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紫苏为重要的药食两用中药，来源于唇形科植物紫苏Perilla frutescens（L.）Britt，干燥叶与成熟果实分别作为紫苏叶与紫苏子入药，历版《中国药典》均有收载，紫苏子能降气化痰，止咳平喘，润肠通便，用于痰壅气逆，咳嗽气喘，肠燥便秘[1]。紫苏叶有解表散寒，行气和胃的功效，用于风寒感冒，咳嗽呕恶，妊娠呕吐，鱼蟹中毒。
紫苏在我国栽培极广，紫苏叶除了供药用外，还可作蔬菜、香料以及代茶。紫苏叶和肉类煮熟可增加后者的香味。日本人多用于料理，作为生鱼片佐料。紫苏子榨出的油（苏子油）也可供食用。由于紫苏应用历史悠久，形态变异大，栽培品种多，通常将叶背腹面均绿色者称为白苏，叶背为紫色者称为紫苏。紫苏与白苏的分类处理至今仍存在较大争议。如《中国植物志》[2]与《中国药典》[1]均将紫苏与白苏合为一种。而《中药志》[3]《中药辞海》[4]《新编中药志》[5]以及《中药品种理论与应用》[6]等均认为紫苏为白苏的变种。
研究表明,紫苏与白苏的形态差别并非由于栽培条件差异导致，其化学成分方面也存在明显区别，紫苏的挥发油类成分主为紫苏醛型，而白苏为紫苏酮型[7]，本文对药食两用中药紫苏的名称、形态和功效进行本草考证，以正本清源，为临床安全合理应用提供科学依据。
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紫苏原名苏，始载于《名医别录》，列为中品。李时珍在《本草纲目》中也记载：“苏性舒畅，行气和血，故谓之苏”[8]。陶弘景所著的《本草集经注》记载，“苏，味辛，温。主下气，除寒中，子尤良。叶下紫色而气甚香，其无紫色不香似荏者，名野苏，不堪用”。
宋代苏颂所著的《图经本草》记载：“苏，紫苏也。谨按《尔雅》谓苏为桂荏。盖以其味辛，而形类荏，乃名之。然而苏有数种，有水苏、白苏、鱼苏、山鱼苏，皆是荏类”[9]。根据其形态描述及附图（图1），并为后来的本草文献支持，苏为现代唇形科植物紫苏Perilla frutescens (Linn.) Britt.。《救荒本草》记载：紫苏一名桂荏，又有数种，有勺苏、鱼苏、山苏，出简州及无为军，今处处有之[10]。这里提到的桂荏即紫苏，李时珍在《本草纲目》 解释到：“苏乃荏类，而味更辛如桂，故《尔雅 》谓之桂荏”。产地简州及无为军，《宋史》载：“无为军，同下州。太平兴国三年，以庐州巢县无为镇建为军，以巢、庐江二县来属。”《图经本草》有附图简州苏、无为军苏，与此也相符。
图 1 《图经本草》紫苏图
苏（舒）的名称来源于其功效。《尔雅义疏》也云：“苏之为言舒也”。紫苏则是指苏之茎叶之色为紫色。《本草求真》记载，紫苏专入肺，兼入心 、脾。背面俱紫，辛温香窜，凡风寒偶伤，气闭不利，心膨气胀，并暑湿泄泻，热闭血衄、崩淋，喉腥口臭，俱可用此调治。取其辛能入气，紫能入血，香能透外，温可暖中，使其一身舒畅，故命其名曰苏[11]。紫苏又称紫舒，相传还与东汉名医华佗有关。一次华佗在某地水边采药，无意中发现一只水獭因吃了螃蟹，难受在地上打滚，找到一种紫色的草吃了后竟安然无事。后来华佗用这种紫色的草熬汤救治了因多食螃蟹腹痛的患者。因该草紫色，患者喝后病痛解除，顿觉舒服，故称之为“紫舒”[12]。
古代本草中提到的“荏”即“白苏”，桂荏则指紫苏。李时珍《本草纲目》载：“曰紫苏者，以别白苏也。其面背皆白者即白苏，乃荏也”。《植物名实图考》中对荏也有解释，“荏，别录中品，白苏也”[13]。至于现代紫苏名称较多，紫苏又称野苏、红苏、香苏，青苏等名字。白苏又称白紫苏、青苏、臭苏等。
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紫苏与白苏形态方面的差异目前争议颇多，分类上多被作为同一种处理，认为其形态的差异是由栽培条件不同导致。然而古代本草记载以及现代研究均表明紫苏、白苏在形态与成分方面存在明显差异。《图经本草》记载：“紫苏，叶下紫色，而气甚香，夏采茎叶，秋采实。《本草纲目》曰：“紫苏，其茎方，其叶圆而有尖，四围有锯齿；肥地者面背皆紫，瘠地者面青背紫”，并有附图（图2）。据此有人认为紫苏与白苏的形态差异由于生长环境导致。《本草崇原》也记载：紫苏，其叶面青背紫，气甚辛香，开花成穗，红紫色，穗中有细子，其色黄赤，入土易生，后人于壤土莳植，面背皆紫者名家紫苏。野生瘠土者，背紫面青。《别录》首次提到野生与栽培紫苏的区别。此外,还提到一种面背皆青，气辛臭香者，为荠。一种面背皆白者，名白苏，俱不堪入药。这里提到的“荠”应为现唇形科植物荠苧Mosla grosseserrata Maxim.，又称臭苏，青白苏。而《植物名实图考》记载紫苏并有附图（图3），形态特征十分清晰，与现代文献描述的紫苏形态特征相符。
图 2 《本草纲目》紫苏图
白苏又称为荏，最大区别为叶不为紫色，历代本草对此均有记载，如《本草经集注》载：“荏，状如苏，高大白色，不甚香”；而《本草图经》载：“苏有数种，有水苏、白苏、鱼苏、山鱼苏，皆为荏类。白苏，方茎圆叶，不紫，亦甚香,实亦入药。事实上无论紫苏，白苏皆含挥发油，具有特殊香气，不过紫苏味更辛如桂。《本草纲目》 ：“其面背皆白者即白苏，乃荏也”。《救荒本草》记载：“（荏）苗高一二尺，茎方。叶似薄荷叶，极肥大。开淡紫色花，结穗似紫苏穗，其子如黍，其枝茎对节生”（图4）。苏与荏形态上较为相似，主要为叶面颜色差异。
图 3 《植物名实图考》紫苏图
图 4 《救荒本草》紫苏图
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紫苏叶、紫苏梗、紫苏子均可入药，紫苏叶具有解表散寒，行气和胃的功效，紫苏梗具有理气宽中，止痛，安胎的功效。紫苏子具有降气化痰，止咳平喘，润肠通便的功效。在历代本草中均有详细记载，如《别录》:“主下气，除寒中。”《食疗本草》：“除寒热，治冷气”[14] 。《日华子本草》：“补中益气。治心腹胀满，止霍乱转筋，开胃下食，并一切冷气，止脚气，通大小肠。”《履巉岩本草》：“止金疮出血，疗痔疾，煎汤洗之”。紫苏叶入药始见于南北朝时期的《雷公炮炙论》[15]。《图经本草》记载，其茎并叶，通心经，益脾胃，煮饮尤甚，与橘皮相宜，气方中多用之。 实主上气咳逆，……，若欲宣通风毒，则单用茎，去节良。
《滇南本草》：“苏叶，发汗，解伤风头疼，定吼喘，下气，宽臌，消胀、消痰。苏子，止咳嗽，降痰，定吼喘，下气，消痰涎。” 明代《本草汇言》则记载：“紫苏，散寒气，清肺气，宽中气，下结气，化痰气，乃治气之神药也”，突出强调其治气功效。明代《本草纲目》也记载：“（紫苏）行气宽中，消痰利肺，和血，温中，止痛，定喘，安胎。其味辛，入气分，其色紫，入血分。” 清代《本经逢原》则认为紫苏可“散血脉之邪。”[16]。
关于紫苏梗的功效，明代《医学入门·本草》记载：“（紫苏）治风寒湿痹，及筋骨疼痛，脚气” [17]。明代《本草通玄》认为其“能行气安胎”。清代《本草崇原》：“主宽中行气，消饮食，化痰涎。治噎膈反胃，止心腹痛”。清代《得配本草》记载：“疏肝，利肺，理气，和血，解郁，安胎” [18]。 明代《本草蒙筌》[19]：“下诸气略缓，体虚者用宜”。
清代张志聪的《侣山堂类辩》曾有详细记载[20]：“庭前植百合、紫苏各数茎，见百合花昼开夜合，紫苏叶朝挺暮垂，因悟草木之性，感天地阴阳之气而为开阖者也，……，苏色紫赤，枝茎空通，其气朝出暮入，有如经脉之气，昼行于阳，夜行于阴，是以苏叶能发表汗者，血液之汗也（白走气分，亦走血分）。枝茎能通血脉，故易思兰先生常用苏茎通十二经之关窍，治咽膈饱闷，通大小便，止下利赤白。予亦常用香苏细茎，不切断，治反胃膈食，吐血下血，多奏奇功”。详细描述了紫苏不同部位的功效，紫苏长于解表理气之功效，紫苏叶与紫苏茎功效各有不同。
紫苏与白苏均有食用记载，《证类本草》将紫苏列为菜部中品，将荏列为菜部上品[21]。紫苏多以叶食用，《救荒本草》记载，“紫苏一名桂荏，今处处有之，苗高二尺许，茎方叶似苏子叶微小，茎叶背面皆紫色而气甚……,救饥采叶炒食，煮饮亦可，子研汁煮粥食之皆好。叶可生食与鱼作羹味佳”。白苏的食用主要为种子，“子可炒食；又研杂米作粥，甚肥美。亦可笮油用”[10]。《食物本草》也记载：“（紫苏）子，研汁煮粥长食，令人肥白身香”[22]。紫苏食用沿袭至今，许多地区仍有紫苏叶生食并与生鱼片同食习惯。
紫苏子作药用，秦、汉时期《别录》就有记载：“主下气，除寒中”。南北朝《本草经集注》记载：“苏子，主下气，与橘皮相宜同疗也”。唐代《药性论》则有不同的记载，认为苏子“主上气咳逆，治冷气及腰脚中湿风结气”。五代时期《日华子本草》则认为紫苏子“主调中，益五脏，下气，止霍乱、呕吐、反胃，补虚劳，肥健人，利大小便，破癥结，消五膈，止嗽，润心肺，消痰气”。北宋时期《本草衍义》记载紫苏子“治肺气喘急”[23]。《本草纲目》认为“苏子与叶同功，发散风气宜用叶，清利上下则宜用子也”。
紫苏以种子、叶、梗入药，白苏多以种子、叶和根入药。白苏又称南苏，叶功效与紫苏相似，而白苏根又有洗疮祛风的功效。《别录》记载：“主治欬逆，下气，温中”。《日华子本草》记载：“调气，润心肺，长肌肤，益颜色，消宿食，止上气咳嗽，去狐臭，敷蛇咬”。《滇南本草》则记载：“南苏，治伤寒发热，无汗头痛，其效如神。此草治一切风寒，痰涌结而霍乱转筋，咳嗽吐痰、小儿风症，定痛止喘。梗能补中益气。根能洗疮祛风。子能开胃健脾”。
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紫苏的毒副作用记载较少，多数不良反应为药物或食物的配伍导致。如《本草纲目》记载：“不可同鲤鱼食，生毒疮”。明代的《神农本草经疏》[24]：“病属阴虚，因发寒热或恶寒及头痛者，慎毋投之，以病宜敛宜补故也。火升作呕者，亦不宜服，惟可用子”。《本草通玄》则记载：“久服泄人真气”。《药性切用》提到“气虚者禁用”。《医学入门·本草》也提到“脾胃气虚常泄者禁用”。《本经逢原》记载：“性主疏泄，气虚久嗽，阴虚喘逆，脾虚便溏者皆不可用”。因紫苏性温，主下气，故阴虚、气虚及温病患者慎用。
我们对紫苏与白苏的形态与化学成分研究结果表明，白苏的挥发油类成分主要为紫苏酮型，具有一定的毒性，存在安全隐患，因此作为食用以紫苏为好，不宜使用白苏。
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通过对紫苏名称的文献考证结果表明，历代本草所言“紫苏”“苏”“白苏”均属“荏”类，为唇形科紫苏Perilla frutescens及其变种，“紫苏”源于“苏”，为其形态与功效的延伸。李时珍区分“紫苏”与“白苏”，白苏又称为荏，紫苏又称桂荏。通常将叶背腹面均绿色者称为白苏，叶背为紫色称为紫苏。白苏不甚香，不堪入药。紫苏茎、叶、子均入药，主下气，治风寒。
根据历代本草记载，紫苏和白苏为两种不同的植物，现代分类处理尚存在争议，认为紫苏是同种植物因环境不同产生的变异。然而其形态、功效及化学成分均存在明显差别。根据历代草本的紫苏附图、形态描述，紫苏与白苏应作为不同的分类单元。
紫苏茎、叶、子均入药，功效有所不同，对于不同病症注意合理的配伍，以免产生不良反应。此外，气虚、阴虚及温病患者慎用。紫苏作为药食两用的种类，应用较为广泛，为保证临床应用的安全有效，应与白苏加以区分。
Textual research on the name and reality of edible and medicinal Zisu
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摘要:
目的 对药食两用植物紫苏的名称、基原、形态和功效进行本草考证，以正本清源，为临床应用提供参考依据。 方法 从名称、产地、原植物形态、功效、毒性与副作用等方面进行本草考证。 结果 历代本草所言“紫苏”“苏”“白苏”均属“荏”类，为唇形科紫苏Perilla frutescens及其变种，紫苏叶紫色，茎、叶、子均入药，主下气。白苏叶绿色，治风寒。 结论 紫苏与白苏在形态与功效上均有差别，应加以区分。紫苏作为药食两用中药具悠久的应用历史，白苏不宜作为食用。 Abstract:Objective To make a textual research on Zisu about the name, origin, morphology and efficacy, a dual-purpose medicinal and edible plant, in order to make the original clear and provide reference basis for clinical application. Methods Textual research was carried out from the aspects of synonym, distribution, morphology, efficacy, toxicity and side effects of the plants. Results Zisu, Baisu and Su in the herbal medicine of past dynasties belong to the Ren category, which are species or varieties of Perilla frutescens（L.）Britt. Zisu has purple leaves, and its stems, leaves and seeds are used as medicine to mainly lower Qi. While Baisu has green leaves, which could cure wind cold. Conclusion There are significant differences in botanical morphology and pharmacological efficacy between Zisu and Baisu, which should be distinguished and used separately. Zisu is a dual-purpose traditional Chinese medicine with a long application history. Baisu is not suitable for edible consumption. -
乳腺癌是多发于女性中的恶性肿瘤性疾病，威胁着广大女性的健康[1-2]。据统计，全球女性癌症中，乳腺癌发病率和致死率均高于肺癌，目前居于首位，2020年约230万人诊断出患有乳腺癌，致死病例约68.5万[3]。先天性因素、膳食、环境、工作、发育成长阶段及雌激素类药物等多种因素都能成为乳腺癌的诱发因素[4-5]。目前，乳腺癌早期诊断普遍使用的是影像学检查（临床乳腺体格检查、超声、乳腺X线摄影、磁共振成像等）[6]以及肿瘤标志物(CEA、CA153、VEGF、TSGF等)临床筛查[7]，前者操作复杂且具有一定的组织伤害性[8]，后者局限于需多项联合检测且特异性不高[7，9]，均难以满足临床需求。尽管手术、化疗技术在不断提高，但是抗肿瘤药物疗效有限，乳腺癌患者预后效果不佳，尤其是晚期复发和转移普遍。因此，寻找乳腺癌细胞早期代谢生物标志物，进行安全灵敏的早期诊断，对于乳腺癌诊疗具有重要意义[10]。
作为继基因组学、转录组学、蛋白质组学的后起之秀，代谢组学以研究不同病理生理或基因突变条件下对机体内源性小分子化合物代谢变化为核心[11]。内源性小分子化合物是基因和蛋白质的下游产物，从分子生物层面实时动态地反映上游基因及外部因素对机体功能的影响[12]。代谢组学采用以高灵敏度、高通量为特征的现代仪器分析技术方法，对机体的内源性小分子化合物进行动态分析[13]。伴随乳腺癌发展，患者机体内与氨基酸、糖类、脂质等代谢有关的小分子代谢物会发生异常变化。利用代谢组学方法，将改变的内源性代谢物作为生物标志物，在此基础上寻找相关代谢途径，合理推测乳腺癌的发病机制，揭示生物标志物与乳腺癌发生发展间的关联，最终帮助乳腺癌的临床诊疗。本文主要综述代谢组学在乳腺癌早期诊断、药理研究与药效评估、疾病进程监测以及预后评估的研究进展。
1. 代谢组学概述
代谢组学以相对分子质量<1000的内源性代谢物为研究对象，研究样本包括血浆、尿液、唾液、脑脊液、细胞以及组织提取液等[14-16]，其中，血液和尿液最为常见[17]，研究思路为收集生物样品、样品分离、检测鉴定、分析数据、建立模型、获取细胞活动终产物信息，整个过程综合分析优势明显。按照研究目的分类，非靶向代谢组学和靶向代谢组学是两种常见策略[18]，前者进行轮廓分析，旨在获得较多的生物体内源性代谢物[12]，后者通过靶向分析，希望获得特定的内源性代谢物[19]。
代谢组学目前主流的仪器分析方法为核磁共振法(NMR)和质谱（MS）联用技术，后者主要包括液相色谱-质谱联用法(LC-MS)、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)[20]，以上分析技术各有其特点。NMR可获取大量的物质结构信息，所得样品分析无偏向、无损伤但灵敏度较低[21]。MS通过有损的离子化分析，提供物质分子量及结构信息，灵敏度更高、扫描速度快[22]，常与色谱在线联用以实现分离分析功能。GC-MS灵敏度高但不适用于热稳定性差的样品的分析，LC-MS则克服了GC-MS的劣势，可分析难挥发、热不稳定物质，分离选择性好、效率高，分析时间也随超高液相色谱-质谱联用法（UPLC-MS）的推广得到进一步缩短，因此LC-MS实际应用范围更广[19，23]。近年来质谱成像（MSI）技术发展迅速，随之空间代谢组学作为代谢组学新的补充诞生，解决了传统代谢组学研究代谢物在组织中的空间信息缺失问题[24-26]。
代谢组学的数据分析步骤为数据预处理、数据归一化和数据统计，即通过数据的过滤、补齐、归一化等去除仪器或生物偏差后，利用统计方法处理代谢组数据，其中，统计方法是从高维复杂的数据中提取出有效信息的关键。统计方法按照变量的多少分为单变量统计方法和多变量统计方法。常用的单变量统计方法有t检验、非参数检验、方差分析，主要用于实验-对照类研究中寻找两组间的差异代谢物[27]。多变量分析方法有传统算法和机器算法两类，常用的传统算法有偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）[28]及正交偏最小二乘法-判别分析（OPLS-DA)、主成分分析（PAC），以上又称为模式识别方法，适用于构建预测模型[29]。机器算法应用日益广泛[30]，目前常用的有随机森林（RF）[31]、支持向量机(SVM)[32]、神经网络(ANNs)[33]等。经以上手段获取具有统计学意义的数据，再与多种生化及代谢的数据库对比，继而对所得物质筛选鉴定，最终寻找到潜在的代谢标志物。
2. 代谢组学在乳腺癌中的应用
2.1 代谢组学在乳腺癌早期诊断中的应用
Catarina等[34]采用核磁共振氢谱（1H-NMR）分析了40位BC患者和38位对照（CTL）健康志愿者尿液代谢谱，采用K-S非参数检验和t检验及OPLS-DA等模式识别方法，发现BC患者肌酸、甘氨酸、丝氨酸、二甲胺、三甲胺N-氧化物、α-羟基异丁酸酯、甘露醇、谷氨酰胺等代谢物表现出高敏感性和特异性，代谢途径分析表明，差异代谢物出现可能与BC患者甘氨酸、谷氨酸、丁酸、糖酵解、TCA循环、牛磺酸和丙酮酸代谢途径遭到破坏有关。获得的差异代谢物具有作为生物标志物的潜力，可将BC患者与CTL区分，应用于早期诊断。
约1/4乳腺癌细胞都是三阴性乳腺癌细胞（TNBC），其特点是易转移浸润且复发率高[16]。Fang等[35]基于早期发现的40种氨基酸目标化合物，使用亲水作用色谱法-串联质谱（HILIC-MS/MS），对TNBC、非TNBC及正常的乳腺上皮细胞36种细胞内和34种细胞外小分子物质进行代谢组学分析。运用Mann–Whitney U检验或Kruskal–Wallis检验及OPLS-DA模式识别方法研究，发现与正常细胞相比，两种乳腺癌细胞氨基酸代谢库均明显扩大；与非TNBC相比，TNBC细胞内谷氨酸、β-丙氨酸、天冬氨酸、谷胱甘肽、N-乙酰丝氨酸和N-乙酰甲硫氨酸代谢明显增加(变化倍数>2，P<0.01, VIP>1)，TNBC对细胞外谷氨酰胺、丝氨酸、β-丙氨酸和赖氨酸摄取显著增加，对谷氨酸和L-半胱氨酸-谷胱甘肽排泄升高(P<0.01，VIP>1)。研究结果表明，TNBC细胞具有独特的氨基酸代谢特征，对其量化分析可为TNBC患者提供更多新的早期治疗目标靶点。
Daniele等[36]使用液相色谱-四级杆飞行时间质谱(LC-Q-TOF/MS），对23名BC患者和35名口腔健康妇女唾液进行非靶向代谢组学分析，使用t检验、卡方检验等单因素统计方法，对比METLIN数据库，鉴定出乳腺癌组中有31种化合物上调（P<0.05），其中，患者与健康人群相比，发现7种寡肽（H-Arg-Arg-Ser-OH，H-His-Lys-(Ala-Ser)-OH or (Gly-Thr)-OH，H-Ala-Lys-Phe-Trp-OH or H-Gly-Lys-Thr-Ser-OH or H-Arg-Arg-Ser-Ser-OH，H-Phe-Ile-Gln-Arg-OH，H-Glu-Phe-Gln-Arg-OH or H-Ile-Lys-Gln-Trp-OH，H-Phe-Lys-Lys-Trp-OH or H-Phe-Gln-Arg-Tyr-OH，H-Phe-Phe-Gln-Trp-OH）和6种甘油磷脂（PG14∶2、PA32∶1、PS28∶0、PS40∶6、PI31∶1、PI38∶7）表达上调，表现出明显的代谢差异，说明唾液代谢物有望区分乳腺癌患者和健康人群，适用于早期诊断。
依据不同亚型乳腺癌患者的代谢物差异性可以用于乳腺癌诊断甚至个性化治疗。Leticia等[37]采集了4种常见LA型、LB型、HER2+型和TN型乳腺癌患者和健康对照组的血浆样本，利用非靶向超高液相色谱-高分辨质谱（HPLC-HRMS）代谢组学方法进行分析，通过单变量非参数Wilcoxon秩和检验区分乳腺癌患者和健康受试者的数据差异，多变量PAC和PLS-DA评价统计模型质量，初步确定了4种乳腺癌分子亚型中变化显著的代谢物：LA，TN和HER2分子亚型患者血浆中L-色氨酸浓度显著降低，可能与L-色氨酸代谢激活芳烃受体帮助癌细胞免疫逃逸有关[38]；4种亚型乳腺癌患者磷酸乙醇胺、磷脂血浆浓度降低，提示乳腺癌中脂质代谢差异具有重要意义。上述代谢组学数据表明，色氨酸和部分脂质具有作为乳腺癌诊断的生物标志物潜力，有望推动乳腺癌患者血浆诊断和个性化治疗的发展。
基于以上研究，笔者对代谢组学在乳腺癌早期诊断中发现部分特征代谢物的应用进行归纳总结，见表1。
表 1 代谢组学在乳腺癌早期诊断中发现的特征代谢物作者 样本来源 技术方法 统计学方法 特征代谢物 Catarina等 尿液 1H-NMR K-S非参数检验和t检验与PAC,PLS-DA和OPLS-DA 肌酸、甘氨酸、丝氨酸、二甲胺、三甲胺N-氧化物、
α-羟基异丁酸酯、甘露醇、谷氨酰胺等Fang等 TNBC、非TNBC及正常的乳腺上皮细胞 HILIC-MS/MS Mann-Whitney U检验或Kruskal-Wallis检验与OPLS-DA 胞内：谷氨酸、β-丙氨酸、天冬氨酸、谷胱甘肽、
N-乙酰丝氨酸、N-乙酰甲硫氨酸
胞外：谷氨酰胺、丝氨酸、β-丙氨酸、赖氨酸谷氨酸、
L-半胱氨酸-谷胱甘肽Daniele等 唾液 UPLC-Q-TOF-MS t检验、卡方检验等 7种寡肽和6种甘油磷脂 Leticia等 血浆 HPLC-HRMS 非参数Wilcoxon秩和检验、PAC、PLS-DA 色氨酸、磷酸乙醇胺、磷脂 综上所述，基于代谢组学，针对不同乳腺癌患者所能提供的研究样品，采用合适的仪器、数据分析方法获取差异显著的内源性小分子代谢物信息，有效减小检查手段对乳腺癌患者造成的机体损伤，并丰富乳腺癌早期诊断方法，使代谢组学成为乳腺癌早期诊断的有力辅助工具。
2.2 代谢组学在乳腺癌药理研究和药效评价中的应用
癌细胞无限增殖需要大量的能量和物质基础。癌细胞具有特殊的代谢方式，即在有氧条件下倾向于糖酵解而不是三羧酸循环来产生能量[39]，这种新陈代谢重编程称为Warburg效应[40]。一方面，糖酵解中间产物可以合成肿瘤细胞生长所需蛋白质和脂质等生物大分子[41]，同时线粒体损伤可限制丙酮酸进入，使更多丙酮酸在胞质内通过无氧氧化释放能量[42]。另一方面，癌细胞可持续摄取营养物质[43]以及通过加强糖异生途径弥补Warburg效应缺陷。基于癌细胞特殊的代谢重编程，通过药物代谢组学分析，监测机体用药后内源小分子代谢物变化有利于乳腺癌药理研究和药效评估。
Ghanem等[44]对经抗坏血酸处理的管腔和基底样乳腺癌细胞，进行了代谢组学分析，结合细胞存活率数据，发现高剂量抗坏血酸使得乳腺癌细胞糖酵解过程中磷酸丙糖途径（PPP）被严重破坏，ATP水平下降，代谢物重新定向积累为脂质小滴，以及磷酸戊糖途径中代谢物和酶活性增加；细胞死亡依赖于抗坏血酸诱导的氧化应激和ROS积累、DNA损伤以及细胞内辅助因子(包括NAD+/NADH)耗竭效应。综上表明，高剂量抗坏血酸通过诱发乳腺癌细胞“氧化还原危机和能量灾难”发挥细胞毒作用。
Arminan等[45]通过NMR技术检测及主成分分析方法分析处理数据，以评估在N-（2-羟丙基）甲基丙烯酰胺-阿霉素共聚物（HPMA-Dox）影响下体外细胞培养模型和体内原位乳腺癌模型的精准抗癌效果，并结合蛋白质表达和流式细胞技术，研究了给药前后原位乳腺癌患者内源性小分子化合物相关生化改变，发现与游离Dox给药相比，用HPMA-Dox进行治疗后，乳腺癌细胞凋亡增加，糖酵解减弱，磷脂水平降低，且HPMA-Dox在体内模型的血液循环时间增加，同时肿瘤储积高、心脏储积低，说明HPMA-Dox药代动力学加强、组织分布得以优化。提示HPMA-Dox可作为一种更精确的抗癌药物模式用于乳腺癌临床治疗。
Panis等[14]将120名单侧乳腺浸润性癌患者随机分为未经化疗组(CA组，n=50)、单剂量短期紫杉醇静脉滴注组(PTX组，n=30)、心脏剖面健康组(CTR组，n=40)，采用LC-MS对其血浆样品进行分析后发现，与CA组乳腺癌患者相比，单剂量短期紫杉醇静脉滴注可使患者血浆高密度脂蛋白水平显著降低，过氧化氢水平升高；与CTR组相比，PTX组患者C反应蛋白和肌酸激酶分数明显升高。以上表明单剂量短期紫杉醇静脉滴注就足以引起脂质代谢显著改变，可能导致毒性累积效应，进一步增加乳腺癌患者心脏病发生风险。可见，代谢组学可参与化疗药物给药优化方案研究，提高药物抗癌效果。
左旋肉碱、酰基肉碱和相关酶是癌症代谢网络中的重要介质。以往研究中LC-MS对乳腺癌中左旋肉碱、酰基肉碱的研究都是均质组织分析，缺乏异质性癌症组织中肉碱的空间分布差异[46]。Sun等[47]利用MSI对异种移植小鼠模型和人类癌组织样本及正常组织中的17种肉碱进行成像并开发了高空间分辨率基质辅助激光解吸电离-质谱成像（MALDI-MSI）方法，发现由170个癌症样本和128个正常样本组成的肉碱谱模型能准确区分乳腺癌，L-肉碱和短链酰基肉碱在人类乳腺癌和异种移植小鼠模型中都有显著改变，乳腺癌中由肉碱系统介导的β氧化代谢途径改变，并且首次发现代谢酶CPT2和CRAT在乳腺癌组织中差异表达。证明肉碱代谢在乳腺癌的代谢物和酶水平上都被重新编程。
2.3 代谢组学在乳腺癌疾病进程监测及预后评估中的应用
心理神经病症(PN)是指许多乳腺癌患者在化疗期间及化疗之后出现疼痛、疲劳和抑郁症状。Debra等[48]使用液相色谱高分辨率质谱法对19位早期乳腺癌女性化疗前后血清样本分别进行非靶向和靶向代谢组学分析，非靶向分析发现化疗后乳腺癌患者乙酰-L-丙氨酸和硫酸吲哚酚浓度升高，5-氧代-L-脯氨酸浓度降低；色氨酸途径靶向分析表明尿氨酸水平、犬尿氨酸/色氨酸水平升高。t检验和Pearson相关系数进一步揭示上述差异代谢物与PN症状显著相关，促进了早期乳腺癌女性PN症状发展程度生物学机制研究。
研究表明，患者他莫昔芬体内代谢物因多昔芬浓度与雌激素受体α(ERα)阳性乳腺癌复发有关[49]，同时他莫昔芬本身和其他代谢物也表现出抗雌激素抗肿瘤活性[50]。Vries等[50]用细胞增殖法测定他莫昔芬、(Z)-因多昔芬、(Z)-4-羟基他莫昔芬、N-去甲基他莫昔芬抗刺激素活性，建立抗雌激素活性评分模型(AAS)，采用Cox回归方法研究AAS与复发的关系，证明因多昔芬浓度可作为他莫昔芬和代谢物抗雌激素作用的代替，与乳腺癌复发显著相关。
Kamil等[51]用LC-MS/MS对小鼠原位接种4T1转移性乳腺癌细胞进行血浆代谢组学分析和脂质组学分析，建立PLS-DA模型。结果显示，荷癌小鼠癌细胞早期转移表现为L-精氨酸代谢减弱，精氨酸酶和多胺合成增强；晚期转移表现为精氨酸代谢途径改变，不对称二甲基精氨酸血浆浓度升高，能量代谢重新编程为糖酵解，戊糖磷酸途径加速以及三羧酸循环速率降低，脂质分布模式改变，包括总磷脂酰胆碱减少，与二酯结合的磷脂分数减少以及溶血磷脂增加，以上代谢变化在一定程度上表征了癌症转移进展。
目前，OncotypeDX 21基因表达检测技术常用来评估乳腺癌的复发以指导乳腺癌治疗，但在临床的不确定性和基因组不一致的情况下，许多早期乳腺癌的患者仍然会受到过度治疗[52-54]。McCartney等[55]利用1H-NMR分析了87例内分泌受体阳性、HER2阴性早期乳腺癌（eBC）患者血清，使用RF建立eBC患者复发风险的统计模型。最终根据代谢组学特征进一步细分复发风险，并有效区分了每个Oncotype风险分类：在7例复发中代谢组学分析准确预测了其中的6例，1例复发发生在低风险组，3例发生在中风险组，3例发生在高风险组，成功建立了一种通过血清代谢组学分析进一步完善OncotypeDX基因检测风险评分的方法。
3. 总结与展望
乳腺癌在全球发病率日益上升，长期困扰广大女性健康，成为全球医疗卫生领域研究焦点[56]。目前，乳腺癌的早期诊断、药物开发应用以及预后测评等方面还需攻克众多难关，迫切需要新的研究技术的支持。代谢组学以高通量、高灵敏度为特征的技术在乳腺癌领域应用日趋广泛，为乳腺癌潜在代谢标志物的筛选，药物靶点发现、药物潜在作用机制等提供新思路[11]。与其他研究方法相比，代谢组学具有无创取样、研究对象相对简单、检测工作量较小、可实现实时监测、全面综合分析等明显优势。同时，代谢组学作为一门新兴组学，虽然已取得部分进展，但本身发展仍处于探索阶段，应用于临床实践还有所不足：代谢组学研究具有数据维度高的特点，采集与处理过程中可能存在信息丢失、低含量差异代谢物可能被掩盖的问题；数据库不够完善，目前大量未知代谢物的结构鉴定和细胞功能研究困难，对已鉴定出产物的变化机制研究大多仍不明确难以直接指导临床；联用技术操作和数据分析处理的综合性专业人才储备不足等。在精准医疗浪潮推动下，进一步完善代谢组学研究的标准化流程后，利用代谢组学与基因组学、转录组学、蛋白组学以及微生物菌群学[57]对乳腺癌进行多学科技术互补、大数据综合分析，将有利于乳腺癌的早期诊断、发病机制研究以及疾病预后相关诊疗方案的系统优化，为乳腺癌个性化靶向治疗提供更合理的科学指导。
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