中医药生物信息学-探索中医理论奥秘

    
    中医药信息学研究初见成效
   
    李梢的课题组把中医药生物信息学的研究方向，定在从多层次信息分析中发掘中医药的科学内涵，在系统层次上加深对中医药、复杂性疾病的理解上。在李衍达、王永炎两位院士以及中医药界、生物信息学界多位专家的大力支持下，通过交叉学科的科研协作与攻关，课题组目前已经取得了一定的研究成果。
   
    他们开展了1607例风湿病(中医称痹病)患者疼痛节律变化的临床调研和寒热方剂干预胶原性关节炎(C IA)大鼠的时序规律的研究，通过余弦法、lorentz线型分析发现，痹病疼痛的证候特点与外环境因素的周期性变动相关。痹病存在起病、发作年节律和定时发作/缓解节律，近似于月经周期节律、昼夜节律、月节律等7种节律。进一步的实验研究发现，寒、热方剂所引起的CIA节律变化中，寒性证候患者疼痛振幅显著高于热性证候，周期接近于热性证候的两倍，且起病、发作这种存在明显相位差的证候节律特征值间存在有机联系。表现为寒性方剂干预下的节律振幅均较热性方剂显著；寒性方剂组血中ACTH(促肾上腺皮质激素)、皮质醇、IL-1β(白细胞介素-1β)、IL-6 (白细胞介素-6) 周期近似24小时，热性方剂组均近似12小时。说明寒、热方剂所引起的机体节律变化可能具有一定的内部组合形式。由此李梢认为，风湿病患者寒、热证候微观的生物学基础并非对应的是某种特异性指标，而可能反映于个体与环境相互作用的一定条件下，多种非特异性指标的两种组合、变动形式，即多种宏观、微观指标本身对于寒、热证候/方剂可以是非特异的，然而其动态的节律模式却能反映证候、方剂共同的特征。该研究建立了余弦法、lorent z线型等多种数理方法联用，以及时序观察法、疾病模型证候评价法等新方法，丰富了方剂与证候研究的模式。
   
    从方、证相关的角度出发，李梢建立了寒、热方剂干预机体(胶原性关节炎大鼠)所引起的体内部分生物分子 (细胞因子、激素、酶等)的节律变化与寒、热证候的临床特征所具有的共同的节律模式，这一研究提示不同的药性配伍方剂及其综合效应具有与证候相关联的复杂性以及时间、空间特征。李梢认为，以可重复的受控实验实时动态地观察中药、 方剂对模型动物或患病机体某个因素和环节的影响，重视方剂所引起的机体多环节的改变与疾病过程内在联系的系统研究，即阐释以上因素和环节是怎样作为一个整体在运作的，逐步探索其中的规律成为研究方剂作用机理的一个重要切入点。
   
    李梢的课题组还采用模式识别等方法，初步建立了一种适合于提炼数据整体结构，适用于方剂最优剂量配比分析的综合评价方法，并在中药有效组合、寒热药物等多组数据分析中得到了验证，取得了较好的效果。分析结果发现，中药适当的配比可以提高疗效，不同配比间存在着可能的非线性关系，这为中医方剂合理配伍的重要性提供了依据。与一般统计学以建立概率模型为前题并对固定资料的依赖有所不同，合理利用启发式的、直观的信息是信息学中人工智能和机器学习的一个特色，适于提取实验设计和数据本身的整体特性。李梢认为，将模式识别和统计学检验方法有机组合，能够较好地体现药理学实验设计的基本准则，将之引入药理学数据的分析评价与预测中，是交叉学科有意义的结合与发展。
   
    李梢希望通过目前的研究方法，突破中药凭经验组方的局限，并为证候复杂内涵的阐释、饮片及化学组分等不同层次上的现代中药组方提出途径和依据。
   
    在汪洋中淘金---中医药生物信息学研究的未来
   
    中医药学植根于临床实践，在防治众多常见疾病方面具有较佳的疗效。然而，由于研究策略与方法的局限，长期以来制约了中医药治疗规律和疗效机理的探讨。李梢认为，将侧重于宏观的中医药学及其诊疗特色、丰富资源与侧重于微观的生物信息学进行有机结合，开展“中医药生物信息学”的研究，是一个充满挑战和机遇的方向。目前，李梢的的课题组已把目标锁定在以下几个方面的研究。
   
    在中医整体观与机体稳态机制方面
   
    依据中医学整体观模型，对生理状态下五脏系统的动态稳定性、外部随机扰动，以及环境中四时因素对五脏的影响进行了仿真。李梢认为，依据五脏促进、制约的相互作用，机体在生理状态的一定条件下能够形成较大幅度的稳态机制，并实现五脏功能随时间变化的性质，从而阐发中医整体观以及机体稳态的控制论机理。
   
    以神经内分泌免疫网络三大系统信号分子的相互作用、分子基础、典型调控环节等为专题，构建了NEI的专题数据库---dbNEI；并对HPA 轴(下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴)等调控环节及其相互作用开发自动绘制网络调控图系统，为促进生理病理系统的整合，探索疾病、证候的整体变化奠定了基石。
   
    在中医证候生物信息分析方面
   
    用维度与阶度探讨中医证候的特征，认为证候是由不同的要素(维)，通过不同的关联(阶)，达到的不同状态。证候因素具有高维性，证候的阶度则反映了各因素之间相互关系的复杂程度，证候阶度的处理主要取决于对应的干预状态。这种“降维升阶”、“降维降阶”的策略与方法，有望开辟证候标准化的新途径。
   
    以类风湿性关节炎(RA)为范例，进行基于多种文献数据库的多层次信息采集与分析。发现中医学通过非特异性的、对患者状态的整体、动态观察，为疾病的诊疗提供了更为丰富的症状信息，从而有助于RA复杂临床症状的归类。同时以不同症状组合为基础的寒、热等证候，在NEI 等方面代表了患者两种典型的整体状态。以上研究也为寒热证候生物信息、寒热中药化学信息两大系统的融合，提供了切入点。
   
    通过分析胃炎癌前病变不同阶段的幽门螺杆菌感染与血清抗体IgG、 IgA水平，发现不同临床症状组合对幽门螺杆菌感染具有不同的诊断价值，提取具有临床诊疗意义的有效症状组合，将有助于幽门螺杆菌相关胃炎等疾病的诊断与治疗，同时，通过机体内病理生理变化的外部表现特征分析，将为中医证候的机理研究提供途径。
   
    通过中、西药物干预良性前列腺增生症(BPH)的RCT(随机对照实验)资料分析表明，中、西药物可影响BPH不同的临床症状组合，IPSS 等现代医学疗效评价指标体系则难以全面科学地衡量中药的治疗作用；中医学辨证观察可为把握BPH的临床变化提供进一步的理解，基于有效症状组合的提取、诊疗价值判别和系统分析，可为构建中医临床疗效评价方法，发展病证结合临床评价体系提供一定的渠道。
   
    在中医药多层次信息的系统分析方面
   
    建立了适于高维小样本、多层次生物信息系统分析的新算法--- PARM。PARM有机地组合了模式识别和统计学中的一些方法，同时考虑了药理学重复测量实验的设计思路和基本准则。这种模型适用于中药有效组合、寒热方剂多层次作用药理学数据分析，适合于中医药作用及其证候效应的特征提取与系统评价。
   
    数据不等于信息和知识，但数据是信息和知识的源泉。问题的关键在于如何从数据的海洋中挖掘出真金。科学数据的大量积累最终将导致重大科学规律的发现是不争的事实。李梢看到，作为当今生命科学研究最重要的平台技术，生物信息学不仅能够分析复杂性疾病的多种生物分子数据，同时更适于综合多种生物分子及其相互作用的知识来了解生物系统的功能，由获取有关生物知识迈进到对生命基本规律的认识，并促进复杂性疾病的研究向功能、系统的方向发展。从这种意义上来说，中医药生物信息学不仅要解释中医理论中的复杂关系，更重要的是要通过揭示有关规律，对医学、生命科学有所启示和发展，这才是生物信息学与中医药现代化最终研究的重点。

上一页  [1] [2]