以代谢物组学为参照介绍血液指纹图谱中医药信息学研究方法

赵宏杰（吉林市中医院 吉林 吉林 132011）

         雷钧涛  （吉林医药学院 吉林 吉林 132011）

摘  要：血液指纹图谱中医药信息学研究方法是一种新的中医药现代化研究方法，为方便大家了解和认识这一方法，特以代谢物组学为参照介绍了它的一些特点。

中国图书资料分类号：R2-03　　

文献标识码：A

主题词: 代谢物组学  血液指纹图谱  中医药信息学  藏象信息模型

近年来，笔者结合系统生物学、中医药信息学和生物信息学等学科的最新研究成果，提出了血液指纹图谱藏象信息模型这一中医药信息学研究新方法。为方便大家了解和认识这一方法，下面以代谢物组学为参照介绍它的一些特点。[1]-[5]

1.代谢物组学

代谢物组学是以代谢物分析的整体方法来研究功能蛋白如何产生能量和处理体内物质，评价细胞和体液的内源性和外源性代谢物浓度与功能关系的学科。是系统生物学的重要组成部分。通常采用绘图技术，现代分析测定方法(NMR,HPLC,MS)，以及应用计算机技术和统计学方法，以高通量实验和大规模计算为特征，完成细胞或者生物样品所有代谢物的“指纹图谱”。

其核心思想是它能够通过整体代谢物图谱，直接认识生物体的生理和生化状态.代谢物组学通过研究"代谢指纹图谱"的变化，能更直接地反映体内生物化学过程和状态的变化。其研究对象主要是生物体液，如尿液、血液，主要研究手段是核磁共振。代谢物组学在药物模型识别和确证、作用机制研究和安全性评价等方面具有重要的理论意义和应用价值。 [6]-[7]

2.血液指纹图谱中医药信息学研究方法

在日、年等完整的生命节律时段内，连续提取血液并制作血液指纹图谱，根据中医子午流注和藏气法时等中医时间医学理论，构建动态的——有时间变量的中医学的人体生命信息模型，血液指纹图谱藏象信息模型。实现中医学的理论表达，并在此基础上以信息技术实现中医学的研究与实际应用。[1]-[5]

3.以代谢物组学为参照介绍血液指纹图谱中医药信息学研究方法

3.1指纹图谱方法是一种信息学方法，代谢物组学研究表明，指纹图谱方法可以直接认识生物体的生理和生化状态和随时空变化的情况。不仅关心代谢物质的整体也关注其动态变化规律。

3.2血液指纹图谱能比代谢指纹图谱，更完整的认识生物体的生理和生化状态.。代谢物组指生物体内的所有小分子代谢物，是生物体的特定部分在特定环境中，经基因组表达和新陈代谢产生的中介物及终产物。血液所包含的成分比这还要多，血液大致相当于系统整体代谢物组。所以，血液指纹图谱能比代谢指纹图谱，更完整的认识生物体的生理和生化状态.。

3.3中医通过子午流注和藏气法时等中医时间医学理论，对生物体的生理和生化状态即功能单位进行划分，系统生物学以信息建模与系统整合为目标，血液指纹图谱藏象信息模型实现了这一目标，而且遵循了中医对系统 “由上而下”划分的原则，进行的信息建模。

3.4藏象生理血液指纹图谱即人体正常的生理和生化状态，藏象病理血液指纹图谱即人体异常的生理和生化状态，也就是证的血液指纹图谱。

1992年程士德教授在他编写的《内经理论体系纲要》一书中说：“藏象学说的实质就是关于人体形态结构、生理功能、物质代谢、病理变化的高度概括，是一个综合性的概念。” 中医药学从认识和掌握人体功能状态的变化规律入手，初步揭示了人体生命活动的变化规律。证候既然是中医对疾病过程中人体功能状态的概括和总结，因此，用生理学方法探讨中医证候是证候研究的前提。。

　　中医学的证候的观点，即对人体状态加以认识、分类和调控的观点，是目前现代医学对人体状态分类所没有的，通过中医对人体所处证候的分类，用现代科技手段通过对生理信息的处理，从而认识人体的状态特征，是中医学证候现代研究的基础性和前提工作。

    证是人体在疾病过程中某一阶段的病理概括，是机体对病因的整体反应状态，它反映了藏象、经络、气血津液等功能结构的异常变化。不同的证候标示着机体不同层面的整体功能异常，“中医把认识疾病的焦点放在了整体功能上，用各种辨证方法把病人身上出现的整体功能异常辨别为各种有特异临床表现的证，每一种证实际上都是有特征内容和表现的整体功能异常态”，可见，证的本质应是整体功能的，而不是解剖形态的。[8]-[12]

证本质研究又是证型规范化的前提与基础，是中、西医两种医学体系深层次沟通的必由途径。所以深入地探索中医“证”的诊断或评价指标、尝试对其进行定性定量的表达研究，是中医证型规范化及建立中医疗效评价指标体系的重要指标，具有实际的临床应用价值。

4. 血液指纹图谱突破了制约代谢物组学中医研究的瓶颈

目前，代谢物组学通常采取核磁共振（NMR）、质谱（S）、高效液相色谱（HPLC）为代谢物组“绘制图谱”。代谢组学之父、英国伦敦帝国理工学院Jeremy Nicholson教授认为，人体应该作为一个完整的系统来研究，应用代谢组学和全面性系统策略来理解疾病过程，与中医的整体观念和辨证论治思维方式不谋而合。〔13〕

中医界非常多的学者也赞同这个观点，但是，（NMR）这样的昂贵设备限制了代谢物组学中医研究的开展。而血液指纹图谱藏象信息模型的研究，主张以红外和拉曼光谱制作血液指纹图谱，这样，既可以保证指纹图谱的测定简单、可行、有效，又保证了指纹图谱所必须具备的特异性、重现性和再现性。而且大大的降低了血液指纹图谱研究的成本，以红外和拉曼光谱制作代谢指纹图谱，也将大大降低代谢物组学中医研究的成本，推动这一新兴学科快速发展。

有学者担心红外或拉曼光谱来做中药指纹谱的信息不够，《红外光谱在中药指纹图谱中的应用》：“主要由于传统观念认为红外光谱的专属性差而不足以起到鉴别真伪的作用，红外光谱在中药指纹图谱中的应用一直不被人们所重视。20世纪80年代后期曾出现过红外光谱法鉴别中药的某些报道，但由于光谱总体解析知识的贫乏、思路上的保守和缺乏交叉学科的相互渗透，其进展并不显著。。20世纪90年代后期以来，出现了将红外光谱法与计算机辅助解析技术有机的结合应用于中药鉴定的若干报道。二维相关红外分析通过交叉计算获得高分辨的“指纹图谱”作为中药宏观质量判别的依据。虽然各种中草药常常都是由数以百计的成分所组成，但由于各自所含化合物的组成不同，各种化合物的比例也有差异，其红外指纹图谱就不可能相同。将红外光谱技术应用于中药的全面质量控制是一种思路上的创新。”所以，用它来做血液指纹图谱信息也应该足够。

我认为一个关键的问题是中医藏象或者证的分类总体的数量比较有限，从分子生物学的海量信息到生物整体的模型是一个由博反约的过程（相当于从无穷大将近到一）。对细节的要求不那么高。

参考文献：

[1]赵宏杰、张笑波.中医学与信息科学跨越式大联合.中国医学报，2005-04-09：B05

[2]赵宏杰、张笑波.中医学与信息科学学科交叉的几个关键问题.[J]医学信息，2005（9）：

[3]赵宏杰、张笑波.中医取象比类方法现代化：中医现代化的解决之道.[N]科学时报，2005-11-01

[4]赵宏杰、张笑波.应用指纹图谱“以时测象”研究藏象实质.[N]科学时报，2005-12-02

[5]赵宏杰、张笑波.中医学与信息科学学科交叉的新方式——信息中医学.科学中国人,2005年11期

[6]魏永燕、刘培勋.中药复方现代研究新技术新方法的进展.中国中西医结合杂志。2005年第11期，1051-1053

[7]刘昌孝.代谢物组学在中药现代研究中的意义.中草药2004;35(6):601-605.

[8]黄国荣．关于证与人体功能态关系的方法沦研究[J].中国人体科学，1996,6(1)：21-26

[9]任秀玲.中医学"现象--状态医学"学科.中华中医药杂志,2005:20(1):11～13

[10]任秀玲.论中医学的本质特征.中国医药学报,2004:19(2):113～115

[11]闪增郁对中医证的现代研究将导致人体状态学的产生 中国中医基础医学杂志2004 Vol.10 No.12 P.8-8,10

[12]闪增郁，张智，刘洋，中医藏象理论的基础研究是中医学现代研究的起点中国中医基础医学杂志2003 Vol.9 No.11 P.4-6

[13]合作可喜 前景可期——贾伟教授谈代谢组学与中医药研究的结合.中国医药报，2006-04-29：总第3175期7

作者简介：赵宏杰（1971年6月），男，吉林省吉林市人，主治中医师。主要研究方向：中医理论及临床研究。联系电话：013944630676. E-mail:hyltzhhj@126.com，jlzhhj@yahoo.com.cn

中药指纹图关键技术＂气相色谱＂技术实例

50%丙草胺水乳剂是最新研制成功的环保型水稻田除草剂，可有效防除水稻田千金子、

稗草、异型莎草、牛毛毡、泽泻、萤蔺、鸭舌草等多种杂草。杀草谱广、防效稳定。本文采

用气相色谱内标法对丙草胺进行了定量分析，其方法准确、简便、灵敏度高、重复性好，可

作为50%丙草胺水乳剂生产控制分析方法。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器 气相色谱仪：日本岛津GC-14C；氢火焰离子化检测器；色谱数据处理机：

C-R8A；进样器：10μL。

1.1.2 试剂 三氯甲烷：分析纯；内标物：乙草胺，不含干扰分析的杂质；内标溶液：称

取0.5g 乙草胺于100mL 容量瓶中用三氯甲烷稀释，定容；丙草胺标样：已知含量，≥98.0%。

1.2 色谱条件色谱柱： 2.0m×3.2 ㎜不锈钢填充柱,内装5%SE-30/Chromosorb W AW-DMCS(150～180um)填充物；载气:40mL/min（氮气）；氢气：40mL/min；空气：400mL/min；进样口温度：250℃；检测器温度：250℃；柱温：215℃；进样量：1μL。

1.3 实验方法

1.3.1 内标溶液的配制 称取0.5g 乙草胺于100mL 容量瓶中，用三氯甲烷溶解并定容，

充分摇匀后备用。

1.3.2 标准溶液的配制 称取丙草胺标样100mg（精确至0.0002g），于15mL 三角瓶中，准

确加入内标液5mL，补加5mL三氯甲烷溶解，摇匀。

1.3.3 试样溶液的配制 称取50%丙草胺水乳剂200mg(精确至0.0002g)，于15mL三角瓶中，

准确加入内标液5mL，加5mL三氯甲烷溶解，摇匀。

1.3.4 测定与计算 待仪器按要求条件稳定后，连续进数针标样溶液，直至相邻两针丙草

胺相对响应值变化小于1.5%时，按标样溶液、试样溶液、试样溶液、标样溶液顺序进样。

50%丙草胺水乳剂气相色谱图见图。

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中药指纹图关键技术＂气相色谱＂技术原理

气相色谱法

http://www.foodmate.net/yiqi/sepuyuanli.htm


 气相色谱法是在以适当的固定相做成的柱管内，利用气体（载气）作为移动相，使试样（气体、液体或固体）在气体状态下展开，在色谱柱内分离后，各种成分先后进入检测器，用记录仪记录色谱谱图。在对装置进行调试后，按各单体的规定条件调整柱管、检测器、温度和载气流量。进样口温度一般应高于柱温30-50度。如用火焰电离检测器，其温度应等于或高于柱温，但不得低于100度，以免水汽凝结。色谱上分析成分的峰的位置，以滞留时间（从注入试样液到出现成分最高峰的时间）和滞留容量（滞留时间×载气流量）来表示。这些在一定条件下，就能反应出物质所具有特殊值，并据此确定试样成分。

 根据色谱上出现的物质成分的峰面积或峰高进行定量。峰面积可用面积测定仪测定，按半宽度法求得（即以峰1/2处的峰宽×峰高求得）。峰高的测定方法是从峰高的顶点向记录纸横座标准垂线，找出此垂线与峰的两下端联结线的交点，即以此交点至峰顶点的距离长度为峰高。

 定量方法可分以下三种：
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 1、内标准法 取标准被测成分，按依次增加或减少的已知阶段量，各自分别加入各单体所规定的定量内标准物质中，调制标准溶液。分别取此标准液的一定量注入色谱柱，根据色谱图取标准被测成分的峰面积和峰高和内标物质的峰面积和峰高的比例为纵座标，取标准被测成分量和内标物质量之比，或标准被测成分量为横坐标，制成标准曲线。

 然后按单体中所规定的方法调制试样液。在调制试样液时，预先加入与调制标准液时等量的内标物质。然后按制作标准曲线时的同样条件下得出的色谱，求出被测成分的峰面积或峰高和内标物质的峰积或峰高之比，再按标准曲线求出被测成分的含量。

 所用的内标物质，应采用其峰面积的位置与被测成分的峰的位置尽可能接近并与被测成分以外的峰位置完全分离的稳定的物质。

 2、绝对标准曲线法 取标准被测成分 按依次增加或减少阶段法，各自调制成标准液，注入一定量后，按色谱图取标准被测成分的峰面积或峰高为纵座标，而以标准被测成分的含量为横坐标，制成标准曲线。然后按单体中所规定的方法制备试样液。取试样液按制标准曲线时相同的条件作出色谱，求出被测成分的峰面积和峰高，再按标准曲线求出被测成分的含量。 3、峰面积百分率法 以色谱中所得各种成分的峰面积的总和为100，按各成分的峰面积总和之比，求出各成分的组成比率。


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