心肌缺血再灌注损伤的代谢组学研究进展

心肌缺血再灌注损伤(myocardial ischemia-reperfusion injury,MIRI)作为心肌梗死后血管重建不良后果的主要原因,严重影响患者的远期疗效,因其致病机制复杂,是临床治疗的难点。随着代谢组学的广泛应用和快速发展,越来越多的研究表明MIRI的发生可能与心肌能量代谢障碍有关,且涉及糖代谢、脂质代谢、氨基酸代谢等多种代谢途径。近年来,对MIRI能量代谢及中西医治疗有关的代谢组学研究已取得一定进展,现将其阐述如下,以期为MIRI临床治疗和研究提供新的思路。

降香水提物和挥发油对心肌缺血/再灌注损伤大鼠预防作用的代谢组学研究

目的研究心肌缺血/再灌注(MI/R)损伤大鼠经降香水提物(DOA)和降香挥发油(DOO)治疗后血清代谢物的变化,探讨MI/R损伤发病及药物作用机制。方法采集假手术组、MI/R模型组、DOA给药组和DOO给药组大鼠的血清样本,应用气相飞行时间质谱联用系统(GC-TOF-MS)对样本进行代谢图谱分析,将数据预处理后导入SIMCA 14.1软件进行多元统计学分析。结果经主成分分析(PCA)、偏最小二乘法分析(PLS-DA)及正交偏最小二乘法分析(OPLSDA),模型组与假手术组明显分离,给药组与模型组分离,并向假手术组靠近,在代谢组学的角度证明了DOA和DOO对MI/R损伤大鼠的治疗作用,实验共分析鉴别出13个内源性生物标记物,分别与糖代谢、脂代谢和氨基酸代谢通路相关。结论 DOA和DOO可以对MI/R损伤大鼠起到很好的保护作用,推测其可能是通过调节糖代谢、脂代谢和氨基酸代谢通路而发挥作用。

痰瘀同治方对高脂血症心肌缺血再灌注损伤大鼠血脂及代谢组学影响的实验研究

目的:观察痰瘀同治方对高脂血症MI/RI大鼠血脂及代谢产物谱的影响。方法:30只雄性SD大鼠随机分为假手术组、模型组及痰瘀同治组3组。除假手术组外,其余大鼠给予高脂饲料喂养,采用可逆性冠脉左前降支结扎缺血30min再灌注2h复制MI/RI模型,运用核磁共振的代谢组学技术和生化分析技术,观察痰瘀同治方干预下,高脂血症MI/RI大鼠血脂及代谢产物谱的变化情况。结果:与假手术组比较,模型组大鼠血清CHO、TG、LDL-L显著升高且HDL-L含量降低(P<0.01或P<0.05);与模型组比较,痰瘀同治组能明显降低CHO、TG含量(P<0.05)。主成分分析法能将假手术组、模型组及痰瘀同治组明显区分开,不同组别之间代谢产物存在差异,给予痰瘀同治方后可以干预代谢物而致代谢终产物的改变。结论:高脂血症MI/RI大鼠血浆代谢组学出现变化,痰瘀同治方能够部分调控高脂血症MI/RI大鼠血浆代谢中发生异常的代谢产物,对其质代谢紊乱有一定促进恢复的作用。

基于液相色谱-质谱联用技术的心肌缺血大鼠血清和心肌组织代谢组学

采用异丙肾上腺素诱导心肌缺血大鼠模型,使用液相色谱-质谱法检测血清和心肌中的内源性成分,应用软件对已鉴定的40余种目标成分进行靶向提取,用主成分分析(PCA)、有监督偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)对代谢组学数据进行多维度统计分析,筛选潜在生物标志物。与对照组相比,在心肌缺血模型组大鼠血清、组织中检测出18个差异代谢物,涉及精氨酸和脯氨酸代谢、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、谷氨酰胺和谷氨酸代谢、牛磺酸和亚牛磺酸代谢等多条代谢通路。代谢产物可作为心肌缺血研究中的重要标志物,该研究结果有助于揭示心肌缺血的发病机制,可为临床疾病诊断提供思路。

基于核磁共振的益母草碱抗急性心肌缺血的代谢组学研究

目的应用核磁共振(NMR)代谢组学技术研究急性心肌缺血以及益母草碱给药大鼠血浆中代谢物组的变化,探讨益母草碱抗心肌缺血作用的机制。方法应用1H NMR分析假手术组、模型组、益母草碱给药组大鼠血浆代谢物组,应用模式识别多变量统计方法研究模型组与假手术组及给药组之间的代谢物组差异。结果正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)结果显示,模型组与假手术组相比有6个代谢物(丙氨酸、赖氨酸、甘氨酸、肌酸、N-乙酰化及O-乙酰化糖蛋白)水平明显增加,而益母草碱干预治疗能明显降低模型组丙氨酸、赖氨酸、甘氨酸水平,并增加胆碱、磷酸胆碱、鲨肌醇含量。结论益母草碱能通过纠正急性心肌缺血氨基酸代谢紊乱,上调胆碱以及肌醇代谢通路发挥心肌保护作用。该研究为评价益母草碱抗心肌缺血作用提供了有力分析手段,并为研究其作用机制提供新的思路。

山楂总黄酮对心肌缺血大鼠尿液代谢谱的影响

为了研究山楂总黄酮对异丙肾上腺素(ISO)诱导的心肌缺血大鼠尿液代谢谱的影响及其代谢通路,取雄性SD大鼠24只,随机分为正常组、模型组和山楂总黄酮组(0. 276 g/kg),灌胃给药,连续5天。~1H NMR检测大鼠尿液代谢物变化,并进行模式识别分析。确认了6个生物标志物,山楂总黄酮(0. 276 g/kg)上调TMAO、Creatinine(P <0. 05),下调DMA、DMG、Hippurate、Citrate(P <0. 05)。通路分析表明山楂总黄酮可能通过调节钙超载、氧化应激、三羧酸循环以及肾功能改善心肌缺血。本文为在细胞和分子水平阐释山楂总黄酮抗心肌缺血的作用机制提供了参考,为筛选山楂总黄酮中的抗心肌缺血成分提供了代谢组学分析手段。

基于GC-MS的心肌缺血大鼠血浆中内源性代谢物测定方法的建立

目的：建立GC-MS测定心肌缺血大鼠血浆中内源性代谢物的方法。方法：皮下注射异丙肾上腺素复制大鼠心肌缺血模型,采用DB-5MS Ultra Inert（30m×250μm,0.25μm）色谱柱,GC-MS进行程序升温,氦气（纯度〉99.999%）为载气;无分流进样;流速为1m L·min-1;进样口温度设为250℃;进样量为2μL。质谱参数：离子源温度设为230℃;电子能量为70e V;电子倍增器电压1847V;电离方式EI。质谱采用全扫描方式（扫描范围30~550m/z）进行数据采集。自建对照品物质库,并参考气质工作站的数据库对内源性生物标志物进行鉴定指认,然后进行方法学考察,包括精密度、重现性、稳定性。结果：仪器与方法精密度、重复性和稳定性试验的相对峰面积RSD值均小于20%。结论：该方法快速、灵敏、准确、重复性好,可用于心肌缺血大鼠血浆中内源性代谢物的测定,该方法可应用于心肌缺血模型的代谢组学研究。

基于血清代谢组学探究蛭龙活血通瘀胶囊对心肌缺血再灌注损伤小鼠的保护作用及机制

目的观察蛭龙活血通瘀胶囊(简称“蛭龙胶囊”)对心肌缺血再灌注损伤(MIRI)小鼠的保护作用,并应用代谢组学探讨其调控机制。方法采用随机数字表法,将30只C57BL/6J小鼠随机分为假手术组、模型组和蛭龙胶囊组(6.24 g/kg),每组10只。模型组和蛭龙胶囊组采用结扎左前降支方法建立MIRI小鼠模型,假手术组只穿线不结扎。蛭龙胶囊组预给药1周后开始造模,造模后持续灌胃给药2周,每日1次。心脏彩超检测小鼠心功能[左室射血分数(LVEF)和左室缩短分数(LVFS)];采用Masson染色和TUNEL染色观察小鼠心肌纤维化和心肌细胞凋亡情况;采用酶联免疫吸附测定法测定小鼠血清乳酸脱氢酶(LDH)、脑利尿钠肽(BNP)含量;采用液相色谱-质谱法结合多元统计方法进行血清代谢物检测及鉴定分析。结果与模型组比较,蛭龙胶囊组小鼠LVEF、LVFS升高,心脏组织结构紊乱减轻,心肌纤维化程度降低,细胞凋亡率降低,血清LDH、BNP含量降低(P<0.05)。代谢组学结果表明,蛭龙胶囊干预后可明显调控30个与MIRI相关的差异代谢物,其相关代谢途径涉及酪氨酸代谢、精氨酸与脯氨酸代谢、维生素消化吸收等20条通路。结论蛭龙胶囊对MIRI有保护作用,其作用机制可能是通过调节酪氨酸代谢、精氨酸与脯氨酸代谢、维生素消化吸收等通路实现的。

代谢组学应用于中医外科托法实验研究设想

托法是中医外科的特色治疗方法,临床应用广泛,是异病同治的良好方法。其作用的物质基础与机制不明限制了其作为特色疗法而被国际同行认同。代谢组学技术是目前对中医证候、治法、方剂研究的良好技术方法,可以结合诸多现代实验手段应用代谢组学方法对中医外科托法补益与透毒相结合的治疗模式及代表方剂进行实验研究。对促进中医学特色治疗方法的推广应用和得到国际同行承认等具有重要意义。

注射用苦碟子对大鼠心肌缺血再灌注损伤的保护作用及其机制

目的研究注射用苦碟子(KDZI)对大鼠心肌缺血再灌注损伤的保护作用及其机制。方法通过大鼠在体结扎冠状动脉前降支30 min后,松扎再灌注120 min制备心肌缺血再灌注损伤模型,计算心肌梗死范围(MIS),测定血清天门冬氨酸氨基转换酶(AST)、磷酸肌酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH)、超氧物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及丙二醛(MDA)含量,血浆内皮素(ET)、血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)、前列环素(PGI2)及血栓素A2(TXA2)水平。同时测心肌梗死及非梗死区游离脂肪酸(FFA)含量。结果KDZI对心肌缺血30 min再灌注损伤120 min大鼠,可明显缩小MIS,降低血清AST、CK、LDH活性及MDA含量,提高SOD及GSH-Px活性,能使血浆ET、AngⅡ及TXA2水平明显下降,PGI2水平及PGI2/TXA2比值明显增高,亦可使心肌梗死及非梗死区FFA含量明显降低。结论KDZI对大鼠心肌缺血再灌注损伤具有明显保护作用,可能与其增强抗氧化酶活性,减少自由基对心肌的氧化损伤,纠正心肌缺血时FFA代谢紊乱,减少内源性血管活性物质ET及AngⅡ释放,纠正PGI2/TXA2失衡等机制有关。

山楂叶总黄酮对大鼠心肌缺血再灌注损伤的保护作用

目的观察山楂叶总黄酮(hawthornleavesflavonoids,HLF)对大鼠心肌缺血再灌注损伤的保护作用。方法结扎大鼠冠状动脉左前降支(LAD)30min,复灌90min后复制出大鼠心肌缺血再灌注损伤模型,观察HLF对大鼠心肌酶学和脂质过氧化的影响。结果HLF能减少心肌细胞磷酸肌酸激酶(CPK)和乳酸脱氢酶(LDH)的释放,能显著提高大鼠血清和心肌组织中超氧化物歧化酶(SOD)活性,降低心肌和血清脂质过氧化代谢产物丙二醛(MDA)含量。结论HLF对大鼠心肌缺血再灌注损伤有保护作用,其机制可能与清除自由基,抑制脂质过氧化反应有关。

心肌缺血再灌注损伤与代谢重编程

代谢重编程是指细胞为了满足能量需求,通过改变代谢模式对各种刺激压力做出适应性改变。心肌缺血再灌注损伤是心肌梗死恢复血供后引起的组织损伤,在此过程中心肌细胞发生糖、脂肪酸、氨基酸代谢重编程。运动作为预防疾病的常见方式,可以调控代谢减少心肌缺血再灌注损伤。本文就心肌缺血再灌注期间代谢重编程和运动提供心肌保护的机制及研究进展进行综述。

缺血状态下心肌代谢变化的研究概况

心肌缺血是临床上常见的病症之一,多由冠状动脉粥样硬化所引起,其发病率日趋升高,严重威胁着人类健康。心肌缺血时,由于供氧或供血不足,必然引起心肌代谢紊乱,最终导致心肌细胞不同程度的损伤。该文主要从心肌缺血状态下能量代谢、氨基酸代谢、脂代谢、乳酸代谢等方面的变化以及代谢组学在该领域的应用作一综述,旨在阐述心肌缺血引起的相关代谢变化,为心肌缺血疾病的深入研究提供参考依据。

兔体外循环模型心肌代谢组学研究

目的利用代谢组学探讨兔体外循环(ECC)期间心肌代谢变化。方法18只新西兰白兔随机分为对照组(C组,n=6)、缺血组(I组,n=6)、缺血再灌注组(IR组,n=6)。I组与IR组行右腋动脉、右房插管建立ECC,I组主动脉阻断120 min后取左室心肌组织;IR组主动脉阻断120 min开放,心肌恢复灌注120 min后取左室心肌组织;C组正中开胸、右腋动脉、右房插管后取左室心肌组织。采用气相色谱-质谱法检测,代谢组学数据进行多元变量统计分析:主成分分析、正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)作得分图,差异物质鉴定采用OPLS-DA分析的变量重要性投影(VIP)值与独立样本t检验P<0.05,代谢物行载荷图、热力图分析,并进行差异物代谢通路分析。结果缺血期间代谢差异不显著(Q2Y=0.357),13个代谢物质存在统计学差异(所有VIP差异物>1,P差异物<0.05),主要涉及鸟氨酸循环及嘧啶代谢通路。再灌注期间,心肌代谢发生显著变化(Q2Y=0.714),82个代谢物质存在统计学差异(所有差异代谢物VIP值>1,P差异物<0.05),不饱和脂肪酸及其衍生物代谢(花生四烯酸、油酸、亚油酸、茉莉酸甲酯)上调,与黄嘌呤氧化酶系统相关的产物次黄嘌呤、黄嘌呤核苷均增加,腺苷相关代谢产物及三羧酸循环琥珀酸及其代谢产物下调。结论基于兔ECC灌注HTK液模型的代谢组学分析表明缺血期间心肌代谢变化不显著,但再灌注期间心肌代谢显著上调,参与氧化应激的氨基酸、不饱和脂肪酸、嘌呤代谢明显增加,抗氧化剂谷氨酰胺生成减少。

心脏外科围术期代谢组学的变化

心脏外科围术期往往伴随着复杂的代谢改变,认识这些变化对于围术期管理有指导意义。代谢组学作为最新的组学研究工具,能够检测生物体液或组织中成千上万个代谢物,有利于研究心脏外科围术期重要脏器损伤的发病机制,开发新的脏器保护措施。本文就心脏外科围术期代谢组学的变化进行综述。

交趾黄檀心材改善大鼠急性心肌缺血的UPLC-Q-TOF-MS代谢组学研究

研究交趾黄檀心材对冠脉左前降支结扎大鼠血浆内源性代谢物的影响,分析交趾黄檀心材改善急性心肌缺血损伤的作用机制。通过指纹图谱的建立验证交趾黄檀心材成分的稳定一致后,将雄性SD大鼠30只,随机分为假手术组、模型组、交趾黄檀心材组(6 g·kg^(-1)),每组10只。假手术组只开胸穿线不结扎,其余组构建冠脉左前降支结扎大鼠模型。给药10 d后取材取血,进行心脏HE染色;检测血浆中心肌损伤指标肌酸激酶同工酶(creatine kinase isoenzyme,CK-MB)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)的含量,能量代谢相关指标葡萄糖(glucose,Glu)以及血管内皮功能指标一氧化氮(nitric oxide,NO)的含量;并采用高效液相-飞行时间-质谱联用技术检测血浆内源性代谢物。结果表明,交趾黄檀心材能降低模型大鼠血浆中CK-MB及LDH含量,减轻心肌损伤;血浆中Glu含量降低,提示心肌能量代谢的改善;NO含量升高,血管内皮损伤改善,促进血管扩张。交趾黄檀心材可以改善大鼠冠脉左前降支结扎导致的细胞间隙增大、心肌炎性细胞浸润及肌丝断裂现象。代谢组学研究显示,模型组大鼠血浆中26种代谢产物含量显著上升,27种代谢产物含量显著下降;给予交趾黄檀心材后能明显回调其中20种代谢产物含量。交趾黄檀心材能够显著回调因冠脉左前降支结扎的大鼠代谢异常,其机制可能是调节心脏能量代谢、NO生成以及炎症等途径。该结果可为进一步解释交趾黄檀改善急性心肌损伤作用提供相应依据。

围手术期心肌缺血治疗90例对比分析

目的观察心肌缺血患者围手术期3种作用机制不同的心肌代谢药物的疗效与不良反应。方法选取90例我院外科手术且术前有心肌缺血的患者,分别用3种抗心肌缺血药进行治疗,观察疗效,不良反应,术后7d和30d心脏事件发生率。结果两组疗效,不反应发生,术后7d及30d心脏事件发生率均无明显差异(P>0.05)。结论围手术期应用抗心肌缺血药物可以改善预后,能量合剂与雷卡、心先安相比,作用相似,不良反应均很小,但能量合剂可能费用更低。

冠心病血瘀证的代谢组学及蛋白质组学研究进展

冠心病是威胁人类健康的一种心血管疾病。古代中医文献并没有冠心病的病名,目前认为冠心病心绞痛、心肌梗死属中医学厥心痛、真心痛、卒心痛等范畴。中医认为本病与痰浊、瘀血等病理产物阻滞心脉有关,因此血瘀证是冠心病重要的中医证候。近年来,医学家们为进一步了解冠心病血瘀证的发病及证候演变机制,利用代谢组学技术和蛋白质组学技术,从代谢产物和蛋白质差异揭示冠心病血瘀证的证候本质,揭示活血化瘀中药的作用靶点,为今后新药物研发提供依据,为冠心病血瘀证基础研究提供参考。

精准医疗背景下基因和基因组学对外科疾病治疗决策的影响

精准医疗是指以个人基因组学信息为基础,结合蛋白质组学、代谢组学等相关内环境信息,为病人量身设计出最佳治疗方案,以期达到治疗效果最大化而副作用最小化的一门定制医疗模式。因此精准医疗比传统医疗具有针对性、高效性及预防性等特征,将开启医疗新时代。为此,2015年奥巴马总统在国情咨文中宣布了预算为2.15亿美元的精准医学计划（precision medicine initiative）。精准医疗计划的实施得益于近年来基因组学、蛋白质组学和代谢组学等检测技术的成熟和成本的下降。2007年二代基因测序技术使测序成本有了大幅降低,从而基因测序得到了广泛的应用。Illumina 公司自2007年每个基因组的测序成本费用已从2007年的1000万美元降到了目前的1000美元。

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。