1.3 代谢组学与中药安全性和毒性研究
由于历史、习惯、地域等原因，同一种药材可能来自不同的植物，不同的药材间也存在代用、混用等问题，这为中药的安全性埋下了隐患，但长久以来并未引起足够的重视。在20世纪90年代初出现了在比利时服用含中药广防己的减肥药导致肾功能衰竭的报道[20]，中草药的安全性问题引起了国内外的广泛关注，而且对中草药的声誉造成极大的损害。现在认为引起毒性的主要是马兜铃酸类成分。灌服马兜铃酸大鼠的尿样代谢物发生明显改变，同型半胱氨酸形成和叶酸循环加速，而同型半胱氨酸的再甲基化和花生四烯酸的生物合成减少，这些均与潜在的肾损伤有关[21]。关木通染毒大鼠的尿液中氧化三甲胺、柠檬酸 牛磺酸、肌酐、甜菜碱等代谢物均有不同程度的下降，而醋酸、丙氨酸则显著上升，这些化合物的变化与已报道的肾毒性化合物引起的变化相似[22]。朱砂[23]和雄黄[24]是常用的矿物药，其主要成分分别是HgS和As2S2，利用NMR技术结合PCA、PLSDA可以观察到它们可能对机体能量代谢、氨基酸代谢和肠道菌群产生“扰动”作用，对肝、肾产生一定的毒性作用。
1.4 代谢组学与中药质量控制研究
同一种药材由于生长环境、采收季节及加工方式等的不同，其所含化学成分可能有很大差异。现阶段中药的质量控制主要是对一个或几个指标成分或活性成分进行定性鉴别和定量测定，这种方式的缺点是显而易见的。近年来国家大力推广指纹图谱技术，但应用还不十分广泛。Holmes E[25]和Kooy van der F[26]综述了近年来基于NMR和MS技术的中药质量控制的代谢组学研究，文中详细阐述了各种技术的优缺点、实验方法与步骤，其中的实例可提供一定的参考。对不同生长阶段的青蒿和法呢基焦磷酸合酶过渡表达的转基因青蒿的研究显示：两类植物在5个生长阶段化学成分都有明显的变化，两类植物在花蕾期和开花期成分差别明显，从青蒿酸和二氢青蒿酸转化为青蒿素的转存率在生长期间可能存在制约瓶颈[27]。采自不同地域(气候条件不同)和采用不同加工方式的日本当归(Angelica acutiloba)，首先由经验丰富的药工判断为高、中、低不同的品质，然后利用GCTOF/MS技术结合PCA分析其质量的差异。质量差的当归(采自寒冷地区)果糖和葡萄糖的含量远高于中、高质量的当归，提示温暖的气候有利于当归品质的提升。不同干燥方式的当归质量也有很大的差异[28]。
在长期的用药实践中，中药形成了自己独特的炮制工艺。中药炮制主要的目的一方面是增强或改变药物的性能，另一方面是降低毒性，这必然涉及化学成分的变化。借鉴代谢组学的思路与技术，结合多变量统计分析方法，就可能识别并鉴定炮制过程中发生变化的成分甚至是微量成分。针对生、熟三七(Panax notoginseng)在传统中药中作用的不同，Chan[29]利用UPLCQTOF/MS技术结合PCA对二者化学成分进行了全面综合的研究。文章首先探讨了UPLC技术在化合物保留时间高重现性的优势，对人参皂苷类化合物，负离子扫描模式灵敏度比正离子模式高7～18倍，但正离子模式可以提供更多的结构碎片信息以辅助结构解析。最后，从生、熟三七中分别找到了74和146个标志性化合物用以区分二者，并对其中的部分化合物如Rh4、Rk3进行了结构鉴定。
1.5 代谢组学与中药活性成分代谢产物研究
药物代谢产物的研究主要有体外(主要利用肝细胞、微粒体和重组人细胞色素P450等)和体内(主要利用放射性同位素标记的方法)方法，对于中药这样复杂的体系而言，都存在明显的缺陷。正常动物给药前后其体液成分会发生明显的变化，这种变化来自于两个方面，一方面是药物代谢的产物，另一方面是药物引起的机体内源性成分的变化。利用现代各种高通量、高分辨、高灵敏度的仪器如UPLCQTOF/MS并结合多变量统计分析就可以很容易检测并鉴定这些变化。Plumb[30]首先提出利用代谢组学的方法进行药物代谢产物研究的设想，并利用化学物GSKX(一个处于研发阶段的药物)验证了这种思路的可行性，与放射性同位素标记的方法相比可以得到同样的代谢产物。Chen[31]对以上的设想进行了发展，提出了4种基于代谢组学方法的药物代谢产物研究的方法，并详细论述了其操作方式。基于以上的这些思路，对槟榔碱和槟榔次碱的代谢产物进行了研究，共鉴定槟榔碱代谢产物11个，新的代谢产物N甲基哌啶甲酸来自于碳碳双键的还原反应，新的槟榔次碱的代谢产物是其单酰甘油酯[32]。对槟榔碱1氧化物的研究发现了哺乳动物中新的代谢途径：羧基还原成醛基[33]。
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