系统论与系统生物学技术在中医诊断学研究生教材中的应用
发布时间：2021-04-02
摘要：本文立足于研究生理论学习和科研培养，以中医诊断学教材建设为基点，详细论述了系统论与系统生物学相关概念，并通过文献研究，分别从中医诊断学理论以及诊法、证候等方面阐释了系统论与系统生物学在中医诊断学中的应用，并结合举例论证，以期对中医诊断学研究生教材建设提供参考。
关键词：系统论;系统生物学;中医诊断学
系统论和系统生物学作为20世纪初提出的概念，近年来不仅应用于人工智能、经济理论、医学领域等方面，而且经常应用于高校教学等领域，特别是在中医药教学中，系统论和系统生物学研究可谓其研究前沿。而中医诊断学是中医最为基础的一门学科，是根据中医学的理论，研究诊法、诊病、辨证的基础理论、基本知识和基本技能的一门学科[1]。不仅是中医学专业的基础课，而且担负基础理论与临床各学科之间的桥梁，是中医学专业课程体系中的主干课程。特别是在研究生中医诊断教材的建设中，我们要与时俱进，不仅要注重中医药理论知识的传承，而且还要紧跟科研进展。将系统论与系统生物学技术纳入中医诊断学教材中是现代教学之趋势所在。故本篇探究中医诊断学研究生教材中系统论与系统生物学的应用，以期为中医诊断研究生教材建设提供参考。
1系统论与系统生物学的概念
系统论是由贝塔朗菲提出的以研究系统的结构、特点、行为、动态、原则、规律以及系统间的联系，并对其功能进行数学描述的新兴学科。系统论的核心思想是整体观念，即把研究对象视为统一整体系统去看待[2]。
系统生物学是研究一个生物系统中所有组成成分(基因、mRNA、蛋白质等)的构成，以及在特定条件下这些组分间的相互关系的学科。也就是说，系统生物学不同于以往的实验生物学——仅关心个别的基因和蛋白质，它要研究所有的基因、所有的蛋白质、组分间的所有相互关系。显然，系统生物学是以整体性研究为特征的一种大科学[3]。
中医诊断学基本原则之一是整体审查，就是把人体视为一个有机联系的整体，这与系统论的思想不谋而合。因此，运用系统论思想和系统生物学研究技术，为中医诊断学研究提供了新的方法。
2系统论与系统生物学在中医诊断学中的理论阐释
中医诊断的基本原则是整体审查、四诊合参、病证结合和动静统一，其中“整体”“合参”“结合”“统一”等字眼均强调了中医诊断的系统观。钱学森[4-5]很早就强调了中医有很多的系统论思想，他提出：“人体科学只有用系统的观点和系统科学的方法才能将人体科学置于现代科学的基础上。中医理论和现代化还是要从系统论、系统科学、系统学开始，然后才有希望搞出真正的现代化的中医理论。”“人体科学一定要有系统观，而这就是中医的观点。”研究者将系统论与中医理论相结合，提出了“象系统论”[6]，特别是在中医诊断中提出了“病象”“证象”“症象”“面象”“舌象”“脉象”等意象都是以系统论为基础形成的体系，并且根据“五行象”，能推断疾病所发生的脏腑，判断疾病的预后等。
系统生物学是基因组学、代谢组学、蛋白组学等一系列组学的涵盖，其思想与中医诊断基本原则亦颇为相似。中医诊断是结合了面色、形体、自身的感觉、舌象、脉象等外在的变化进行辨证论治，并包含了四时、地理、社会环境等对疾病的影响，任何环节的变化均会影响疾病的变化[7];而系统生物学指出生命是基因、蛋白、细胞、组织、器官等按照某种方式整合成的整体，而非简单叠加，二者结合能更好阐释机体在细胞、分子以及基因水平上的本质变化。
3系统论与系统生物学在中医诊断学中的应用研究概述
近年来，研究者运用系统论和系统生物学研究方法，在诊法、辨证等领域开展了相关研究，概述如下。
3.1系统论与系统生物学在诊法中的应用研究在中医诊法中，望诊是通过视觉对人体的全身、局部及排出物等方面进行有目的的观察，以了解健康状况，测知病情的方法。而代谢组学是以GC-MS，LC-MS以及NMR等仪器设备获取的波谱/图谱数据转换而成的数据矩阵，通常为几十至几百维的大量信息，单凭眼睛的观察很容易漏掉一些细微的变化，而代谢组学能快速、准确地寻找到“生物标志物”[8]。运用此种方法可开展望诊的研究。
舌诊是中医特色诊法之一，通过观察舌质和舌苔的变化，可以了解人体的生理状态和病理改变。近年来通过对舌苔蛋白质组的分离鉴定与生物信息学分析发现，舌上皮细胞TGF-β3表达水平与舌苔厚度密切相关[9]。对慢性胃炎患者唾液EGF含量及舌苔脱落细胞EGFR表达与不同舌象之间的关系进行研究，结果发现，EGFR含量与舌苔厚度亦密切相关[10]。采用变性梯度凝胶电泳技术对肺癌患者舌苔进行分子生物学分析，结果发现舌苔菌群结构是影响舌苔形成的重要影响因素[11]。因此从基因组学、蛋白组学、微生物学等方面均可为舌象的诊断提供新的依据。
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脉诊是中医诊断学中最具特色的诊法，是医者体会脉搏跳动，以了解身体状况，辨别病证的一种诊察方法。有研究者认为，采集人体脉象的变化，与蛋白质组学和代谢组学等相结合，可以阐明中医脉学的科学内涵，也为系统生物学在脉诊中的发展提供指导和借鉴方法[12]。
由上可见，在望诊、舌诊和脉诊的研究中，均不同程度运用了系统生物学研究方法。今后，应开展四诊合参与系统生物学相结合的研究，方能使中医四诊研究进一步深入。
3.2系统论与系统生物学在证候研究中的应用中医的“证”在本质上是“系统质病”，具有整体性、功能性、层次性和联系性。从系统论角度看，中医病因病机存在不同的因果关系，不同的因果关系分析，指导了临床医师对疾病病因、病机的推导，是系统论在中医临床实践中的具体应用表现形式。
近年来，研究者从蛋白组学、转录组学、代谢组学等不同的角度研究了中医证候间的差异。如吴芊等[13]从转录组学角度，运用转录组杂交技术及转录组测序技术，按照疾病与证候的分类，详细论述了转录学组在证候研究中的应用;何浩强等[14]从转录组学的不同角度，即mRNA、miRNA、lncRNA、circRNA层面对中医证候做了相关研究，发现了不同的证候中会出现不同的基因表达。此外，诸多学者从蛋白组学角度研究了疾病之间不同证候的差别。如冯全生团队研究了AIDS热毒蕴结证与脾肾阳虚证的差异蛋白质表达[15];张淼等[16]对HIV/AIDS肺脾气虚证的蛋白质组学和代谢组学进行了研究;雒岁芳等[17]对虚证不同证型进行了蛋白组学的研究;孟永梅等[18]基于iTRAQ技术对慢性心力衰竭气虚血瘀证及气阴两虚证组进行了蛋白质组学研究，以上研究均发现不同证型会有不同程度的蛋白表达。代谢组学在中医证候研究中的应用也颇为广泛，如马欣等[19]研究了不同证候的非酒精性脂肪肝合并肝损伤患者的血清代谢组学分析;包颖玲[20]对多囊卵巢综合征痰湿证进行了代谢组学研究;陈浩等[21]对于冠心病心绞痛患者气虚血瘀证和气虚血瘀痰浊证进行了代谢组学研究。此外，另有一些学者[22]对冠心病痰瘀证、慢性胃炎脾胃湿热证型等做了相关代谢组学研究，研究均发现，无论何种疾病，均可以发现不同证型相对于正常人均有其特定的代谢产物。
由此可见，在中医“辨病”“病证”与“病证结合”等研究中，系统论和系统生物学可起到至关重要的作用，使中医在临床上对于疾病的诊断更加准确。
4系统论与系统生物学在中医诊断学中的应用研究示例
下面以乙肝证候差异与蛋白组学的相关研究为例，示例系统生物学在中医诊断学中的应用研究。
在该研究中，研究者分别纳入肝郁脾虚、肝胆湿热、肝胃湿热证各10例患者，受试者在血常规、肝肾功能、凝血功能上无显著差异。
研究使用的试剂有：去高丰度蛋白缓冲液、丙酮、溶解缓冲液、变性剂、还原剂、半胱氨酸修饰剂、胰蛋白酶、去离子水、iTRAQ试剂、SCX缓冲液，Bradford蛋白定量试剂盒、LC缓冲液、SDS上样缓冲液、电泳缓冲液、考马斯亮蓝染液、脱色液等。
使用的主要仪器和设备有真空采血管、低温冰箱、恒温高速离心机、离心过滤器、高丰度蛋白分离系统、高效液相色谱、涡旋混合仪、超纯水制备系统、强阳离子交换色谱柱、超微离心色谱柱、液相色谱系统、真空离心浓缩仪等。
具体步骤如下。(1)蛋白提取：血清样品化冻后，进行等体积合并、稀释、过滤，后处理去除高丰度蛋白。(2)定量：使用Bio-Radproteinassayreagent定量。(3)电泳：上样在溴酚蓝离胶下进行还原电泳。考染，扫描，获得图谱。(4)FASP酶解：取样品在STDbuffer沸水浴，离心，后加入不同试剂进行离心5次，取滤液。(5)加入液相A液和B液进行色谱柱分离。(6)ESI质谱鉴定：酶解产物经毛细管高效液相色谱脱盐及分离后用质谱仪进行质谱分析，并采集碎片图谱。(7)质谱数据分析：用BIOWORKS软件检索数据库，得出鉴定蛋白结果。(8)结果及分析：将肝郁脾虚证组与肝胆湿热证组、肝胃湿热证组与肝胆湿热证组以及肝郁脾虚与脾胃湿热证组蛋白进行比较，发现不同证型组之间相关通路不同;上调蛋白与下调蛋白亦有明显差异;蛋白功能表达亦有明显差异。本研究对于揭示中医相关证候微观物质基础具有参考意义。
5结语
系统论是以整体观念为核心思想，此与中医诊断理念不谋而合，而系统生物学是从微观角度，对人体机制具有更精微、更详细的判断。目前，系统论与系统生物学在中医诊断学中的应用研究尚局限于单个组学的应用，将系统内不同性质的构成要素(基因、mRNA、蛋白质、生物小分子等)整合在一起的研究尚少，相信随着研究的进一步开展，系统生物学在中医诊断学中的研究将越来越深入。因此，将系统论与系统生物学纳入中医诊断学研究教材不仅为中医诊断学教材建设提供了参考，亦为硕士研究在理论学习和科研探索中提供指导。——论文作者：司帆1任慧霞1朱珂1朱晓晓2王常海1
