代谢组学技术在中医药关键科学问题研究中的应用前景分析

代谢组是生物体整体功能状态的"生化表型",具有"终点放大"的特征,这些特质使得代谢组学在中医药系列关键科学问题研究中具有突出优势。中医理论的整体观与"组学"强调的从整体角度研究生物体的功能水平相一致。随着基于核磁、质谱以及化学计量学软件的代谢组学分析技术平台的不断发展,代谢组学已在中医药现代研究中得到了广泛应用,包括中医证候本质、中药作用机制、中药整体药效评价和安全性评价、中药质量控制与中药资源研究等。本文在综述国内中医药领域代谢组学研究进展的基础上,对其应用前景和存在问题进行了扼要评析。

代谢组学分析技术平台和数据处理的新进展

分析技术和生物计量学促进了代谢组学的飞速发展。代谢组学快速、灵敏、可定量、非侵入性以及系统性的特点,使其在新药研发、药物毒性筛选、疾病诊断等领域显示出广阔的前景。本文综述了代谢组学研究中的某些关键问题:样品处理方法,分析技术和数据处理的方法和原则,代谢组动态变化、生物标记物的鉴定和代谢途径的检索近年来的进展。评价了各种分析手段的优缺点,并展望代谢组学发展前景。

代谢组学研究甲硝唑对高脂血症金黄地鼠机体代谢的影响

以基于气相色谱/飞行时间质谱(GC-TOF/MS)检测技术的代谢组学方法为技术手段,研究甲硝唑给药对高脂血症金黄地鼠整体代谢的调节作用,并采用末端限制性酶切片段长度多态性(T-RFLP)技术研究甲硝唑对金黄地鼠肠道菌群构成所造成的影响。研究发现高脂血症模型动物血脂升高,并存在明显的体内代谢和肠道菌群的紊乱。连续给予金黄地鼠灌胃二周甲硝唑后有较好的降脂作用,并能部分改善金黄地鼠因高脂饲料引起的代谢组学的和肠道菌群紊乱。但是,甲硝唑同时也可干扰机体的代谢,并能引起肠道正常菌群的紊乱,将其作为一个新型降脂药物应用于临床需进一步研究。

细菌外排泵与抗生素耐药的相关性

抗生素耐药与临床用药紧密相关,一直以来都受到广泛关注。除了药物失活、靶点改变这些已经熟知的耐药机制以外,细菌外排泵的作用也是抗生素耐药的重要原因。外排泵在细菌中普遍存在并且底物十分广泛,其表达对多种细菌的先天耐药和后天耐药都有贡献。对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌等细菌,外排泵导致的耐药是其耐药的主要原因,因此在临床用药过程中,外排泵产生的耐药成了不可忽略的因素。这也给新药研发提供了新的思路,已经有研究以外排泵为靶点开发新药,而开发能够规避外排泵作用的新型抗生素也是克服外排泵耐药的一个途径。本文从分类,结构,调控以及抑制剂等方面对近年来细菌外排转运体方面的研究进行综述,为进一步的探索提供参考。

孕烷X受体介导的代谢酶和转运体转录调控及其在化疗药物耐药中的作用

孕烷X受体(PXR,NR1I2)是生物体内药物代谢酶和转运体基因表达的主要调控因子之一。近来研究发现,PXR介导的药物代谢酶和转运体的过表达,与化疗药物多药耐药的产生密切相关。鉴于PXR在药物代谢酶和转运体调控中的重要性和PXR转录调控的多样性,有必要对其导致的多药耐药形成机制进行更深入的研究。本文综述了PXR介导的代谢酶和转运体基因表达调控机制,及其引起化疗药物多药耐药的相关研究进展,为提高化疗药物敏感性、逆转化疗药物的多药耐药提供有效的治疗策略。

抗生素胞内抗菌活性及其细胞药代动力学评价的研究进展

侵入宿主细胞内的病原菌不仅逃避了体液免疫,而且逃避了抗生素的作用;同时抗生素在胞内的抗菌活性往往很差,这也是一些感染性疾病反复发作、迁延不愈的主要原因之一。现有的基于血浆药物浓度的经典药代动力学研究不足以有效地预测体内抗生素药效,因此迫切需要开展抗生素的细胞药代动力学研究。本文就近年来抗生素细胞药代动力学及胞内抗菌活性的相关研究做一综述,总结影响抗生素胞内活性的PK/PD参数,并且讨论优化其胞内活性的策略。

LDPE改性沥青的研究

采用二阶共混法制备了能在沥青中微细分散的LDPE改性沥青。二阶共混物的动态粘弹分析表明 :沥青中的部分组分可渗入LDPE颗粒内部 ,干扰了其部分结晶。LDPE改性沥青的显微结构显示沥青与LDPE有一定的结合。通过对改性沥青结构与性能测试表明 :LDPE提高了基质沥青的高温性能 。

代谢组学策略评价银杏提取物对高脂诱导动脉粥样硬化金黄地鼠代谢紊乱的药效作用(英文)

目的:研究银杏提取物对高脂诱导动脉粥样硬化金黄地鼠代谢紊乱的纠正作用。方法:基于气相色谱/飞行时间质谱(GC/TOF-MS)检测技术的代谢组学方法,分析比较高脂诱导0、3、6、12周及银杏提取物质干预的金黄地鼠血清中的内源性小分子代谢物,多元统计分析银杏提取物抗动脉粥样硬化相关代谢谱差异及潜在生物标志物。结果:在高脂诱导下,模型动物血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、动脉斑块及血清代谢组均有显著变化。银杏提取物给药后不仅显著降低血清中TC和LDL-C,同时也使高脂诱导偏离的血清代谢谱向正常代谢谱靠近。在动脉粥样硬化的血清生物标志物中,银杏提取物给药后,8个代谢物琥珀酸、甘油酸、亚油酸、花生四烯酸、1-单油酰基甘油、β-生育酚、胆甾-5-烯和赖氨酸回归正常;另外6个代谢物酪氨酸、油酸、2-单油酰基甘油、γ-生育酚、α-生育酚和脱氧胆酸趋向正常。结论:研究结果提示银杏提取物抗动脉粥样硬化效果与其对脂质代谢、胆酸合成及氨基酸代谢的调控密切相关。这将为进一步探讨银杏提取物抗动脉粥样硬化的药效作用机制和特点提供研究基础。

代谢组学在中药方剂整体药效作用及机制研究中的应用与展望

建立符合中药方剂自身特点的整体药效评价体系是中药现代化研究的重要科学任务之一,近年来,随着代谢组学科学技术的发展为中药方剂整体药效评价与多靶点作用机制研究提供了崭新的和强有力的技术手段。本论文围绕代谢组学研究技术在中医证动物模型评价、"方证对应"研究、中药整体药效作用评价及作用机制研究等方面的研究现状进行了扼要评析,提出和讨论了代谢组学研究结果的定量表征,多组分多靶点中药与单成分、单靶点化学药物药效作用的代谢组学比较研究,药物代谢动力学与代谢组学整合研究在中药药效物质基础及整体药效作用评价与作用机制研究中重要作用意义。

基于血浆和心肌内小分子的代谢组学方法评价心肌缺血大鼠模型

异丙肾上腺素(ISO)诱导的心肌缺血动物模型广泛用于心肌缺血研究和药效评价。内源性化合物的代谢谱可以提供ISO诱导的心肌缺血大鼠体内生化代谢信息。本研究采用连续10天大鼠皮下注射ISO(2 mg.kg 1)的方法造模。心肌病理切片和血浆肌酸激酶检测显示造模成功(心肌缺血形成)。利用GC-TOF/MS检测大鼠血浆和心肌的内源性代谢物,利用模式识别进行数据处理。结果显示ISO诱导的模型大鼠血浆的代谢谱与正常大鼠明显不同,停止注射后10天内大鼠血浆代谢谱有自行恢复的趋势;另发现造模10天大鼠心肌和正常大鼠心肌也可明显区分。模型大鼠血浆和心肌中的潜在生物标志物既有共性,又各具特点。生化代谢通路分析提示心肌缺血涉及能量代谢、糖代谢、脂代谢、核苷酸代谢和氨基酸代谢异常,并与氧化应激密切相关。提示代谢组学可以检测体内多种代谢/循环状态,是评价ISO诱导的心肌缺血模型大鼠体内代谢变化的有效工具,为进一步在分子水平进行综合药效评价奠定了基础。

气阴两虚证心肌缺血模型方证对应的代谢组学表征

为了探索"方证对应"的科学内涵,本研究以气阴两虚证心肌缺血为模型,以基于气相色谱/飞行时间质谱(GC-TOF/MS)检测技术的代谢组学方法为技术手段,对比分析了生脉注射液、丹参注射液和普萘洛尔的保护作用。数据处理和模式识别后,无论从PLS-DA散点图直观观察还是药物纠正的异常的内源性化合物个数来看,生脉注射液都显示优于其他两种药物的效果,进一步用与心血管和睡眠密切相关的指标内皮素-1验证了代谢组学的结果。最后分析了受到调节的化合物及相关生化代谢通路,推测生脉注射液的作用与调节能量代谢、脂代谢、氨基酸代谢等多条代谢途径有关,这为生脉"方""对应"用于气阴两虚"证"心肌缺血提供了科学的证据。此发现说明代谢组学在中医药研究中具有巨大的潜力,这为传统中医理论的现代化研究提供了新的研究思路与方法。

心血瘀阻与气阴两虚证心肌缺血大鼠模型的代谢组学表征与辨识

本实验建立了心血瘀阻和气阴两虚证心肌缺血大鼠模型,基于气相色谱/飞行时间质谱(GC/TOF-MS)检测技术的代谢组学方法,分析血浆中的内源性小分子代谢物,发现两种中医证和正常大鼠之间代谢图谱存在明显差异,数据处理和模式识别后各组可被清晰地区分.与正常大鼠相比,模型大鼠血浆中羟脯氨酸、苏糖酸、谷氨酰胺、柠檬酸等化合物的相对含量发生了显著变化.两种"证型"大鼠间血浆中缬氨酸、丝氨酸、苏氨酸、鸟氨酸、羟脯氨酸、赖氨酸、2-羟基丁酸、3-羟基丁酸、呋喃半乳糖、肌醇等化合物的相对含量存在显著差异,这些化合物是区分这两种中医证型的潜在生物标志物.研究结果提示,这两种证型与能量代谢异常、氧化应激反应、氨基酸代谢异常等体内变化密切相关.此发现为探索这两种基于心肌缺血的中医证的科学内涵、病理机制及科学"辨证"提供了研究基础.

大鼠心肌内源性代谢物测定方法的建立及在心肌缺血大鼠模型代谢组学研究中的应用

目的:建立测定大鼠心肌中内源性代谢物的方法,并将其应用于心肌缺血模型的代谢组学研究。方法:利用实验设计(DOE)方案,以甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、三氯甲烷不同配比的混合溶剂为提取溶剂,研究心肌组织中小分子化合物的最佳提取方案,根据心肌组织中所能测定的化合物特点和种类优化了GC/TOF-MS测定方法,数据经过偏最小二乘法(PLS)进行分析。利用该方法测定心肌缺血模型和正常对照大鼠心肌的内源性小分子代谢物。结果:大鼠心肌组织最佳的提取方案是将心肌组织研磨成细粉(50 mg)后用甲醇-水(900μL∶50μL)进行提取。心肌比血浆含有更多种类的糖类、核苷类等细胞生命活动所必需的小分子化合物。利用该方法可从偏最小二乘-判别式法(PLS-DA)得分图中很好地区分正常对照组和模型组。结论:本研究建立了全面测定大鼠心肌中内源性代谢物的方法,该方法可成功用于大鼠心肌缺血模型代谢组学研究。