急性胰腺炎（acute pancreatitis, AP）是指多種原因?qū)е乱让讣せ?，繼以胰腺自身炎癥為主要特征，病情重者可發(fā)生全身炎癥反應(yīng)綜合征（systemic inflammatory response syndrome, SIRS），可伴有器官功能障礙的疾病。根據(jù) AP患者是否有并發(fā)癥以及是否伴有臟器衰竭 , 將 AP 分為輕癥急性胰腺炎 (mild acute pancreatitis, MAP)、中度重癥急性胰腺炎 (moderate severe acute pancreatitis, MSAP) 和重癥急性胰腺炎 (severe acute pancreatitis, SAP)。 AP 患者的預(yù)后存在較大差異， MAP 的預(yù)后較好 , 而 SAP 起病急驟， 病死率高，故對(duì)其早期準(zhǔn)確診斷、快速評(píng)估嚴(yán)重程度和合理治療是學(xué)者致力研究的方向。但是目前為止，如何及時(shí)識(shí)別 SAP的病程進(jìn)展、嚴(yán)重程度以及重癥化機(jī)制存在諸多困惑， AP的病因、發(fā)病機(jī)制、快速診斷、治療及預(yù)防仍然存在眾多難點(diǎn)。

代謝組學(xué)是在既定條件下，研究小分子代謝產(chǎn)物的相互作用及特征，是系統(tǒng)生物學(xué)的重要組成部分。相對(duì)于基因、轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)研究，代謝組學(xué)研究的是細(xì)胞活動(dòng)的最終產(chǎn)物，故也認(rèn)為是最穩(wěn)定的。對(duì)于 AP，代謝組學(xué)是從小分子代謝物的角度研究 AP 的病理生理過(guò)程，通過(guò)分析代謝物及其轉(zhuǎn)化途徑，更好地掌握 AP 的病理過(guò)程，以期發(fā)現(xiàn)AP 的可能病因、具有診斷價(jià)值、預(yù)測(cè)嚴(yán)重程度及預(yù)后的特異性標(biāo)志物。本文對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行了綜述，以期對(duì) AP 與代謝組學(xué)的全面認(rèn)識(shí)有所裨益。

1.代謝組學(xué)的概念、優(yōu)勢(shì)、研究層次、分類(lèi)及整合

代謝組學(xué)（Metabolomics 或 Metabonomics）是通過(guò)研究生物體受到刺激或擾動(dòng)前后代謝產(chǎn)物圖譜的動(dòng)態(tài)變化來(lái)研究生物體代謝網(wǎng)絡(luò)的一種技術(shù)，研究對(duì)象主要是相對(duì)分子質(zhì)量 1 000 以下的內(nèi)源性小分子物質(zhì) 。這些小分子代謝物的概況代表了機(jī)體細(xì)胞中代謝過(guò)程的總結(jié)，例如合成代謝、分解代謝、吸收、分布、解毒和能量利用等，能夠定性、定量地反映生物體在不同時(shí)間及環(huán)境下的功能狀態(tài)。代謝組學(xué)其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)首先是人體中的代謝終產(chǎn)物數(shù)目（約4 000）遠(yuǎn)低于基因（23 000）或蛋白質(zhì)（60 000~100 000）。其次，代謝物的變化發(fā)生在 DNA、 RNA 和蛋白質(zhì)改變的下游，更能反映細(xì)胞的功能狀態(tài)。再次，代謝物變化是由內(nèi)源和外源性因素引起，故生物系統(tǒng)的代謝組學(xué)是高度動(dòng)態(tài)的。因此，有人提出，代謝物分析是疾病診斷、分期、檢測(cè)惡性表型、預(yù)測(cè)疾病發(fā)病和預(yù)后，以及開(kāi)發(fā)新藥的有前途的工具?；谘芯繉?duì)象及研究目的不同， Fiehn[7] 將代謝組學(xué)分為 4 個(gè)研究層次 ：代謝譜分析、代謝物靶標(biāo)分析、代謝指紋分析及代謝物組。目前， AP 的代謝組學(xué)研究主要在代謝譜分析層次上開(kāi)展。代謝組學(xué)的研究技術(shù)手段主要包括核磁共振（NMR）、液相色譜（LC）、氣相色譜（GC）、質(zhì)譜（MS）等。

代謝組學(xué)具有高通量和大規(guī)模的特點(diǎn)，而樣本、技術(shù)和處理方法的相對(duì)單一需要將其進(jìn)一步整合以滿足代謝組學(xué)的需求，因此出現(xiàn)了代謝組學(xué)的整合。目前代謝組學(xué)的整合主要包括如下 4 類(lèi) ：（1）整合研究樣本。體液、細(xì)胞培養(yǎng)液、組織等 ；（2） 整合處理數(shù)據(jù)方法。對(duì)不同的多變量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)一步整合，尤其是聯(lián)合了有無(wú)監(jiān)督的多變量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法 ；（3）整合檢測(cè)技術(shù)。 NMR-MS 聯(lián)合應(yīng)用， GC-MS 聯(lián)用技術(shù)和核磁共振氫譜（1H- NMR）等 ；（4）整合不同的組學(xué)。代謝組學(xué)通過(guò)整合基因組學(xué)及蛋白組學(xué)從而更全面、更系統(tǒng)地了解生物體代謝物與蛋白、基因的關(guān)系。目前應(yīng)用最廣泛的是 NMR、 GC-MS 聯(lián)用技術(shù)及 LCMS 聯(lián)用技術(shù)。最早、 最為常見(jiàn)的技術(shù)之一是 NMR，目前常用的有氫譜（1H-NMR）、碳譜（13C-NMR）和磷譜（31P-NMR），其中以 1H-NMR 應(yīng)用得最為廣泛。

2? 代謝組學(xué)在 AP 中的應(yīng)用

AP 的發(fā)病機(jī)制不明，通常認(rèn)為是早期胰酶異常激活，導(dǎo)致胰腺自身消化，第二個(gè)時(shí)期是腸道細(xì)菌移位。目前，AP 的診斷主要依靠病史、癥狀、體征、實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)和影像學(xué)檢查，如超聲、 CT 和 MRI[10]。然而，超聲是非特異性的，CT 僅用于 72 h 內(nèi)嚴(yán)重程度的評(píng)估或排除其他診斷。由于器官衰竭和細(xì)胞壞死， AP 患者的臨床表型復(fù)雜多樣，這些病理?yè)p傷會(huì)影響患者的代謝，導(dǎo)致早期診斷困難，延誤疾病的治療。代謝組學(xué)是對(duì)生物邏輯樣本進(jìn)行系統(tǒng)分析的一種方法，它可以提供一個(gè)有機(jī)體新陳代謝的詳細(xì)信息?，F(xiàn)將有關(guān)代謝組學(xué)在 AP 和相關(guān)疾病的研究及應(yīng)用分類(lèi)總結(jié)如下。

2.1? 代謝組學(xué)在 AP 診斷中的應(yīng)用?

胰腺分為外分泌腺和內(nèi)分泌腺兩部分。內(nèi)分泌腺分泌胰高血糖素升血糖，胰島素降低血糖，生長(zhǎng)抑素抑制消化腺的分泌，胰多肽抑制胃腸運(yùn)動(dòng)、胰液分泌和膽囊收縮。外分泌腺分泌胰液，主要功能是中和胃酸，消化糖、蛋白質(zhì)和脂肪。因此胰腺的生理作用和病理變化與生命息息相關(guān)。胰腺主要通過(guò)這些小分子物質(zhì)與其他器官聯(lián)系，代謝組學(xué)通過(guò)對(duì)這些小分子物質(zhì)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn) AP 與非胰腺炎的不同之處，以便早期明確診斷。

Villase?or 等使用 1H-NMR 光譜學(xué)和多變量建模學(xué)研究了 AP 腹痛患者的尿和血漿的代謝表型，結(jié)果表明，由鳥(niǎo)嘌呤、馬尿酸和肌酸 ( 尿 )、纈氨酸、丙氨酸和脂蛋白( 血漿 ) 組成的混合代謝標(biāo)志物在 AP 患者中具有很強(qiáng)的診斷和預(yù)后價(jià)值。 Tang 等 利用 GC-MS 方法，使用 OPLSDA 模型來(lái)研究高血脂的 AP 小鼠和健康小鼠的發(fā)病機(jī)制，研發(fā)了一種代謝組學(xué)方法，這項(xiàng)研究已確定了一些獨(dú)特的代謝物，并提出化學(xué)計(jì)量學(xué)建模的代謝譜可以成為一種檢測(cè)代謝物的有效工具。 Ma 等提出了一種代謝組學(xué)方法，利用高分辨率質(zhì)子旋轉(zhuǎn) NMR 研究 Wistar 大鼠急性壞死性胰腺炎和慢性胰腺炎（CP）的代謝物，提出在胰腺發(fā)生損傷之前，炎癥就會(huì)導(dǎo)致代謝產(chǎn)物亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸和牛磺酸等水平發(fā)生改變。代謝物水平的測(cè)定有助于深入了解機(jī)體病理生理狀況，從而有助于疾病的早期診斷。

Xiao 等 采用 GC-MS 法通過(guò)分析發(fā)現(xiàn) 3- 羥基丁酸、磷酸、甘油、檸檬酸、 D- 半乳糖、 D- 甘露糖、 D- 葡萄糖、十六烷酸和血清素在 AP 早期患者和正常人的鑒別中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，為 AP 早期診斷提供可能。

2.2? 代謝組學(xué)對(duì)明確 AP 病因的應(yīng)用價(jià)值

AP 病因多種多樣，膽源性、脂源性、酒精性是 AP 的主要病因，不同年齡段發(fā)生 AP 的病因不同， SAP 中酒精性 AP 所占比例最高。苗長(zhǎng)奎通過(guò)對(duì) 2014 年 12 月至2016 年 11 月在吉林省永吉縣醫(yī)院治療的 60 例 AP 患者臨床研究發(fā)現(xiàn)，膽管疾患是主要病因。張娜等用 Meta 分析法研究了我國(guó)近 10 年 AP 病因構(gòu)成的演變特點(diǎn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)膽源性疾病仍是 AP 的最常見(jiàn)病因，其中以膽道結(jié)石為主，因此減少膽源性 AP 的發(fā)生可從防治膽結(jié)石的入手。日本神戶大學(xué)醫(yī)學(xué)院 為了評(píng)估 AP 引起的低相對(duì)分子質(zhì)量代謝物水平的變化，應(yīng)用 GC-MS 技術(shù)監(jiān)測(cè)了使用蛙皮素和精氨酸誘導(dǎo)的 AP 小鼠血清和胰腺組織中代謝物水平的變化。研究顯示在蛙皮素處理的小鼠中，組織中丙酮酸 + 草酰乙酸水平顯著低于對(duì)照組，在精氨酸處理小鼠的胰腺組織中，琥珀酸的水平低于對(duì)照組，但兩者檸檬酸 + 異檸檬酸水平較高，研究結(jié)果表明丙酮酸 + 草酰乙酸及琥珀酸有可能作為鑒別 AP 病因的代謝標(biāo)志物。

2.3? 代謝組學(xué)對(duì) AP 病變嚴(yán)重程度的識(shí)別?

SAP 占 AP 的 15%~20%，常引發(fā)胰腺組織感染、全身炎癥反應(yīng)綜合征以及多器官功能障礙綜合征等，嚴(yán)重威脅患者的生命，病死率較高，所以病變嚴(yán)重程度監(jiān)測(cè)對(duì)于 AP 診斷、分期、預(yù)后及治療有重要意義。 SAP 的特點(diǎn)是持續(xù)器官功能衰竭 > 48 h，所以應(yīng)盡早治療。出現(xiàn)持續(xù)器官功能衰竭及胰腺感染性壞死的患者死亡的風(fēng)險(xiǎn)高達(dá)30%~32％ ，因此從代謝組學(xué)的角度研究 AP 嚴(yán)重程度對(duì)臨床工作很有必要性和指導(dǎo)意義。

Xiao 等 以 GC-MS 為基礎(chǔ)成功建立了血清代謝組學(xué)方法，來(lái)確定 AP 患者的代謝物變化，并選擇一些重要的代謝物作為 AP 的潛在代謝標(biāo)志物。在 SAP 和 MAP 之間篩選的代謝標(biāo)志物中，發(fā)現(xiàn) 3- 羥基丁酸和檸檬酸是潛在的代謝標(biāo)志物，這一結(jié)果與 AP 患者和健康對(duì)照者分析結(jié)果相一致。這表明，這兩種代謝物可以作為區(qū)分 SAP 和 MAP患者的潛在代謝標(biāo)志物。 Xu 等經(jīng)過(guò)對(duì) AP 患者代謝物研究發(fā)現(xiàn)， AP 患者血清中鞘氨醇、辛酰膽堿、十四烷酸、癸?；憠A、十二烷醇、 2- 十四酮含量顯著升高。鞘氨醇是機(jī)體細(xì)胞膜的組成成分之一， AP 時(shí)血清鞘氨醇水平升高可能是胰蛋白酶水解造成機(jī)體大量細(xì)胞破裂所致。在細(xì)胞和血清實(shí)驗(yàn)中，鞘氨醇濃度與炎癥的嚴(yán)重程度呈正相關(guān) ，辛酰膽堿和癸?；憠A都屬于膽堿類(lèi)物質(zhì)，都是脂肪酸與膽堿在膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶作用下通過(guò)酯化反應(yīng)形成的產(chǎn)物。膽堿類(lèi)物質(zhì)代謝通路是炎癥反應(yīng)中的重要通路之一，在小鼠 AP 模型中，膽堿酯酶與 AP 的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，而膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶與 AP 的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)，故它們?cè)诓煌瑖?yán)重程度的 AP 患者血清中含量不同。

2.4? 代謝組學(xué)在 AP 鑒別診斷中的應(yīng)用

現(xiàn)今階段， AP 的臨床診斷準(zhǔn)確率雖然有很大升高，但仍易與許多疾病混淆，例如膽道系統(tǒng)疾病、胃及十二指腸潰瘍穿孔等。特別是膽石癥、膽囊炎，在臨床診斷中通常是依據(jù)患者血清淀粉酶與脂肪酶上升的倍數(shù)來(lái)區(qū)分，但是這種方法的特異性不高，在無(wú)影像學(xué)支持的情況下易出現(xiàn)誤診。因此，提高對(duì) AP 的診斷很有必要。 Xu 等應(yīng)用超高效液相色譜與高分辨質(zhì)譜聯(lián)用 (UPLC-HRMS) 分析平臺(tái)對(duì) 38 例 MAP 患者、 26 例膽石癥患者及 36 例健康志愿者的血清進(jìn)行分析研究，篩選差異代謝物，結(jié)果可靠的有鞘氨醇、辛酰膽堿、甘氨膽酸、十四烷酸、癸酰基膽堿、十二烷醇、 2- 十四酮、 L- 甲狀腺原氨酸 8 個(gè)代謝物。分析結(jié)果顯示與膽石癥患者比較， AP 患者血清鞘氨醇、辛酰膽堿、十四烷酸、癸酰基膽堿、十二烷醇、 2- 十四酮含量顯著升高，而甘氨膽酸、 L- 甲狀腺原氨酸含量顯著下降。這表明，這 8 種物質(zhì)可能可以作為鑒別 AP 與膽石癥的代謝標(biāo)志物。

2.5? 代謝組學(xué)可鑒別 AP 與 CP

胰腺炎有兩種形式，即 AP 和 CP。 AP 突然發(fā)病，并在幾天內(nèi)消退或惡化。相比之下， CP 病程的演變持續(xù)數(shù)年。 CP 的確切發(fā)病機(jī)制不明確，且常被誤診或漏診，但每年的發(fā)病率仍有約 30/100 000。沒(méi)有具體的治療方案可用于阻止 AP 的急性炎癥反應(yīng)或延緩 CP 的進(jìn)展。胰腺中代謝反應(yīng)的表征是鑒別 AP 和 CP 潛在的有用指標(biāo)。 Lusczek等 應(yīng)用 1H-NMR 代謝組學(xué)，將 AP 和 CP 患者的尿代謝特征與健康對(duì)照組進(jìn)行比較，再進(jìn)行 Bonferroni 校正的成Wilcoxon 秩和檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)健康對(duì)照組中的檸檬酸鹽濃度高于CP 患者。相反，健康對(duì)照組的尿腺苷濃度低于 CP 患者。總之尿樣代謝物可以將健康對(duì)照組與 CP 或 AP 患者區(qū)分開(kāi)。Vinokurova 等報(bào)道， CP 患者血清甘氨膽酸呈下降趨勢(shì)。

2.6? 代謝組學(xué)指導(dǎo) AP 的治療及預(yù)后?

2.6.1 代謝組學(xué)在 AP 治療及預(yù)后中的價(jià)值 AP 治療方法主要是傳統(tǒng)的消化酶抑制劑應(yīng)用、營(yíng)養(yǎng)支持及對(duì)癥支持治療。雖然傳統(tǒng)治療方法很多，但是 AP 的病死率依然很高，因此，有必要尋找新藥新方法治療 AP 和改善患者全身癥狀。代謝組學(xué)技術(shù)是動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)體受到擾動(dòng)或在疾病狀態(tài)下代謝產(chǎn)物的改變 , 這正滿足目前個(gè)性化醫(yī)療和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的要求。日本神戶大學(xué)醫(yī)學(xué)院  應(yīng)用 GC/MS 技術(shù)監(jiān)測(cè)了使用蛙皮素和精氨酸誘導(dǎo)的 AP 小鼠血清和胰腺組織中代謝物水平的變化。結(jié)果表明在 AP 小鼠中，參與三羧酸循環(huán)周期初始階段的代謝物水平升高，而參與三羧酸循環(huán)周期后期的代謝物水平降低。 AP 患者往往表現(xiàn)出高動(dòng)力和高代謝狀態(tài)，這些對(duì) AP 患者中后期高能量、高蛋白治療提供了依據(jù)。研究結(jié)果還表明補(bǔ)充谷氨酸和 O- 磷酸乙醇胺減輕了蛙皮素誘導(dǎo)的 AP 的嚴(yán)重程度。有研究對(duì)部分 AP 患者血清差異代謝物含量與對(duì)照組進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)鞘氨酸、 L-甲狀腺原氨酸、甘氨膽酸及 2- 十四酮 4 種代謝物隨著治療呈下降趨勢(shì)，并接近正常水平，所以這 4 種物質(zhì)可能作可以為 AP 臨床病程監(jiān)測(cè)的代謝標(biāo)志物，給予適當(dāng)干預(yù)。

2.6.2 代謝組學(xué)在中藥方劑治療 

AP 的整體療效及機(jī)制中的作用 代謝組學(xué)研究是中醫(yī)藥現(xiàn)代化發(fā)展的一個(gè)好的切入口 , 具有檢測(cè)及時(shí)、全面、無(wú)損、動(dòng)態(tài)等特點(diǎn)，是一種整體分析技術(shù)，這與中醫(yī)的整體觀高度吻合。幾十年來(lái)中藥大承氣湯（方）已被廣泛用于治療 AP。既往的研究已經(jīng)證實(shí)它有較好的增強(qiáng)胃腸動(dòng)力、防止腸道菌群移位、抗內(nèi)毒素和改善胰腺微循環(huán)等作用。然而，目前研究大多只是集中在單一的靶點(diǎn)或通路上，代謝組學(xué)為大承氣湯的整體效果研究開(kāi)辟了新路徑。 Li 等用 1H-NMR 的代謝組學(xué)分析方法，應(yīng)用 AP 模型做實(shí)驗(yàn)，以研究大承氣湯治療 AP的機(jī)制。結(jié)果顯示大承氣湯組大鼠的血漿中甘油、谷氨酸、低密度脂蛋白（LDL）、飽和脂肪酸（FA）濃度較高，而丙氨酸和谷氨酰胺濃度較低，即大承氣湯能改變 AP 的代謝物的濃度，同時(shí)也證明 1H-NMR 的代謝組學(xué)方法是系統(tǒng)地闡明大承氣湯治療 AP 的整體效果和作用機(jī)制的可靠方法。

3? 結(jié)語(yǔ)

代謝組學(xué)在 AP 的病因、發(fā)病機(jī)制、診斷及鑒別診斷、治療和預(yù)防中的應(yīng)用具有很大優(yōu)勢(shì)，但是目前 AP 代謝組學(xué)的研究仍處于早期階段，代謝組學(xué)在 AP 中的相關(guān)研究較少，真正應(yīng)用于臨床尚需進(jìn)一步系統(tǒng)、全面的研究驗(yàn)證。而且由于檢測(cè)技術(shù)及樣本的差異，對(duì)相關(guān)代謝產(chǎn)物或代謝途徑尚不能進(jìn)行全面的定性及定量分析。但是有理由相信隨著整合代謝組學(xué)的發(fā)展及其在 AP 中的不斷研究深入，利用代謝組學(xué)闡明 AP 發(fā)病機(jī)制并進(jìn)行有效診斷、指導(dǎo)治療和預(yù)防的良好前景。