黄芩苷抗呼吸道合胞病毒的细胞代谢组学研究

目的 探究黄芩苷体外抗呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus, RSV)作用效果及对细胞代谢的影响。方法 通过抗病毒细胞实验验证黄芩苷体外抗RSV效果;利用细胞代谢组学技术探究黄芩苷抗RSV的细胞代谢机制。结果 黄芩苷在RSV感染的各个阶段均有抑制作用,CPE情况明显改善,其抗病毒主要作用于RSV的吸附和增殖过程;细胞代谢组学研究共筛选得到差异代谢物19个,主要为甘油磷脂、核苷和脂肪酸等成分。通过富集分析得到7条代谢通路,主要涉及甘油磷脂代谢、脂肪酸代谢(花生四烯酸代谢;α-亚麻酸代谢;亚油酸代谢)、氨基酸代谢、嘌呤代谢。结论 黄芩苷主要对RSV的吸附和增殖过程具有明显的抑制作用,其抑制作用的发挥可能与脂肪酸代谢、甘油磷脂代谢、氨基酸和嘌呤代谢有关。

基于细胞代谢组学技术的知母皂苷元作用于肝癌细胞HepG2机制研究

目的通过细胞代谢组学实验探究知母皂苷元作用于肝癌HepG2的抗肿瘤机制。方法采用液质联用和核磁技术研究知母皂苷元作用于肝癌细胞HepG2后的代谢机制,应用正交偏最小二乘判别分析方法筛选潜在生物标志物,应用MetaboAnalyst和KEGG PATHWAY数据库查找相关的代谢途径。结果共鉴定筛选出谷氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、柠檬酸盐和2-酮戊二酸等51种生物标志物,寻找到丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢通路;苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成代谢通路;酮体的合成与降解的代谢途径等5条主要代谢通路。结论知母皂苷元作用于HepG2细胞后,可以引起肝癌HepG2细胞内代谢物较为广泛的变化。其中代谢标志物主要涉及氨基酸代谢和能量代谢,最终抑制了肿瘤细胞的增殖,诱导细胞凋亡。

细胞代谢组学及其在中枢神经系统疾病研究的应用进展

细胞代谢组学是代谢组学的重要分支,通过细胞代谢组学技术可以动态监测细胞反应及药物作用于细胞后的代谢变化,寻找具有潜在价值的生物标志物,阐明疾病的病理生理机制及药物治疗干预效果,近年来已被广泛应用于疾病机制、药效评价、新药研发等领域。综述细胞代谢组学的研究流程及其在中枢神经系统疾病中的应用,以期为深入研究中枢神经系统疾病的发病机制和药物防治提供理论依据。

细胞代谢组学研究进展

代谢组学可以定性或定量分析生物体内源性代谢物及其对内外因素的应答规律。细胞代谢组学是代谢组学近年来的新兴领域,广泛运用于疾病机制研究、药理学、毒理学研究等并取得了一系列成果。简要综述细胞代谢组学近年来方法学的优化及在中西医领域的研究进展。

细胞代谢组学及其应用

细胞代谢组学通常被定义为胞内和细胞膜小分子代谢物的集合,而代谢物参与胞内进程的多种变化,其浓度可近似地反映一个器官、组织或细胞的表型。细胞代谢组学是一个新兴发展的领域,它可解决基本的生物学问题,并允许观察细胞内的代谢现象。在后基因时代,与当前其他常用的方法相比,细胞代谢组学具有许多潜在的优势,已成为一个有前途的分析工具。现简要综述细胞代谢组学的主要研究流程及其应用、与其他组学联用等方面的研究进展。

细胞代谢组学用于木犀草素抑制MCF-7细胞的机制研究

基于气相色谱质谱联用(GC-MS)技术将代谢组学的方法结合细胞周期的实验,研究木犀草素作用于MCF-7细胞的作用机理。细胞活性实验验证,木犀草素对MCF-7细胞有抑制作用,GC-TOF/MS对加药细胞和未加药细胞代谢物进行指纹图谱分析,并进一步应用偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)对代谢组学数据进行多维统计分析。结合木犀草素将细胞周期抑制在S期(Synthesis),推测木犀草素通过阻碍核酸代谢中的磷酸戊糖途径抑制MCF-7细胞的增殖。

细胞代谢组学用于羽扇豆醇干预人乳腺癌细胞MCF-7的机理探究

应用基于气相色谱-质谱联用(GC-MS)的代谢组学方法结合细胞周期实验,研究羽扇豆醇体外抑制人乳腺癌细胞MCF-7增殖的作用机理。代谢组学的研究结果表明:通过正交偏最小方差判别分析(OPLS-DA)可以很好地区分羽扇豆醇作用的MCF-7细胞代谢谱与对照组细胞代谢谱,模型参数为:R2 Ycum=0.988,Q2 Ycum=0.964。VIP(variable importance in the projection)值大于1的差异代谢物进一步用t检验进行单位分析,选择t<0.05(VIP>1)的代谢物作为羽扇豆醇作用组的生物标志物,得到琥珀酸、磷酸、亮氨酸、异亮氨酸等11种代谢差异物。结合羽扇豆醇将细胞周期抑制在G1期这一现象,推测羽扇豆醇可能是主要抑制了三羧酸循环中的琥珀酰辅酶A的生成和底物磷酸化生成ATP的反应来抑制MCF-7细胞的增殖。本实验从代谢组学角度为乳腺癌抗肿瘤机制提供新的线索。

基于细胞代谢组学的药物研究方法及应用

生命科学研究促进了组学技术的发展,除了基因组、转录组和蛋白组可以从基因和蛋白功能等方面揭示生命科学活动外,生物体内还存在着十分精细的调控体系,既有直接参与能量代谢的糖类、脂质及其中间代谢物,也有对新陈代谢起重要调节作用的物质,它们在体内形成相互关联的代谢网络,共同参与对生命活动的调控。

细胞代谢组学及其在中药研究中的应用

细胞代谢组学作为代谢组学一个新的研究方向,反映了动态系统中的细胞表型及细胞变化。其通过体内外因素的扰动,寻找内源性细胞代谢物的差异,对细胞内外代谢物类型和数量变化进行分析,探求其与生理及病理变化的相互关系和动态规律。鉴于细胞代谢组学的特点,细胞代谢组学已经被逐步用于中药药效、作用机制及毒理机制等的研究中,为从细胞层面探索中药的作用提供了新的思路。

基于细胞代谢组学技术的人参皂苷Rb1对SH-SY5Y细胞保护机制研究

采用基于1H NMR的细胞代谢组学技术探讨人参皂苷Rb1对谷氨酸诱导SH-SY5Y细胞凋亡的保护作用机制。应用MTT比色法及流式细胞术分析SH-SY5Y细胞在造模和给药前后的细胞存活率和凋亡率,利用1H NMR技术平台结合多元统计分析对细胞代谢的动态变化进行研究,揭示SH-SY5Y细胞在造模和给药前后内源性代谢物变化情况。结果表明,人参皂苷Rb1能通过减少谷氨酸诱导SH-SY5Y细胞凋亡而产生保护作用,结合正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)共鉴定出谷氨酸、牛磺酸、乙酸、精氨酸、肌酸、丙氨酸和脯氨酸共7个差异代谢物。经Metaboanalyst分析,主要涉及牛磺酸和亚牛磺酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢、丙酮酸代谢共5条能量代谢及氨基酸代谢途径。结果表明,人参皂苷Rb1主要通过影响多种能量及氨基酸代谢对氧化损伤的神经细胞产生保护作用。

细胞代谢组学用于辐照干预肺癌细胞A549的机制研究

目的研究电离辐射抑制肺癌细胞系A549细胞的作用机制。方法应用核磁共振氢谱的代谢组学方法，分析辐照后A549细胞系和正常A549细胞系的变化。结果经分析得到乳酸、甘油、丙氨酸、葡萄糖、甘氨酸、肌酸、磷酸肌酸、UDP-葡萄糖、ATP等9种代谢差异物。结论电离辐照主要通过抑制DNA合成和底物磷酸化生成ATP反应来抑制A549细胞的增殖。从细胞代谢组学角度为放疗的杀伤机制提供新的认识。

细胞代谢组学研究方法和应用

细胞代谢直接或间接参与细胞活动的各个方面,代谢组学技术能够检测和鉴定内源性生化反应产物,精确揭示细胞内代谢途径和过程的信息。细胞代谢组学作为代谢组学研究的一个新兴的方向,在疾病诊断、毒理学研究、药理机制和细胞培养微环境等多个领域都有所应用。

细胞代谢组学在中药作用机制中的研究概况

近年来,中药因其低毒高效的特性受到诸多学者的广泛关注。然而,成分复杂,作用靶点多,作用机制不明确使中药的发展极大受限。细胞代谢组学作为代谢组学一个新的研究方向,将研究系统从生物整体水平缩小到细胞整体水平,可直观反映药物刺激对某种细胞代谢的直接影响,从而更直接地体现中药作用及更有针对性地解释中药作用机制。本文对借助细胞代谢组学探索中药作用机制的概况进行综述,以期为中药作用机制探索提供参考。

基于化学指纹-细胞代谢组学相关性分析淫羊藿及巫山淫羊藿促成骨分化的药效物质基础

目的:确定淫羊藿及巫山淫羊藿促进成骨分化的药效物质基础,并建立一种基于化学指纹与细胞代谢组学相关性分析中药药效物质基础的方法。方法:采用超高效液相-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱法(UPLC-Q-Exactive Orbitrap-MS)分析4种基原15批淫羊藿和3批巫山淫羊藿药材的化学指纹,通过偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)对不同基原淫羊藿及巫山淫羊藿化学指纹峰面积进行统计学分析;运用细胞增殖与活性检测法(CCK-8)和酶联免疫吸附测定法(ELISA)分别检测淫羊藿及巫山淫羊藿对MC3T3-E1成骨前体细胞增殖活力及成骨细胞碱性磷酸酶(ALP)活性的影响,采用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间串联质谱法(UPLC-Q-TOF-MS/MS)分析不同基原淫羊藿及巫山淫羊藿对MC3T3-E1细胞代谢组学的影响。构建细胞代谢组峰表,并引入平均药效作用指标mean Y0,采用PLS及Pearson相关性分析计算各组mean Y0和化学指纹的相关性,依据变量重要性投影(VIP)值>1筛选淫羊藿促成骨分化的药效成分,依据各组的mean Y0评价淫羊藿及巫山淫羊藿的药效作用。结果:各基原淫羊藿及巫山淫羊藿化学指纹可完全分离。与空白组比较,不同基原淫羊藿及巫山淫羊藿组MC3T3-E1细胞活力均明显增加,淫羊藿(甘肃)、朝鲜淫羊藿、柔毛淫羊藿组均可明显增强MC3T3-E1细胞ALP活性(P<0.05)。细胞代谢组学结果显示,空白组与模型组有明显的分离趋势,不同基原淫羊藿及巫山淫羊藿与模型组距离有差异,表明不同基原淫羊藿及巫山淫羊藿促成骨分化作用具有差异。化学指纹-细胞代谢组学整合分析筛选出9个成分与药效关系密切,包括双藿苷B、朝藿定C、淫羊藿苷、宝藿苷Ⅰ、yinyanghuo B、β-脱水淫羊藿素、木兰花碱、隐绿原酸和槲皮素,以朝鲜淫羊藿促成骨分化的药效作用最强。结论:该研究确定了不同基原淫羊藿及巫山淫羊藿促成骨分化的药效物质基础多为黄酮类、生物碱类和有机酸类成分,为中药药效相关成分筛选及中药疗效预测提供思路与方法。

去氢二异丁香酚抗炎活性的细胞代谢组学研究

目的研究去氢二异丁香酚的抗炎活性及作用机制。方法研究药物对经LPS诱导后的RAW264.7细胞中炎症因子变化情况,验证其是否具有抗炎作用;采用超高效液相色谱-四极杆静电场轨道阱高分辨质谱技术进行代谢组学分析,获取组间差异代谢产物,分析相关的代谢通路。结果去氢二异丁香酚明显抑制了IL-6、TNF-α、IL-1β三种炎症因子的含量;经代谢组学筛选得到内源性差异代谢物43个,主要为磷脂酰胆碱和游离脂肪酸等成分。通过富集分析筛选后得到精氨酸生物合成,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢以及甘油磷脂代谢三条主要代谢通路。结论去氢二异丁香酚对炎症因子具有明显的抑制作用,其抑制作用的发挥可能与氨基酸代谢和脂质代谢有关。

基于代谢组学研究葫芦素B诱导人肝内胆管癌HuCCT1细胞凋亡的作用机制

目的探究葫芦素B(CuB)诱导人肝内胆管癌HuCCT1细胞凋亡的作用及机制。方法将HuCCT1细胞分为对照组,CuB给药低(50 nmol·L^(-1))、中(100 nmol·L^(-1))、高(200 nmol·L^(-1))剂量组,给予药物干预24 h,采用Annexin V/PI双染法和Hoechst染色法检测细胞凋亡情况。采用超高效液相色谱/四极杆飞行时间质谱(UHPLC-Q/TOF-MS)检测其主要差异代谢物,并分析其相关代谢通路。结果Annexin V/PI双染结果发现,与对照组相比,经CuB给予处理后HuCCT1细胞的凋亡比例从7.86%±0.73%增加到16.53%±0.27%,P<0.0001;Hoechst染色结果发现,与对照组相比,经200 nmol·L^(-1)CuB给予处理24 h后细胞结构被破坏,细胞破碎,边缘轮廓不规则,出现大量核固缩现象;代谢组学分析筛选出了20个显著的差异代谢物,主要涉及的代谢通路包括TCA循环、能量代谢、氨基酸代谢和脂质代谢等。结论CuB具有较好的抗肿瘤作用,可能是通过干扰HuCCT1细胞的多条代谢通路,引起细胞快速增殖的物质缺乏,最终导致细胞凋亡,而发挥药理作用。

二至丸抗大鼠肾细胞衰老的GC-MS代谢组学研究

目的研究D-半乳糖诱导的衰老大鼠肾细胞(NRK)内源性代谢物的变化,寻找与衰老有关的代谢生物标志物,探讨二至丸对衰老模型的调节作用及其抗衰老的可能机制.方法采用D-半乳糖复制NRK细胞衰老模型,借助气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术,对各组细胞样本进行测定,采用Kruskal-Wallis非参数检验及Dunn's多重比较进行单变量统计分析来筛选差异性代谢物.结果经PLS-DA模式识别分析,对照组、模型组和EZW组细胞样本能够得到很好的区分,共鉴定出31种潜在生物标志物,二至丸含药血清给药后衰老NRK细胞胞内的内源性代谢物水平发生不同程度的回调.结论二至丸可以使D-半乳糖诱导的衰老NRK细胞胞内的异常代谢有所恢复,其治疗作用可能与机体内31个代谢物及10条相关代谢通路的调节有关.

汞离子对细胞代谢通路影响的代谢组学

利用超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF-MS)技术对汞离子作用后细胞的代谢组学进行了研究,结合化学计量学方法,对代谢组学数据进行了多维统计分析.结果表明,与非汞离子作用组相比,汞离子作用组存在能量、磷脂、脂肪酸及氨基酸代谢异常,并发现16种有显著差异的生物标记物.进一步探讨了汞中毒的细胞代谢机理及细胞的应激保护.本研究建立的基于UPLC-Q-TOF-MS技术的细胞代谢组学快速分析方法可以对细胞在重金属作用后的代谢物变化进行轮廓分析.

细胞代谢组学样品前处理研究进展

细胞代谢组学是系统生物学的重要组成部分,是对生物系统进行整体和动态的认识的科学,主要进行小分子代谢物定性和定量分析研究,观察代谢物的浓度变化,从而在细胞水平上考察代谢机制。细胞代谢组学的工作流程包括:实验设计、样品采集、样品处理、代谢物分析和数据处理。其中,样品前处理方法不尽相同,而设计一个合理方便的样品前处理方法对后期开展代谢组学至关重要。现简要综述现阶段对细胞代谢组学样品前处理的研究成果和常用方法。

银杏黄酮苷元联合阿霉素协同抗肝癌的细胞代谢组学研究

该研究基于高效液相色谱-四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱联用仪探究银杏黄酮苷元(ginkgo flavone aglycone,GA)联合阿霉素(doxorubicin,DOX)对H22肝癌细胞的抑制作用及作用机制。首先考察不同浓度GA和DOX对H22细胞存活率的影响,以组合指数(combination index,CI)对两者的联合用药进行评价。将实验分为对照组(CON)、DOX组、GA组、联合用药组(GDOX),通过代谢组学策略探寻联合用药较单独用药后显著改变的代谢标志物,分析可能的代谢通路和作用机制。结果显示,以30μg·mL^(-1)GA与0.5μmol·LDOX作为联合给药浓度,CI为0.808,表明两者联合发挥协同抗肿瘤作用。代谢组学分析鉴定出L-精氨酸、L-酪氨酸和L-缬氨酸等23种代谢标志物,以氨基酸类物质为主。与CON组相比,DOX治疗后22种代谢标志物被显著下调,GA治疗后17种代谢标志物被显著下调。相较于DOX和GA组,GDOX联合用药进一步下调了这些代谢标志物在肝癌中的水平,这可能是两者联合起到增效作用的原因。通路富集分析中找到5条关键代谢通路,包括谷胱甘肽代谢,苯丙氨酸代谢,精氨酸和脯氨酸代谢,β-丙氨酸代谢,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解。这表明GA联合DOX的协同抗肿瘤作用,可能是通过干预多种氨基酸的代谢,进而影响肿瘤细胞的能量供应实现。