转录组学（transcriptomics）是功能基因组学研究的重要组成部分，是一门在整体水平上研究细胞中所有基因转录及其转录调控规律的学科，其目的在于提供全部基因的表达调节系统和全部蛋白质的功能、相互作用等信息。融合了物理学、生物学、计算机等多项科学技术，具有高效、快捷、并行处理及分析自动化等特点，已经广泛用于微生物学、医学、农学、药学等诸多领域。

药源性肝损伤（drug-induced liver injury，DILI）是药物研发失败、使用受限甚至退市的主要原因之一，也是引发肝病的重要原因之一。在FDA批准上市的药物中，80%以上的黑框警告药物属于严重肝损伤药物^[1]。根据目前为止的相关报道，在药物性肝损伤的患者中，中药引起肝损害占了4.8%～32.6%^[2]，越来越引起人们的重视。由于中药的复杂性，其相对于化学药所引发的肝脏毒性作用机制更为复杂，可能涉及的肝毒性作用机制主要涉及到肝细胞的直接损伤、氧化损伤和代谢损伤等。这些机制的研究通常都是以动物模型为基础，以生化指标和组织病理结果为毒性检测终点，对于化学药或其他化合物来说，生化指标和组织病理学终点的检查，基本能够很好地揭示其毒性作用机制，但由于中药本身的复杂性、毒性的发生时间相对较长和临床使用剂量相对较小、指标灵敏性相对较低等原因，对于中药肝脏毒性作用机制的研究，有必要采用更加灵敏和特异性更强的分析技术。

与常规生化指标和组织病理学毒性终点相比，基因的改变更为灵敏和直接，经过近20年的发展，检测基因改变的技术如转录组学已经获得快速的发展，在毒理作用机制方面已经获得了很好的应用。转录组学技术能从cDNA文库中筛选新功能基因，能更直接得到功能基因的信息，从而获得药物毒性作用信息。其作为一种应用潜力广阔的毒性评价和作用机制研究方法，在阐释调控作用机制和筛选合适的早期生物标志物等方面显示了重要的应用价值。现对常见中药的肝毒性以及转录组学技术在中药肝毒性研究中的应用进行简要论述。

近年来，由于中药所致肝损伤事件的报道不断增多，人们对中药肝毒性也有了越来越多的认识和研究，肝损伤是个复杂的生物学过程，造成的原因也是多方面的，无特异性而表现出多样性，作用机制与化学药药源性肝病相似。近年来调查发现，我国三分之一的药源性肝损伤为中药所致^[2]，国内外许多学者对有关中药毒性评价的技术方法与应用研究做了很大努力，希望能为中药毒性的评价方法和技术指导原则提供理论基础，也可为典型有毒中药如雷公藤、黄药子、何首乌、山豆根等的毒性机制研究提供研究示范，推动中药毒性研究的发展，进而推进中药的安全用药。

雷公藤Tripterygium wilfordii Hook. f. 作为我国传统医学中一种常用的中药，具有祛风除湿、消肿止痛、通经活络等功能，其所致的肝毒性居单味中药肝损伤的首位^[3]。其所含生物碱、二萜类及苷类成分既是有效成分又是毒性成分，雷公藤内酯醇（triptolide，TP）是其主要成分，可影响线粒体中的二次β氧化和过氧化反应，或增加NO的释放，介导肝细胞的凋亡^[4]。大鼠ip雷公藤甲素后，肝库普弗细胞表面标志性抗原CD68表达明显上调，血清中肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）水平增加，可能是雷公藤甲素引起急性肝损伤的机制之一。

黄药子Dioscorea bulbifera L. 是薯蓣科薯蓣属植物黄独的块茎，为常用中药材，具有抗肿瘤、抗炎、抗病毒和抗甲状腺肿等药理作用^[5]。其肝毒性成分主要是以黄毒素B为代表的二萜内酯类，引起线粒体氧化损伤，抑制肝脏抗氧化酶和药物代谢酶活性。有研究表明，黄药子能使谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferase，GST）和透明质酸酶（hyaluronidase，Hyase）基因显著上调，而显著下调与蛋白质、核酸合成相关基因的表达，说明在给药早期激发肝脏解毒应急反应，中毒后期发生肝纤维化和肝硬化。在配伍方面，当归与黄药子配伍可拮抗肝细胞内grp78和bad基因表达上调，并可防治停药后肝纤维化的发生^[6]。

临床报道何首乌Polygonum multiflorum Thunb.有一定肝毒性，症状类似急性肝炎^[7]，其生品比制品毒性更大，而且醇提取物比水提物的毒性大。何首乌肝毒性成分集中在亲脂部位，大黄素表现较强的诱导肝细胞凋亡的特性，是核转录因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信号途径的抑制因子，而大黄酸具有清除羟自由基的作用，且可能集中于醇提物部位。研究发现何首乌肝损伤作用不仅与肿瘤坏死因子和肝细胞凋亡有关，而且与脂质过氧化和遗传性肝脏P450代谢酶缺陷有关^[8]，与CCl₄所致的细胞膜脂质过氧化有所不同^[9]。这对长期服用何首乌所致的肝毒性进行合理检测，加强何首乌炮制减毒的标准研究有重要的意义。

山豆根为豆科植物越南槐Sophora tonkinensis Gagnep. 的干燥根及根茎，分离得到生物碱类成分有20多种，以苦参碱为主，其对人胰腺癌、肝癌、肺癌、恶性黑色素瘤等多种癌细胞株均有抑制和杀伤作用^[10]。虽然山豆根有保肝作用，但是在一定情况下又具有肝毒性、神经毒性等多种不良反应，严重阻碍了其临床疗效的发挥和应用。基因检测结果显示，肝组织中9-顺式视黄酸类X（RXR）明显增多，通过过氧化酶体增殖物激活型受体（PPARs）信号通路引起下游LPL和CYP7A1基因表达的上调，从而引发脂质代谢紊乱，造成肝损伤。

随着科学技术的不断发展，很多学者开展了转录组学技术在药物性肝损伤方面的研究，如逆转录-聚合酶链反应（reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR）技术对基因（细胞因子、生长因子、转录因子等）表达进行定量检测，进而阐明基因免疫致病途径和调控机制，这在分子生物学领域是个较大的突破^[11]，在临床应用中可以做到绝对定量，在科研中可以做到相对定量，所取得的结果更为可靠^[12]。基因芯片（gene chip）是毒理学研究的一个理想技术平台，是近年来发展的新分子生物学研究工具，它的主要特点是高通量、微型化和自动化，广泛应用于筛选差异基因表达谱研究^[13]。已有的环境毒理芯片及人肝脏表达谱芯片的研究成果，对开展中药肝脏细胞毒性研究具有现实与直接的指导作用，其研究所使用的基本硬件miRNA芯片技术能筛选出一组与病症相关的基因或蛋白质作为药物作用的靶点，在基因、蛋白质等分子水平阐明中药的作用机制^[14]，而且也能为中药肝毒性的早期生物标志物的研究及肝毒性的早期监测提供新的思路与方法。

目前国际上认可的临床前安全性评价技术指导原则中，有关肝毒性的评价由于灵敏度、稳定性和特异性较差而不能为其提供早期信息，因此早期生物标志物的发现对于肝毒性的早期预警尤为重要。随着分子生物学技术的发展，国内外采用具有较高一致率和高效性的转录组学技术，能对各时间点差异表达的靶基因预测并进行大规模、单样本、二阶段的精确定量验证，寻找可用于疾病生物剂量估算的分子标志物。研究表明人类总共有一千多个miRNA参与了中药有效成分对肿瘤的调控^[15]，其中微小RNA（miRNA- 122a、miRNA-199等）、癌相关特异蛋白（sGPC-3、HS-AFP、HS-GGT、GP-73等）和癌相关通路关键信号分子（IGF-II、TGF-β1、TNF-α、NF-κB等）都是诊断肝癌相关的标志物^[16]，为机体的生理或病理状况提供重要信息，目前寻找和发现有价值的生物标志物已经成为一个重要的研究热点。

苏钰文等^[17]通过提取血清miRNA和qRT-PCR方法检测，对19种来自不同产地的中药进行了研究，发现了在血清miRNA-122的时间相关性和剂量相关性分析中，与血清丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）相比，血清miRNA-122与肝脏组织病理学改变具有良好的相关性和高敏感性，表现为更早期和更大幅度地显著升高，说明其可作为中药肝损伤的新型候选诊断标志物^[18]，为中药肝脏毒性的临床前安全性评价提供新的参考。研究发现黄药子和阳性药对乙酰氨基酚均可以引起肝脏组织miRNA表达谱的变化，对miRNA表达谱进行聚类分析可以发现黄药子和阳性药对乙酰氨基酚均可引起其特异性的miRNA变化，且可以和正常对照组的miRNA表达谱区分开来，对血清miRNA的qRT-PCR检测，发现血清miRNA-122可以作为黄药子所引起的药源性肝损伤的潜在生物标志物^[19]。这都说明qRT-PCR是目前检测血清的主要方法，该方法快速、便捷，精确度和灵敏度可满足临床需求。

盛云华等^[20]在山豆根致肝损伤模型中，取两组大鼠给药时间不同的外周血miRNA芯片，检测出差异表达基因，并对共有差异表达miRNA进行靶基因预测和Pathway分析，发现差异表达miRNA能调控与肝脏密切相关的Wnt/β-catenin信号通路和T细胞受体信号通路；对时效高峰的miRNA- 291a-5p进行RT-PCR验证显示其可作为诊断山豆根致肝损伤早期生物标志物之一。这说明了转录组学技术可用于发现药物致肝损伤的早期生物标志物，为中药肝毒性的早期生物标志物的研究及肝毒性的早期监测提供新的思路和方法。

近年来，随着组学技术研究的不断深入，其中转录组学为肝毒性生物标志物的研究提供了新的技术手段，为肝细胞恶性转化相关分子标志的发现以及肝癌相关信号通路的阐明，动态监测肝细胞恶性转化和探讨肝癌的发生机制，肝癌的诊断、复发监测和治疗带来新的契机^[21]。例如，目前国内外研究比较热门的外周循环血中的miRNA，具有良好的稳定性及高度的组织器官特异性，通过转录组学技术表达谱的变化特性来筛选出新的具有更高专属性和灵敏度的肝毒性基因组学生物标记物具有重要的价值，有望成为替代传统酶学标志物的新型肝毒性生物标志物^[22]。

现代药理学研究已明确，药物作用都有其靶基因，靶基因也是中药作用的最本质的指标。转录组学是功能基因组学中重要的组成部分，是率先发展起来的。利用转录组学技术开展中药的肝脏毒性评价研究，不仅可以初步判断毒性大小、毒性靶标，还可以通过同时测定药物引起的基因表达谱的改变及特定基因的变化情况，在短时间内检测出药物对肝脏的影响和推测出药物产生效用的机制。在肝损伤不同发病阶段相关代谢酶、氧化因子、免疫基因和凋亡因子等靶基因的分离鉴定及其转录调控机制研究，以及各阶段基因转录谱和转录调控网络的构建，是转录组学研究极富竞争性的领域。现已发现越来越多的中药具有潜在的肝毒性，并涉及许多不同的肝损伤机制，细胞色素P450（CYP450）酶系的生物活性、免疫功能异常反应、肝细胞凋亡及脂质过氧化等均参与中药致肝损伤的发病机制。

要了解药物致肝损伤的机制，首先需了解药物在肝中的代谢特点，在生物体内CYP450家族成员是主要的I相药物代谢酶，具有多基因型和遗传多态性^[23]。CYP450依赖性生物活化是一种重要的肝毒性机制，但其与CYP基因多态性关系还不是很明确，随着基因分型技术的发展，CYP基因多态性研究取得很大进步。

CYP3A是一种重要的CYP450酶系，其在肝脏和肠道中的量最丰富，CYP3A约占成年人肝脏CYP450酶总量的25%，临床中约有60%的药物经CYP3A催化代谢，CYP3A也能催化许多内源性物质的代谢，如睾酮和可的松的6β-羟化代谢。Han等^[24]通过转录组学的方法，对大鼠ig TP和TP＋甘草次酸（glycyrrhetic acid，GA），采用RT-qPCR技术，发现CYP3A1的mRNA表达水平显著上调；提高了CYP3A对睾酮6β-羟化反应活性，表明TP诱导CYP3A活性增加可能是TP在肝脏清除加快的重要原因，合用GA可促进TP的肝清除从而其降低肝毒性，验证了TP和GA与CYP3A底物药物共用时，可能发生药物的相互作用。

Chen等^[25]应用高密度cDNA谱片技术找出差异表达基因，发现黄药子给药后诱导CYP2A/ CYP3A基因表达上调，肝病诊断的敏感指标GST仅在给药组显著上调，说明黄药子对肝脏CYP有明显的诱导作用，后期使得毒物积累而损伤肝脏。

综合以上药物性肝损伤在CYP遗传因素方面的机制研究结果，发现部分药物导致的肝损伤发生机制与CYP基因多态性相关。因此开展CYP基因多态性研究，不仅为科学指导临床个性化用药或合理的联合用药，以降低药物性肝损伤的几率，也为研究药物性肝损伤机制提供理论思路与指导方向。

免疫性肝损伤是疾病发生的重要步骤，它决定了疾病的转归或发生发展，免疫因子在体内的基因表达调控是研究的关键。其中微球体家族（MAPEG）成员谷胱甘肽S转移酶1（gultathione S transferases，mGST1）、谷胱甘肽S转移酶2（mGST2）、谷胱甘肽S转移酶3（mGST3）、白三烯C4合成酶（leukotriene C4 synthase，LTC4S）、5-脂氧酶激活蛋白（5-lipoxygenase activating protein，FLAP）和前列腺素E合成酶（prostaglandin E synthase-1，mPGES）作为体内重要的自体活性物质和脂类介质，在调节肝脏生理和病理过程中起着重要作用，因此，从免疫性肝损伤出发，应用组学技术对其研究可为临床寻找有效、可靠的肝病治疗方法提供实验依据。

刀豆蛋白A（concanavalin A，ConA）是从大刀豆中提取出来的一种植物血凝素，奇罗杨^[26]采用RT-PCR对ConA诱导雄性小鼠肝损伤进行研究，发现注射ConA后LTC4S、mGST₂、mGST₃的表达明显上调，而mPGES并无明显的改变，其结果与Western blotting法得出的结果一致，说明涉及的细胞因子（NO、TNF-α等）和MAPEG家族调控与其肝毒性有关，表明其所致肝毒性机制与免疫性损伤有关。李敏等^[27]通过ConA诱导的雄性小鼠肝损伤模型，RT-PCR法检测肝脏细胞RNA，发现其主要通过结合NK-1R，参与了小鼠免疫性肝炎的发生和发展，进一步扩大和加重炎症反应，为认识肝脏炎症以及肝炎的防治提供新的思路。

药物引起的免疫介导性肝损伤一般具有特异质性，相对较少，但往往较为严重。药物在肝内代谢过程中产生的反应性中间产物在免疫介导的药物性肝损伤发病过程中发挥重要作用，有研究表明，T细胞介导肝炎、肝癌及骨桥蛋白在炎症性肝病（如酒精和非酒精性脂肪肝）中起着重要作用^[28]。

细胞凋亡是多细胞生物共有的程序性自动死亡现象，也是毒物导致细胞损伤的常见机制之一，在肝细胞损伤中发挥重要的作用。其中线粒体与细胞凋亡有着密不可分的关系，作为第2信使的Ca²⁺、细胞色素C（cytochrome C，Cyt-C）、B淋巴细胞瘤-2基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase）家族等通过影响线粒体信号通路转导而影响细胞凋亡。

柴智等^{[29, 30]}在逍遥散通过影响CYP450酶系对雷公藤致肝损伤的保护实验中，采用RT-PCR检测肝组织，发现逍遥散能通过诱导CYP450酶而上调抗调亡基因bcl-2 mRNA水平，下调促调亡基因bax、caspase-3 mRNA水平，引起线粒体膜电位水平下降，Cyt-C释放增加，进而抑制雷公藤致肝细胞过度调亡而引发的肝毒性。

陈勇等^[31]应用高密度cDNA谱片技术研究了黄药子给药后对小鼠肝脏基因表达谱的影响，通过实验发现共同差异表达基因主要参与了肝细胞凋亡、蛋白质折叠与泛素化等生物过程；说明黄药子使肝细胞核酸与蛋白质合成受阻，还可能抑制了肝细胞的自我修复与再生能力，这对肝毒性机制研究具有十分重要的意义^[32]。

值得注意的是，线粒体在细胞凋亡过程中起着枢纽作用，其膜内外电位差和通透性发生改变，导致细胞凋亡。细胞增殖和凋亡水平与细胞周期调控息息相关，如细胞周期蛋白、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子（p53、p21、p19）^[33]等靶基因都参与肝毒性。

生理情况下，机体在生成自由基的同时活性氧清除体系也在消除自由基，维持体内氧自由基的相对平衡，当二者不平衡时，细胞膜受到氧自由基攻击，发生脂质过氧化反应，最终加重组织细胞的损伤。氧化损伤机制是中药致肝毒性损伤的第一大机制，也是引起肝损伤的主要机制^[34]。其中丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）等相关指标在中药肝毒性损伤机制中的作用、生物学意义与肝毒性的相关程度的分析还不是很明确，为进一步明确这种关系，可通过转录组学技术进行研究，为制定早期临床预警方案和诊疗措施奠定基础。

夏启松等^[35]通过cDNA微阵列技术研究千里光对小鼠肝毒性作用机制，在给药早期CYP3A表达显著上调，给药后期山梨醇脱氢酶基因表达下调，导致蛋白质变性，表明千里光可抑制小鼠肝细胞DNA转录以及蛋白质合成相关酶的活性；GSH-Px基因差异表达下调，同时丙酮酸激酶（ATP）和烯醇化酶（NSE）基因差异表达均显著上调，表明千里光给药后期小鼠肝细胞有癌变趋势，提示千里光可引起脂质过氧化反应从而导致肝毒性。

Kiela等^[36]在研究印度乳香提取物治疗结肠炎的实验中，用基因芯片技术分析肝脏基因的表达谱时发现，与脂质代谢有关的大量基因表达失调，表明高剂量给药时，该药具有肝毒性。证明该技术是中药毒性快速筛选及其机制研究的一种有力手段。

中药引起的肝毒性是一个复杂的生物学过程，是其中多个成分共同作用的结果。近年来各种组学技术已经逐步运用到中医药研究中，并取得了积极进展。其中转录组学多用于毒理学、药物作用机制和新药研发、疾病诊断等方面，运用转录组学技术研究中药肝毒性的转录组信息，系统了解药物毒性的基因表达调控的规律，构建基因调控网络，已经成为当前生物医学领域备受关注的热点问题。它能够从整体到细胞，甚至是蛋白质与基因水平进行较为全面的评价，从而可以快速准确地发现中药毒性物质，筛选潜在的生物标记物并进行毒靶研究。但是目前预测中药肝毒性的毒理转录组学数据库还处于建立完善阶段，转录组学技术用于评价的研究较少，使用一种或者少数几种方法很难满足研究的要求，所以技术“整合化”已经成为发展趋势，随着现代科技迅速发展，精密肝切片法、肝细胞及亚细胞模型体外实验法及各种组学技术的联合使得从分子、基因、细胞等多个水平上找出新的生物标记物，阐明中药肝毒性机制成为可能，将会为中药肝毒性研究和研发保护肝脏的药物提供借鉴。