。
2 中药复方研究的基本科学问题
多成分、多途径、多靶点、多效性是中药复方的作用特点，中药复方药理研究必需揭开2个黑箱才能真正阐明了中药的药理作用机制。
第1个黑箱是中药复方的药效成分是什么？长期以来，进行中药复方药理研究时对这方面的研究报道非常少，而大量的文献报道集中在中药复方化学成分研究，而和复方药理几乎没有联系。没有阐明药效物质的中药药理不能成为完整意义上的药理研究。上述现象的出现可能与认识上的误区有关，重视中药对机体的病理生理过程的调节，而轻视产生这种调节作用的物质基础研究，同时也可能与研究者的知识背景有关系。目前存在2种解决方法：①先从中药中分离化学单体，再通过药效实验确认其药效，这种方法在前期分离化学单体方面存在非常大的盲目性；②从化学生物学出发，先筛选复方的有效部位群，然后用高效活性筛选方法筛到一些潜在药效成分，再通过药效实验确认其药效，这种方法的盲目性大大降低，针对性大大提高。通过学者们的努力，目前已初步建立了一些“中药化学组学”研究方法如活性导向分离方法[1]、高通量筛选方法[2]、血清药化学法[3]、肠内菌代谢法[4]、肠吸收法[5]、生物色谱法[6-7]、代谢物组学法[8]等。
, 百拇医药
第2个黑箱是中药复方中含有众多的效应成分，那么，这些效应成分如何调节相关疾病的病理生理过程发挥疗效？中药复方药效成分的多成分是中药复方多途径、多靶点、多效性药理作用特点的物质基础。中药复方多成分、多途径、多靶点、多效性正好对应疾病的多环节、多靶点病理生理特点发挥作用。中药复方的这种作用特点正是中药复方治疗许多复杂疾病获得良效的奥妙所在，但同时也使研究其药理作用机制时遇到很大困难，面对众多的药理指标不知从何处着手研究。因此，必需寻找一种与中药复方作用特点相适应的研究方法，该类研究方法必需具有前瞻性和高通量等特点。基因转录组学、蛋白质组学和代谢物组学等组学则从系统的角度同时对大量基因、蛋白及代谢物进行检测，属于一种系统的解决方法，疾病或药效的任何变化都会在基因组、蛋白质组和代谢物组3个层面表现出来，这几种组学技术同时具有前瞻性和高通量性质，非常适合用于中药复方药理作用机制研究。
综上所述，中药复方作用机制研究应包含两方面的研究，即中药复方的药效物质研究和中药复方药理作用机制研究。由于中药复方的复杂非线性作用特点，采用常规的一维研究方法在研究中遇到很大困难，而采用非线性的“多维组学”研究方法则相对容易。
, 百拇医药
3 壮骨止痛胶囊抗绝经后骨质疏松作用的三维组学分析
3.1 壮骨止痛胶囊治疗绝经后骨质疏松症的药效学基础 本课题组在古方补骨脂丸基础上结合多年临床用药经验研制成壮骨止痛胶囊，全方由补骨脂、淫羊藿、枸杞、骨碎补、牛膝等7味药物组成，功能补益肝肾、壮骨止痛。经过长期的临床应用证实其治疗绝经后骨质疏松症有良好的临床疗效，并已获得国家新药证书(国药证字[Z20050125])。经过一系列动物实验和临床实验表明，壮骨止痛胶囊能显著提高去卵巢模型大鼠的骨密度，逆转骨代谢的高转换状态[9]，调节钙磷相关激素和细胞因子[10-11]，改善骨的生物力学性能[12]，延缓骨质疏松症的病理形态学改变[9，13]，对治疗骨质疏松症有良好的疗效。虽然药效学实验充分阐明了壮骨止痛胶囊治疗绝经后骨质疏松症的药效作用，但不清楚壮骨止痛胶囊治疗骨质疏松症的深层次药理作用机制和药效物质基础。, 百拇医药(李劲平 曾英 雷晓明 张国民 刘慧萍 莫新民)
[基金项目] 国家自然科学基金面上项目(30873291，81273816)
[通信作者] *李劲平，副教授，硕士生导师，主要从事中药防治老年病研究，Tel：(0731)82650340，E-mail：pjingli@163.com
[摘要] 该文提出了多维组学新概念，指出多维组学是研究中药复方药效物质基础与机制研究的恰当方法。以壮骨止痛胶囊抗实验性绝经后骨质疏松作用为例，从中药化学组学、基因转录组学、蛋白质组学等三维组学角度，较系统地阐明了壮骨止痛胶囊防治绝经后骨质疏松的药效物质与作用机制，同时，创造性地设计了一个三维表格直观地展现三维组学研究结果。该研究为中药复方药效物质和作用机制研究提供了一种新的思考方式和解决方案。
[关键词] 多维组学；中药复方；物质基础；机制研究；壮骨止痛胶囊
, http://www.100md.com
自然科学发展到20世纪末，随着人类基因组计划(HGP)的实施和完成，一种宏观的、系统的研究思维和研究方法涌现出来了，这就是各类组学(omics)技术。它们包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢物组学、细胞因子组学等，同时在中药化学与药效学研究中出现了中药化学组学新概念。各类组学技术的出现，对于加速疾病的病理机制和药物作用机制研究进程起了巨大推动作用。
中药的药效物质和作用机制研究是中药现代化的重要研究内容，但是，由于中药固有的多成分、多靶点、多效应、多环节作用特点，使得中药药效物质和作用机制研究面临非常大的挑战。现在大多数学者从中药的某一成分或某一作用的角度进行研究，虽然也取得了一些成果，但离真正阐明中药药效物质和作用机制相距甚远。为探索一种新型的、适用于复方中药药效物质和作用机制研究的新思路，本课题组以多维组学(multidimensional omics)探讨壮骨止痛胶囊抗绝经后骨质疏松症的药效物质和作用机制，取得了预期的研究成果。
1 多维组学的概念
, 百拇医药
多维组学(multidimensional omics)是指综合应用多种组学方法，通过分析各类组学研究结果之间的内在关系，从多个维度阐明疾病或药物的作用机制。单个组学是一种小系统思维，而多维组学是一种大系统思维，多维组学比单个组学更适合于中药药效物质和作用机制研究。可用于中药作用机制研究的多维组学包括中药化学组学、基因转录组学、蛋白质组学和代谢物组学等。
2 中药复方研究的基本科学问题
多成分、多途径、多靶点、多效性是中药复方的作用特点，中药复方药理研究必需揭开2个黑箱才能真正阐明了中药的药理作用机制。
第1个黑箱是中药复方的药效成分是什么？长期以来，进行中药复方药理研究时对这方面的研究报道非常少，而大量的文献报道集中在中药复方化学成分研究，而和复方药理几乎没有联系。没有阐明药效物质的中药药理不能成为完整意义上的药理研究。上述现象的出现可能与认识上的误区有关，重视中药对机体的病理生理过程的调节，而轻视产生这种调节作用的物质基础研究，同时也可能与研究者的知识背景有关系。目前存在2种解决方法：①先从中药中分离化学单体，再通过药效实验确认其药效，这种方法在前期分离化学单体方面存在非常大的盲目性；②从化学生物学出发，先筛选复方的有效部位群，然后用高效活性筛选方法筛到一些潜在药效成分，再通过药效实验确认其药效，这种方法的盲目性大大降低，针对性大大提高。通过学者们的努力，目前已初步建立了一些“中药化学组学”研究方法如活性导向分离方法[1]、高通量筛选方法[2]、血清药化学法[3]、肠内菌代谢法[4]、肠吸收法[5]、生物色谱法[6-7]、代谢物组学法[8]等。
, 百拇医药
第2个黑箱是中药复方中含有众多的效应成分，那么，这些效应成分如何调节相关疾病的病理生理过程发挥疗效？中药复方药效成分的多成分是中药复方多途径、多靶点、多效性药理作用特点的物质基础。中药复方多成分、多途径、多靶点、多效性正好对应疾病的多环节、多靶点病理生理特点发挥作用。中药复方的这种作用特点正是中药复方治疗许多复杂疾病获得良效的奥妙所在，但同时也使研究其药理作用机制时遇到很大困难，面对众多的药理指标不知从何处着手研究。因此，必需寻找一种与中药复方作用特点相适应的研究方法，该类研究方法必需具有前瞻性和高通量等特点。基因转录组学、蛋白质组学和代谢物组学等组学则从系统的角度同时对大量基因、蛋白及代谢物进行检测，属于一种系统的解决方法，疾病或药效的任何变化都会在基因组、蛋白质组和代谢物组3个层面表现出来，这几种组学技术同时具有前瞻性和高通量性质，非常适合用于中药复方药理作用机制研究。
综上所述，中药复方作用机制研究应包含两方面的研究，即中药复方的药效物质研究和中药复方药理作用机制研究。由于中药复方的复杂非线性作用特点，采用常规的一维研究方法在研究中遇到很大困难，而采用非线性的“多维组学”研究方法则相对容易。
, 百拇医药
3 壮骨止痛胶囊抗绝经后骨质疏松作用的三维组学分析
3.1 壮骨止痛胶囊治疗绝经后骨质疏松症的药效学基础 本课题组在古方补骨脂丸基础上结合多年临床用药经验研制成壮骨止痛胶囊，全方由补骨脂、淫羊藿、枸杞、骨碎补、牛膝等7味药物组成，功能补益肝肾、壮骨止痛。经过长期的临床应用证实其治疗绝经后骨质疏松症有良好的临床疗效，并已获得国家新药证书(国药证字[Z20050125])。经过一系列动物实验和临床实验表明，壮骨止痛胶囊能显著提高去卵巢模型大鼠的骨密度，逆转骨代谢的高转换状态[9]，调节钙磷相关激素和细胞因子[10-11]，改善骨的生物力学性能[12]，延缓骨质疏松症的病理形态学改变[9，13]，对治疗骨质疏松症有良好的疗效。虽然药效学实验充分阐明了壮骨止痛胶囊治疗绝经后骨质疏松症的药效作用，但不清楚壮骨止痛胶囊治疗骨质疏松症的深层次药理作用机制和药效物质基础。, 百拇医药(李劲平 曾英 雷晓明 张国民 刘慧萍 莫新民)