男性肺癌患者尿液中小分子代谢标志物筛选

目的从男性肺癌患者和健康成年人的尿液样本中筛选潜在的小分子肿瘤标志物,为肺癌的早期诊断和治疗提供科学依据。方法利用气相色谱质谱联用技术对13例男性肺癌患者和49例健康成年人的尿液样本进行代谢组学分析,并对图谱上的化合物信息进行统计分析,筛选匹配率和检出率较高的小分子代谢标志物。结果本研究共筛选出32种匹配率大于70%的代谢物,其中6种代谢物的检出率超过50%,分别为乙酸、氨基甲酸甲酯、2-羟基桉树脑/外-2-羟基桉树脑、2,3-蒎烷二醇、5-甲基海因和4-甲基苯酚。在健康成人尿液中,氨基甲酸甲酯和乙酸的检出率分别为89.79%和38.78%。结论这六种代谢物在肺癌患者中的检出率显著高于健康人群。其中,乙酸和氨基甲酸甲酯的检出率均达到92.31%,2-羟基桉树脑/外-2-羟基桉树脑和2,3-蒎烷二醇的检出率均达到76.92%。这些结果为后续的肿瘤标志物研究奠定了基础,对肺癌早期诊断具有潜在应用价值。

健脾益气养血法对老年营养不良患者小分子代谢物质的影响

目的:探讨健脾益气养血法对老年营养不良患者小分子代谢物质的影响。方法:选取2015年2月至2016年2月在本院诊治的老年营养不良患者30例作为观察组,同期选30例正常老年人作为对照组,观察组给予健脾益气养血法治疗42 d。采用GC-MS代谢组学检测对照组、观察组治疗前后的小分子代谢物质的变化差异。结果:对老年营养不良患者接受健脾益气养血法治疗前后血清代谢差异性产物进行分析,得到可能的小分子代谢物7种,分别为L-脯氨酸、L-肉毒碱、5-羟色胺、脱氧肌酐、N-乙酰-L-酪氨酸,亚麻酸、花生四烯酸。结论:健脾益气养血法治疗后能使老年营养不良患者7种小分子代谢物血清水平基本恢复至正常,说明该疗法具有较好的临床效果。

肼引发损伤相关小分子代谢物的研究进展

肼是化学合成工业及制药领域的重要中间产物,也是肼类药物的共同代谢产物。肼具有肝、肾、中枢神经等多器官毒性,严重威胁人类健康。随着生命科学技术的发展,代谢组学能够全面、整体地获得机体受到外源性刺激后体内内源性小分子代谢物的扰动信息。代谢组学已用于发现与肼损伤相关的具有特殊生物功能的可能生物标志物。该文总结了近年来基于代谢组学方法对肼引发损伤相关的小分子代谢物的研究进展,以期为肼损伤的机制研究、早期发现及治疗提供研究思路。

细胞分裂素对蝴蝶兰体细胞胚诱导及大分子代谢研究

以含6-BA、2,4-D培养基诱导蝴蝶兰外植体。6-BA可从嫩茎切块诱导出胚性愈伤组织，细胞富含淀粉粒，而2，4-D或2，4-D加6-BA诱导得到的愈伤组织不能分化。6-BA易于从嫩叶切片诱导胚性愈伤组织，进行体细胞胚发生过程的显微观察。在6-BA诱导嫩叶切片外植体期间，DNA含量前期平缓上升，第25d后急剧上升。RNA含量开始诱导就上升，第11-18d达到高峰。水溶性蛋白含量上升启动稍晚。在第25d达到高峰。

高效液相色谱-三重四级杆质谱分析尿样中芥子气小分子代谢产物

采用高效液相色谱-三重四级杆质谱(HPLC-MS/MS),对尿样中芥子气的小分子代谢产物硫二甘醇(TDG)、1-甲基亚砜-2-[2-(甲基硫醚)-乙基砜]乙烷(R6)和1,1’-砜-双[2-(甲基亚砜)乙烷](R7),进行一级质谱和二级质谱分析检测,建立了快速、高效、检测限更低的选择反应质谱检测(SRM)分析方法。该方法成功应用于禁止化学武器组织(OPCW)第二次生物医学样品演练未知尿样的分析检测,准确筛查出所有尿样中的芥子气小分子代谢产物。

心肌线粒体分子代谢机制与心脏疾病的研究进展

线粒体是通过氧化磷酸化为细胞提供ATP及其他储能化合物的氧化中心及能源供应站,而各种心脏疾病的最终结果是心肌细胞的能量不足,从而导致心功能下降。本文综述了线粒体DNA的结构与功能的变化与各种心脏疾病如老年退化性心脏病、冠心病、心肌病、风心病、心脏传导阻滞等之间的关系。

系统生物学驱动的小分子代谢组学策略创新驱动中药现代研究

基于系统生物学理念,聚焦小分子代谢物全局定性描述和定量表征的代谢组学策略,以其整体性表征复杂生物体系的代谢修饰与规律性调控的方法学优势,其正被宽口径应用于现代生物医学研究。尤其中药固有化学物质组成的复杂性和作用模式的系统互作属性,均与代谢组学的研究理念深度契合,因此,近年来代谢组学已经广泛应用于中药现代研究若干关键科学问题的解决。本文将以中药化学物质基础研究,中药质量控制研究,中药作用机制研究和中药配伍规律研究为主线,重点论述代谢组学策略在这些研究领域的研究实践,以期引起中医药行业对代谢组学科学价值与应用潜力的共识与重视,未来更好地实践应用代谢组学及其相关方法策略系统解决中药现代进程中的若干关键科学问题。

基于离子淌度-质谱技术分析小分子代谢物的研究进展

近年来,不同原理的离子淌度技术相继出现,与质谱技术相结合已广泛应用于许多领域。在小分子代谢物分析中,氨基酸的手性识别、聚糖的结构解析、脂质的结构表征和类固醇的分析十分重要,但由于小分子代谢物化学性质迥异,且普遍存在同分异构现象,增加了分析难度。离子淌度-质谱(IM-MS)技术为复杂基质中小分子代谢物的快速分离和分析提供了新思路,根据离子的质荷比、碰撞截面积(CCS)和结构信息,可快速区分、表征小分子代谢物及其同分异构体。本文介绍了离子淌度-质谱(IM-MS)的主要类型及其在小分子代谢物分析中的应用情况和存在的不足,并展望其发展前景。

妊娠期糖尿病糖脂水平与小分子代谢产物的相关性研究

目的探讨妊娠期糖尿病(GDM)糖脂水平与小分子代谢产物的相关性。方法选择2019年1月至2020年8月就诊于宜春市人民医院的20例GDM患者为观察组,同期筛选在宜春市人民医院产检的20例正常孕妇为对照组。比较两组小分子代谢产物[色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)]、糖脂代谢指标[糖化血红蛋白(HbA1c)、总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)]水平;采用Pearson分析Trp、Tyr与糖脂代谢指标相关性。结果观察组Trp、Tyr、HDL-C水平低于对照组,观察组HbA1c、TC、TG、LDL-C水平高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);Trp、Tyr水平与HDL-C水平呈正相关(r=0.496、0.485,P<0.05);Trp、Tyr水平与HbA1c(r=-0.452、-0.416,P<0.05)、TC(r=-0.432、-0.405,P<0.05)、TG(r=-0.558、-0.454,P<0.05)、LDL-C(r=-0.514、-0.427,P<0.05)水平呈负相关。结论GDM糖脂水平与小分子代谢产物存在相关性,小分子代谢产物可能参与GDM糖脂代谢异常过程。

血浆中脂质代谢分子与颈动脉粥样硬化斑块、传统心血管危险因素及膳食因素的关系

目的:探索血浆中脂质代谢分子与颈动脉粥样硬化斑块、传统心血管危险因素的关系及可能的膳食相关因素。方法:从参加2012年“亚临床动脉粥样硬化队列10年随访研究”的北京市石景山区1 312名社区人群中,按照入排标准(年龄<70岁、无临床心血管病及其他疾病等)筛选出85名有2个以上颈动脉软斑块或混合斑块者,以及相匹配的89名无斑块对照者;然后从中各随机抽取10名分别作为病例组和对照组。颈动脉斑块采用GE Vivid i超声仪(8L探头)确定。采用高效液相色谱-质谱联用法对脂质代谢分子进行检测,检测指标包括113种脂质代谢分子。传统心血管危险因素使用统一的标准问卷进行采集,膳食相关因素采用膳食使用频率和重量问卷进行采集。采用Wilcoxin秩和检验分析病例组和对照组脂质代谢分子的差异,在对照组中,采用Spearman相关法描述有统计学意义的脂质代谢分子与传统心血管危险因素、膳食因素的相关关系。结果:在113种脂质代谢分子中检测出的53种脂质分子中,C24:0鞘磷脂,C22:0、C24:0神经酰胺,C18:0磷脂酰乙醇胺,C18:2 (Cis)磷脂酰胆碱,C18:0磷脂酰胆碱等在颈动脉粥样硬化斑块病例组显著高于无斑块对照组。对照组相关分析发现,C24:0鞘磷脂与低密度脂蛋白胆固醇呈显著正相关(r=0.636,P<0.05),C18:2 (Cis)磷脂酰胆碱与收缩压呈显著正相关(r=0.733,P<0.05),C18:0磷脂酰乙醇胺与高敏C反应蛋白呈显著正相关(r=0.782,P<0.01),C22:0、C24:0神经酰胺及C18:0磷脂酰乙醇胺与蔬菜摄入量呈显著负相关(r=-0.679,P<0.05;r=-0.711,P<0.05;r=-0.808,P<0.01),C24:0神经酰胺与豆类食品摄入量呈显著负相关(r=-0.736,P<0.05)。结论:血浆C24:0鞘磷脂、C22:0和C24:0神经酰胺、C18:0磷脂酰乙醇胺、C18:2和C18:0磷脂酰胆碱等脂质代谢分子升高可能是人类动脉粥样硬化斑块的新危险因素,这些分子可能与血脂、血压或炎症水平及蔬菜、豆制品摄入有关,但关联的性质需要在更大样本人群中验证。

不同储存条件下人尿中小分子代谢物表征差异的初步研究

目的了解代谢组学研究中常用的4种尿液储存条件下人尿中小分子代谢物表征的差异。方法采用超高效液相色谱串联飞行时间质谱(UPLC-Q/TOF),分别在正离子和负离子模式下检测5名志愿者尿液中小分子代谢物,运用多元统计法分析4种储存条件(-80℃、-20℃、1%HNO3置-80℃和2%抗坏血酸置-80℃)影响代谢物表征的差异性。结果方差分析显示4种常见方法保存后的尿液检测到1375个具有显著性差异的小分子代谢物(ESI+/-为613/762个,P<0.001),修正后,-80℃组尿液中存在小分子代谢物3700多个,与-80℃组相比,-20℃组存在4个具有显著性差异的小分子代谢物(ESI+/-为2/2个),1%HNO3置-80℃保存后尿液中有120个(ESI+/-为76/44个),2%抗坏血酸置-80℃保存尿液中有18个(ESI+/-为6/12个)。结论本研究通过对比尿液的4种保存条件后尿液中小分子代谢物表征差异,初步认定-80℃为首选保存条件。

GC-MS法在老年营养不良患者血浆小分子代谢物质测定中的应用

目的采用GC-MS法测定老年营养不良患者血浆小分子代谢物质,寻找与老年患者营养不良发生发展密切相关的小分子代谢物,探讨代谢组学在老年营养不良患者中的应用。方法选取2015年2月—2016年2月在浙江医院诊治的30例老年营养不良患者作为实验组,同期按年龄、性别匹配选取30例营养状况正常的老年人作为对照组,分别采集2组研究对象的晨起空腹静脉血5 ml,静置分离血浆,分装低温保存。采用GC-MS法测定2组研究对象血浆小分子代谢物质,采用主成分分析和最小方差判别分析法对2组研究对象血浆小分子代谢物质进行统计分析,并比较2组血浆小分子代谢物质水平。结果 2组研究对象血浆总离子流色谱图基本相似,色谱保留时间主要集中在5~15 min,实验组峰高明显低于对照组。实验组与对照组样品主成分得分图可以明显区分。实验组和对照组的置换检验截距R2=0.668,Q^2=-0.309。实验组甘氨酸、天冬氨酸、苏糖酸的值较对照组升高,而鸟氨酸、油酸、尿酸、D-塔罗糖、N-甲基-DL-丙氨酸、甘露糖、D-甘油磷酸酯、β-丙氨酸、α-酮戊二的值较对照组低(P<0.05)。结论 GC-MS法能检测出与老年营养不良患者有关的小分子代谢物质种类,提示GC-MS法可作为老年营养不良患者小分子代谢物检测的筛选方法。

QuEChERS-液相色谱-串联质谱法快速测定肝细胞癌血液中3种小分子代谢物

目的:通过建立QuEChERS(快速、简易、廉价、有效、稳定、安全)前处理方法,结合液相色谱-三重四极杆质谱联用技术,实现肝细胞癌血液中3种小分子代谢物的同时检测。方法:血清样品经乙腈提取,无水硫酸镁盐析及N-丙基乙二胺(PSA)吸附剂净化后,取上清液采用Phenomenex Luna Omega 3μm PS C_(18) 100?(150 mm×2.1 mm)色谱柱,以甲醇-0.1%乙酸水溶液为流动相,梯度洗脱。电喷雾离子源正离子扫描,多反应监测模式(MRM)进行定量分析。结果:十四酰胺的检测下限为0.6 ng·g^(-1),定量下限为2ng·g^(-1);油酸酰胺的检测下限为0.3 ng·g^(-1),定量下限为1 ng·g^(-1)。3种小分子代谢物质量浓度在10～100ng·mL^(-1)范围内呈线性,其中目标物线性相关系数(R^2)均大于0.991 7,基质效应(ME)在0.79～1.55之间;3个水平加样回收率在77.5%～105.1%之间,日内精密度(n=5)在6.9%～11.8%之间,日间精密度在7.4%～11.1%之间;利用该方法扩大样本量检测,3种小分子代谢物在健康组血清中的浓度(2.591、0.221、7.485 mg·kg^(-1))和肝癌组血清中的浓度(9.599、0.266、5.063 mg·kg^(-1))差异显著(P<0.01)。结论:该方法简单快捷,准确可靠,适合于大批量肝细胞癌血液样品中3种小分子代谢物的快速检测。

AMPK/mTOR信号通路交叉调控在动物细胞营养代谢的作用

“信号通路”指的是将细胞外分子信号经过细胞膜传递到细胞内发挥一系列生物效应的酶促反应。众所周知,经典信号通路在调节动物能量代谢平衡中发挥着重要作用,哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)作为细胞营养感受和能量代谢的调节因子,在调控细胞新陈代谢和细胞周期生长中起着重要角色,它是糖类、脂肪和蛋白质等机体三大营养素代谢枢纽的信号分子,mTOR信号通路能够感知细胞的营养与能量状态,进而通过下游的效应器,调节动物细胞能量代谢过程以适应环境的变化。本文系统总结了mTOR信号和腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号通路在细胞内交互调控细胞营养代谢的机制以及mTOR介导能量、脂肪和蛋白质代谢调控互作网络机制,意旨在为优化动物饲粮能源结构的合理利用提供技术参考。

小剂量γ射线累积照射对大鼠尿液中小分子代谢物影响

目的探讨小剂量137Csγ射线累积照射对大鼠尿液中小分子代谢物的影响。方法无特定病原体级健康雄性成年SD大鼠40只,随机分为对照组和照射组,每组20只。照射组大鼠采用137Csγ射线照射,吸收剂量率为0. 353 m Gy/min,每天累积照射0. 083 3 Gy,每3天累积剂量为0. 25 Gy;对照组大鼠不作任何处理。分别于照射前1 d和照射开始后第3、6、9、12 d收集大鼠尿液,对照组与照射组开始照射后第6 d同步收集尿样。采用核磁共振技术对大鼠尿样进行检测,结合主成分分析法和偏最小二乘法判别法,分析对照组与各剂量组大鼠尿液中小分子代谢物的差异。结果小剂量γ射线累积照射后,各剂量亚组大鼠尿液中小分子代谢物发生了变化,各剂量组共发现了5种共同差异代谢物,分别为糖类、瓜氨酸、牛磺酸、柠檬酸盐和尿嘧啶。4个剂量亚组大鼠尿中5种差异代谢物相对水平分别高于对照组(P <0. 05);其中牛磺酸相对水平与累积剂量呈正相关关系(P <0. 05)。结论小剂量γ射线累积照射可造成大鼠尿液中小分子代谢物扰动。

骨骼肌支链氨基酸代谢小分子与运动

骨骼肌是支链氨基酸的主要代谢场所,其代谢产生的分支α-酮酸,C3、C4和C5酰基肉碱,3-羟基异丁酸以及β-氨基异丁酸等代谢小分子,具有代谢和信号分子的双重身份,不仅作用于骨骼肌自身,还可进入血液循环,作用于脂肪、心肌、肝脏等外周组织,调节机体稳态。运动与支链氨基酸代谢关系密切,随着代谢组学的发展,运动与支链氨基酸代谢小分子的研究必将成为新的热点。本文将对上述支链氨基酸代谢小分子代谢过程、生物学功能及病理生理意义及运动对它们影响的研究进展进行综述。

研究发现促进多组织再生、延缓衰老的小分子代谢物

再生是机体修复受损、病变或衰老组织的重要过程。从低等动物到人类,不同物种具有不同程度的再生能力,且这种能力随着物种的不断进化而逐步降低。例如,低等动物中的蝾螈能够实现断肢的完全再生,而包括人类在内的多数哺乳动物仅具备有限的再生和损伤修复能力。哺乳动物中,鹿角是唯一能够完全再生的器官。尽管高度进化的物种能在组织损伤时启动相应的再生修复程序,但这种再生修复的能力会随年龄增长而逐渐降低。

基于NMR技术对Wilson病模型大鼠血清代谢组学研究

目的:以基于核磁共振(NMR)的代谢组学方法对Wilson病大鼠模型及正常对照组大鼠血清进行研究,分析血清中小分子代谢物的变化,从小分子代谢物层面上探讨Wilson病的内在机制,以更加清楚的认识本病。方法:22只雄性Wistar大鼠,体重(180±20)g,随机被分为模型组(n=11)和健康对照组(n=11),采用铜负荷法制作Wilson病大鼠模型,以核磁共振(NMR)技术对大鼠血清进行检测。采用MestRe-C 2.3软件及自编软件对谱图进行手动调相、基线校正和谱峰对齐。对样品进行分段积分,将积分数据归一化后构成数据矩阵,并利用PCA方法对数据矩阵进行统计分析。结果:相对于正常对照组,模型组大鼠血清甜菜碱(betaine)、氧化三甲胺(TAMO)、低密度脂蛋白(LDL)、极低密度脂蛋白(VLDL)、葡萄糖(glucose)含量有显著降低,胆碱(choline)、胆碱磷酸(phosphorylcholine)的含量有所降低,乳酸(lactate)、谷氨酰胺(glutamine)、糖蛋白(glycoprotein)有显著升高,肌氨酸+肌氨酸酐(creatine+creatinine),精氨酸(arginine)有所升高。这些发生改变的代谢物可以作为WD的小分子代谢标志物,为进一步研究WD的内在代谢机制提供参考。

基于空气动力辅助离子化-超高分辨质谱成像技术的大鼠肾脏组织中多种类代谢物的分布研究

质谱成像是近年来发展迅速的新型分子成像技术,在生物医药领域受到越来越广泛的关注。本研究采用敞开式的空气动力辅助离子化-高分辨质谱技术,建立了大鼠肾脏组织中内源性代谢物的质谱成像分析方法(AFAI-MSI)。大鼠肾脏组织经冷冻处理后制备冷冻组织切片,以乙腈-异丙醇-水(4∶4∶2,V/V)为喷雾溶剂,流速为5μL/min,喷雾气(N_2)压力为0.6 MPa,空气辅助气流速为45 L/min,质谱扫描范围为70~1000 Da,质量分辨率为70000。采用正离子检测模式的AFAI-MSI方法对大鼠肾脏组织切片进行了成像分析,结果发现有机胺、糖、神经递质、维生素、多肽、有机酸、甘油磷脂、鞘脂、甘油脂、固醇酯等38种不同类型、其含量差异达4个数量级的内源性代谢物,并观察到这些代谢物在肾脏中呈组织特异性分布,直观地呈现了与肾脏渗透压梯度形成有关的胆碱、乙酰胆碱、甜菜碱、磷酸胆碱和甘油磷酸胆碱等多种小分子代谢物的皮质-髓质轴向分布特征。上述结果表明,基于超高分辨质谱的AFAI-MSI分析方法无需样品预处理,灵敏度高,代谢物覆盖范围宽,可同时获取多种小分子代谢物的结构、含量及其空间分布信息,有望为肾脏中内源性代谢物的原位表征和代谢调控机制研究提供一种新的分析方法。