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核磁共振代谢组学方法研究雷公藤红素对大鼠糖尿病溃疡促愈合作用机制
胡永胜 , 徐鹏涛 , 叶胜捷 , 施雯宇 , 高红昌 , 卓阳 , 赵良才
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.170323
采用腹腔注射链脲佐菌素结合打孔器皮肤烫伤构建SD大鼠糖尿病溃疡模型,随机分为正常创面生理盐水处理组、糖尿病溃疡模型生理盐水处理组、糖尿病溃疡模型雷公藤红素处理组,溃疡创面持续给药处理14 d,利用基于核磁共振的代谢组学方法研究雷公藤红素处理后大鼠糖尿病溃疡组织代谢特征,并结合形态观察计算溃疡愈合率及组织病理学检测(HE染色、Masson染色)技术研究大鼠糖尿病溃疡的愈合情况,揭示雷公藤红素对大鼠糖尿病溃疡的治疗作用及其机制。研究结果表明,雷公藤红素可诱导大鼠溃疡创面上皮再生化,调节炎性细胞浸润和胶原纤维分布,促进溃疡创面愈合。经偏最小二乘法分析,筛选并鉴定出20种潜在内源性差异代谢物。代谢通路分析表明,雷公藤红素能够显著提高溃疡组织三羧酸循环水平,促进其能量供应,加快蛋白合成,改善线粒体功能和氧化应激水平,加速皮肤组织的自我修复能力,促进糖尿病溃疡的愈合。本研究为雷公藤红素作为治疗糖尿病溃疡新药研究提供了参考。
关键词: 雷公藤红素, 糖尿病溃疡, 核磁共振波谱, 代谢组学
基于代谢组学方法的小儿肺炎易感性研究
林丽丽 , 汪受传 , 杨燕 , 谢彤 , 赵霞 , 任靖 , 李维薇 , 陶嘉磊 , 范嗣立 , 单进军
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.171245
以6个月到6岁肺炎患儿尿液为样本,采用基于气相色谱与质谱联用技术(GC-MS)的代谢组学方法,研究肺炎患儿尿液内源性代谢产物的变化及其易感性的发病机制。收集不同感染次数的肺炎患儿尿液样本,包括正常儿童组29例、单次感染肺炎患儿组35例、多次感染肺炎患儿组31例,分析获得肺炎患儿尿液代谢轮廓;同时对所得数据进行主成分分析(PCA)及偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)等多元统计分析,综合单因素方差分析及倍数(Fold change,FC)变化分析结果,最终筛选并通过Fiehn-Lib等数据库鉴定丝氨酸、组氨酸、脯氨酸、正亮氨酸、谷氨酰胺、硬脂酸、缬氨酸和异亮氨酸、乳糖醛酸等在正常儿童组与肺炎患儿组之间有代谢差异(p value adjusted by FDR < 0.05)且FC>5,吲哚-3-乙酸、肌酸、乙醇胺、甘露糖基甘油酸和果糖在不同感染次数肺炎组之间具有差异性(p value adjusted by FDR < 0.05)。实验结果表明,肺炎患儿易感性体质存在差异性代谢物,这些代谢物主要通过氨基酸及糖代谢对肺炎易感性产生影响。
关键词: 小儿肺炎, 易感性, 代谢组学, 气相色谱-质谱联用
小儿哮喘患者呼出气冷凝液代谢组学研究
姜茗宸 , 汪受传 , 徐珊 , 徐秋月 , 单进军 , 谢彤 , 彭琳秀 , 戴启刚
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.171198
利用气相色谱-质谱联用法(GC-MS/MS)对小儿哮喘患者(Childhood asthma)和健康儿童(Healthy control)的呼出气冷凝液(Exhaled breath condensate,EBC)进行分析,寻找小儿哮喘患者EBC中的潜在标记物,为其发病机制及早期筛查提供科学依据。收集了21例小儿哮喘患者(年龄(8.2±1.6)岁)及17例健康儿童(年龄(8.1±1.3)岁)的EBC样本,采用GC-MS/MS获得化学成分的全扫描数据,通过主成分分析法对两组代谢物进行聚类分析,使用Metaboanalyst 3.0归属涉及的代谢通路。结果表明,小儿哮喘组和正常组EBC代谢图谱能很好地区分,鉴定了8个差异表达物可作为潜在的内源性生物标记物,提示淀粉和蔗糖代谢、赖氨酸降解、氨基糖核苷酸糖代谢、苯丙氨酸代谢可能在小儿哮喘发生发展过程中发挥重要作用。
关键词: 小儿哮喘, 气相色谱-质谱联用, 呼出气冷凝液, 代谢组学
基于核磁共振技术的临床尿毒症的代谢组学研究
王振召 , 魏斌斌 , 陈峥 , 诸宏伟 , 沈桂平 , 冯江华
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.181286
采用核磁共振技术与统计学分析方法,结合尿液的生化指标,进行临床尿毒症尿样的代谢组学研究。结果表明,尿毒症患者和健康对照人群尿样的代谢轮廓存在明显差异,通过核磁共振氢谱鉴定出70种代谢物,其中20种具有显著差异。与健康人群相比,尿毒症患者尿液中2-羟基异丁酸、3-羟基丁酸、丙酮、丁酸、谷氨酸、肌氨酸、肌酐、赖氨酸、NN-二甲基组氨酸、柠檬酸、天冬酰胺、乙醇和乙醇胺的含量明显偏低,而支链氨基酸(包括亮氨酸、缬氨酸、异亮氨酸)、牛磺酸、乳酸、α-葡萄糖和β-葡萄糖的含量明显偏高。这些代谢物涉及氨基酸代谢、能量代谢和脂质代谢中的多条代谢途径,可作为尿毒症代谢影响的潜在的生物标志物,有助于理解尿毒症发病的生化机制。
关键词: 核磁共振, 代谢组学, 尿毒症, 统计学分析, 代谢通路分析
核磁共振代谢组学研究狼毒大戟对大鼠粪便代谢物的影响
王霞 , 徐灿 , 吴秀园 , 孙雯婷 , 王英锋 , 李中峰
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.181775
应用核磁共振(NMR)代谢组学方法研究狼毒大戟根部毒性导致大鼠粪便代谢物的变化。将36只SPF级雄性SD大鼠随机分为3组,给药组大鼠腹腔注射高低两个剂量的狼毒大戟根部醇提物,对照组给予同体积含有3%吐温80的生理盐水。每天给药一次,连续给药15天后停药恢复15天,收集各组大鼠的粪便样品。利用NMR技术检测大鼠粪便中代谢物,对得到的1H-NMR数据进行多元统计分析,获取大鼠粪便中内源性代谢产物的变化规律。通过Student t检验进一步确定具有统计学意义的生物标志物。大鼠粪便中鉴定出35种代谢物,狼毒大戟导致12种代谢物变化显著,其中谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、丙氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、二甲胺、三甲胺、尿嘧啶含量下降,葡萄糖、丁酸含量升高。这些与肠道菌群有关的代谢物变化表明,狼毒大戟毒性导致大鼠的肠道菌群紊乱,进而造成了大鼠体内氨基酸、短链脂肪酸和葡萄糖代谢异常,为进一步揭示狼毒大戟的毒性提供了实验依据。
关键词: 狼毒大戟, 代谢组学, 粪便, 核磁共振
长期砷暴露的大鼠尿液代谢组学研究
王晓飞 , 沈运旺 , 朱珏 , 张博
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.181762
慢性无机砷暴露可引发多种疾病和损害,但其所涉及的生物学过程尚未完全阐明。全球约有超过2亿人面临饮用水砷污染的威胁。本研究以自由饮水的方式对健康大鼠进行无机砷的长期暴露,并对大鼠尿液的代谢组变化进行系统分析。结果表明,长期砷暴露大鼠的尿液代谢组与对照组具有显著区别,且高剂量砷暴露对大鼠尿液代谢组产生的影响更显著。本研究共鉴定出36种差异代谢物,其中14种与氨基酸代谢相关的代谢物发生了显著变化,涉及到色氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、赖氨酸降解、β-丙氨酸代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢; 11种与脂类代谢相关的代谢物,涉及到的代谢通路有鞘脂代谢、脂肪酸代谢;同时发现蛋白质的表达与翻译后修饰也受到干扰。这些生物学过程的改变均可作为砷毒性机理的关键分子事件。
关键词: 砷暴露, 代谢组学, 尿液, 长期暴露, 液相色谱-质谱
超高效液相色谱-线性离子阱/静电场轨道阱质谱联用技术用于胆道闭锁患儿尿液代谢组学研究
李维薇 , 汪受传 , 单进军 , 戴启刚 , 徐珊 , 谢彤 , 林丽丽 , 杜丽娜 , 杨燕
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.181500
利用超高效液相色谱-线性离子阱/静电场轨道阱质谱联用技术(Ultra-high performance liquid chromatography with linear ion trap-orbitrap mass spectrometry,UHPLC-LTQ/Orbitrap-MS)对胆道闭锁患儿(Biliary atresia,BA)和健康婴儿(Normal control,NC)的尿液进行代谢组学分析,筛选胆道闭锁患儿尿液中的潜在生物标志物。收集了32例胆道闭锁患儿及40例健康婴儿的尿液样本,获得尿液样本的代谢轮廓,通过主成分分析法(Principle component analysis,PCA)及正交偏最小二乘法-判别分析(Orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)等多元统计分析,最终筛选并鉴定32种内源性差异代谢物可作为胆道闭锁潜在的生物标记物。涉及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,精氨酸和脯氨酸代谢,D-谷氨酸和D-谷氨酰胺代谢,组氨酸代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢通路紊乱。提示在胆道闭锁过程中伴随广泛的蛋白质代谢紊乱。其中,谷氨酸、L-谷氨酰胺、瓜氨酸、脯氨酸、胍基乙酸、5'-甲硫腺苷、ε-(γ-谷氨酰)-赖氨酸等物质表达差异趋势明显,涉及一系列胆道闭锁相关的病理机制。本研究为了解胆道闭锁的发病机制和早期筛查提供了科学依据。
关键词: 胆道闭锁, 超高效液相色谱-线性离子阱/静电场轨道阱质谱, 代谢组学, 尿液, 生物标志物
基于超高效液相色谱-高分辨质谱联用技术研究冠心病及冠心病合并2型糖尿病患者代谢特征
任繁栋 , 丁筱雪 , 蔡芳 , 任达兵 , 易伦朝 , 张宏
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.191618
采用超高效液相色谱-四极杆-轨道阱质谱联用技术开展冠心病及冠心病合并2型糖尿病患者的血浆代谢组学研究,以探寻冠心病及冠心病合并2型糖尿病患者的代谢特征,为基于代谢组学的临床治疗方案优化奠定基础。本研究鉴定出78种血浆中的内源性代谢物。在代谢物定性与定量分析基础上,结合偏最小二乘-判别分析和变量重要性投影等方法,筛选出20种区分健康人和冠心病患者的潜在特征代谢物、35种区分冠心病及冠心病合并2型糖尿病患者的潜在特征代谢物、37种区分健康人和冠心病合并2型糖尿病的潜在特征代谢物。代谢通路分析结果表明,氨基酸代谢在这两类患者的生理代谢过程中发挥重要作用,而脂肪酸代谢很可能与冠心病合并2型糖尿病相关。
关键词: 冠心病, 冠心病合并2型糖尿病, 超高效液相色谱-高分辨质谱联用技术, 代谢组学, 化学计量学
中性解吸-电喷雾萃取电离质谱直接分析水涝胁迫下烟草的代谢产物
吴栋 , 于腾辉 , 李享 , 崔萌 , 郝影宾 , 刘丽华 , 罗丽萍
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.191376
烟草(Nicotiana tabacum L.)是植物科学研究的模式植物和我国重要的经济作物,水涝胁迫是影响烟草品质和产量的重要胁迫因子之一。本研究采用中性解吸-电喷雾萃取电离质谱(ND-EESI-MS)技术,在无需复杂的预处理的条件下,利用烟草中常见的丝氨酸作为优化离子,对萃取剂种类及流速、电喷雾电压、样品端辅助气压、雾化气压和离子传输管温度等仪器参数进行优化。在最优的条件下,共检出水涝胁迫下烟草中丝氨酸、脯氨酸、谷氨酸、丙氨酰甘氨酸、亮氨酸、天冬酰胺、组氨酸、儿茶酚、麦芽酚、肉桂酸、咖啡酸、阿魏酸、白藜芦醇、山奈酚、槲皮素、绿原酸、烟碱、降烟碱、苯乙醛、柠檬醛、苹果酸和β-大马烯酮共22种代谢产物。在应对水涝胁迫时,烟草中脯氨酸、谷氨酸、丝氨酸和组氨酸等初生代谢产物含量增加,绿原酸、阿魏酸、咖啡酸、儿茶酚、苯乙醛、烟碱和降烟碱等次生代谢产物含量也呈上升趋势。本研究从代谢组学层面上揭示水涝胁迫下烟草代谢产物的变化,为进一步了解烟草响应水涝胁迫提供了理论基础。ND-EESI-MS应用于水涝胁迫下烟草中代谢物检测,具有灵敏度高、检测范围广、可实现高通量快速检测等优点,单个样品的测定时间不超过1 min,为烟草响应水涝胁迫的代谢机理研究提供了新的植物代谢组学技术。
关键词: 中性解吸-电喷雾萃取电离质谱, 烟草, 水涝胁迫, 代谢组学