【关键词】 基因芯片;中医理论;辨证论治;证本质
基因芯片是指DNA芯片、DNA微阵列,采用原位合成或直接点样的方法将DNA片段或寡核苷酸片段按预先设置排列固定在纤维素、硝酸纤维素、尼龙、硅片、载玻片等介质上形成储存有大量信息的微矩阵,待检样品用荧光分子标记后与微矩阵杂交,通过荧光扫描及计算机分析即可获得样品中大量的基因序列及表达信息,以达到高效高通量地分析生物信息的目的。基因芯片技术高通量、多参数同步分析、快速全自动分析、高灵敏度分析的特点,决定了其在研究大量基因的功能及解释基因间的相互作用上有着无可比拟的优越性。该技术广泛用于基因表达分析,分析基因表达时空特征和基因差异表达检测,发现新基因和进行大规模DNA测序;基因型、基因突变和多态性分析;疾病的诊断与治疗,如遗传病相关基因的定位,肿瘤诊断,感染性疾病的诊断,耐药菌株和药敏检测;药物研究中的应用。
1 基因芯片和中医理论精髓的相关性
中医理论的精髓是整体观念和辨证论治。整体观念认为人体是一个有机的整体,人体内部各个组成部分及其功能是相互影响的,人体与外界环境之间是有密切联系的,因此,人们在认识疾病和对疾病作出诊断、治疗、预后时必须从整体出发,注意各个局部的相互关系。辨证论治是指将收集到的资料、症状和体征进行分析、综合,辨清疾病的原因、性质、部位和邪正关系,将其归结为某种证,然后采取相应的治法方药。据此就有“同病异治”和“异病同治”之分。
基因芯片全面认识基因与基因之间、功能基因与表达基因之间、细胞核受体蛋白和基因的顺式调控因子之间的关系,随着对机体不同年龄阶段及不同应激条件下基因表达的深入研究,人体生长、发育、衰老和导致疾病的本质终将被揭晓。基因芯片对某一阶段疾病谱基因多态性进行系统全面的分析,其系统、整体的思维方式,克服了还原论和一元论方法的弊端,即只分析某一生理或病理过程中一个或几个基因的改变,而忽视不同基因产物间存在着相互作用,其高通量和多参数平行检测的特点使其表现出“微观整体”的特征。这与中医整体观念比较吻合,同时也是相互补充的。考虑到一种疾病可能由多个基因改变所致,而同一基因又有不同的表达状态,我们将基因的多态性与中医辨证相结合,同时结合基因芯片在医学领域采用多靶位诊断方式和多靶点调节途径诊断和治疗疾病的特点,将在此基础上产生的“微观辨证”与中医“宏观辨证”相结合,根据“同病异治”和“异病同治”的原则,从现代医学角度研究解释中医辨证论治的微观机理,故基因芯片为中医的客观化、微观化研究提供了思路与方法,有望成为西医结合">中西医结合研究的桥梁和纽带。
2 基因芯片在中医证本质研究中的可行性及应用情况
证是中医现代化研究的突破口,抓住证的本质就相当于抓住了中医现代化研究的瓶颈。证是对疾病发展过程中某一阶段的病理概括,是整体观念指导下辨证论治的精髓,是理法方药一脉相承的桥梁和关键,有整体联系性、社会人文性和主客一体性。证不是几个症状和体征的简单相加,也不能依据疾病状态下出现改变但不是特异性的某个或几个生理、生化指标作为诊断。证的本质是对疾病从整体功能关系失调角度概括的综合性动态病理模型[1]。证候本质研究的目标是寻找和确定中医证的客观检测指标,对证进行定量的表达,借此对疾病作出定量的证的诊断[2]。鉴于基因芯片与中医理论精髓的相关性及其自身的特点,为中医证本质的研究提供了新的思路和方法。利用基因芯片筛选证的相关基因,特别是研究同病异证或异病同证时基因的差异表达情况,建立证的基因表达谱,从而揭示与某一证候形成相关的所有基因及其功能,从整体基因表达的水平阐明证候的本质,即利用基因芯片开展证候相关基因表达谱的研究,创建中医证候基因组学。目前,国内在该领域已进行了一定深度的研究。
转贴于吴氏等[3-4]用表达谱基因芯片筛选热毒炽盛型和阴虚内热型系统性红斑狼疮(SLE)差异基因,共发现了涉及细胞因子及受体、免疫相关基因、细胞信号和传递蛋白、蛋白翻译合成、离子通道和运输蛋白、细胞周期蛋白、DNA和RNA结合、转录蛋白、细胞的外基质成分等16大类580条基因有显著差异表达,大部分基因特别是代谢相关基因表达具有一致性,在随后的研究中发现两者有明显的表达程度差异,提出基因表达水平与证型的内在联系应在基因鉴定的基础上做进一步探讨。有学者通过基因芯片发现,热药疗寒的59条差异表达基因中43条下调多为病理基因,上调的多为与正常代谢有关的生理性基因[5]。吴氏等[6]筛选虚寒证骨关节炎患者8例,利用基因芯片技术发现与生长发育相关基因14条,论证骨关节炎的发病与肾虚有密切关系,与中医的“肾主骨,藏精气,主生长发育”的理论取得一致。李氏等[7]制作冠心病心阳虚证基因芯片,发现患者与正常人的基因芯片差异表达谱,与典型心阳虚证且经温阳通痹法治疗显效病例患者治疗前后的基因芯片差异表达谱中,有39条基因差异表达一致,以此来部分解释冠心病心阳虚证的病理机制。高氏等[8]应用基因芯片技术对1个糖尿病家系中的3例肾阴阳两虚-血瘀证-糖尿病患者与同一家中的2例正常人进行检测,发现差异基因416条,虚证与基因下调有密切关系,阴阳两虚与广泛的功能基因相关,血瘀证与血流血压的相关基因有关。与中医肾阴阳两虚证表现相关的基因涉及到现代医学机体代谢减慢、免疫功能下降、肿瘤的发生、生殖与衰老等各方面。罗氏等[9]采用cDNA芯片技术,比较脾气虚证慢性胃炎与溃疡性结肠炎患者以及健康人外周血白细胞中免疫相关基因表达水平的差异,发现脾气虚证慢性胃炎与溃疡性结肠炎患者外周血白细胞中CD9、CD164、PF4、RARB基因表达下调,IGKC、DEFA1、GNLY基因表达上调,提出脾气虚证发生有免疫相关基因组学基础,脾虚时机体免疫功能紊乱。有学者对心梗后心衰-心气虚病证大鼠模型梗死区能量代谢功能基因差异表达谱进行特征研究,发现模型组心脏梗死区差异表达的能量代谢基因早期以上调为主,中后期以下调为主。从全程看,下调居多,验证了气的推动、温煦、气化3个作用及其物质性,并将本模型“虚”的病机解释为因瘀致虚,瘀虚互为因果,心脏能量差异表达基因不同时点的上下调变化均可用中医“精气夺”给予解释,分别是过度消耗能量以代偿与能量耗竭失代偿的虚[10]。有人以基因芯片比较温针治疗前后骨关节炎肾阳虚证差异基因表达谱,发现涉及免疫、基础代谢、肌肉运动、生长发育和信息传导等多方面[11]。
为更好地研究证的实质,对于基因芯片技术取得大批量整体的基因表达信息如何解读,王氏等[12]以寒证基因芯片数据库为基础,前瞻性地提出四种分析方法。
3 结语
基因芯片大大深化了对证本质的理性认识,将宏观现象的研究与微观机理的探讨很好地结合。但在对证本质的研究中,既有宏观笼统的证候症状,又有精确的理化指标信息,还有精细入微的基因信息,如何评价这三者权重,如何统一这三者的认识角度,如何将这三者进行量化,这些都是我们要进一步解决的问题。
【参考文献】
[1] 李翠娟,烟建华,巩振东.对中医证本质研究的反思[J].中国中医基础医学杂志,2005,11(4):271-272.
[2] 江 锋,王宗殿.中医证候本质研究的回顾与思考[J].中医药学刊, 2005,23(1):131-133.
[3] 吴元胜,范瑞强.基因芯片技术分析SLE证候基因表达的初步研究[J].现代中西医结合杂志,2003,12(16):1683-1686.
[4] 吴元胜,范瑞强,陈达灿,等.不同证型系统性红斑狼疮患者外周血基因表达谱差异初探[J].广州中医药大学学报,2004,21(4):244-245.
[5] 王米渠,冯 韧.5例寒证的宏观疗效及基因表达谱芯片分析研究[J].浙江中医学院学报,2003,27(6):60-63.
[6] 吴 斌,黄信勇,王米渠,等.运用基因芯片研究骨关节炎虚寒证的基因表达谱述要[J].中医药学刊,2004,22(11):2008-2009.
[7] 李炜弘,王米渠,王 刚,等.冠心病心阳虚证相关差异表达基因分析[J].现代中西医结合杂志,2004,13(24):3219-3222.
[8] 高 黝,高 泓,王米渠.1个糖尿病家系肾阴阳两虚证糖尿病的差异表达基因分析[J].现代中西医结合杂志,2005,14(1):1-5.
[9] 罗云坚,修宗昌,黄穗平,等.脾气虚证免疫相关基因组学机制初探[J].中国中西医结合杂志,2005,25(4):313.
[10] 于成瑶,王硕仁,赵明镜,等.心梗后心衰-心气虚病证大鼠模型梗塞区能量代谢功能基因差异表达谱的特征研究[J].中国中医基础医学杂志, 2005,11(16):422-424.
[11] 黄从娥,黄信勇,吴 斌,等.骨关节炎肾阳虚个案的温针疗效及基因表达谱研究[J].现代中西医结合杂志,2004,13(20):2662-2664.
[12] 王米渠,张敬远.寒证基因芯片数据库的纵横分合聚类方法研究[J].中国中医基础医学杂志,2002,8(12):59-62.