基于血浆代谢组学研究病症结合寒湿痹阻型膝骨关节炎兔模型的分子基础

目的基于兔血浆代谢组学探讨病症结合寒湿痹阻型膝骨关节炎兔模型的科学性。方法将30只健康的4月龄新西兰兔根据随机数字表法分为空白组(A组)、模型组(B组)、寒湿组(C组),每组10只。A组不做任何处理;B组每日给予石膏在膝关节至踝关节部位保持伸直位固定制动4 h,重复6周;C组每日将膝关节没入温度(6.0±0.5)℃水中4 h,后给予石膏在膝关节至踝关节部位保持伸直位固定制动4 h,重复6周。筛选组间差异代谢物,分析KEGG差异代谢通路。结果A-B组、B-C组分别筛选出74、25个差异代谢物(VIP>1,P<0.05)。A-B组主要涉及色氨酸代谢,B-C组主要涉及胆汁分泌代谢、5-羟色胺代谢、花生四烯酸代谢。结论病证结合寒湿痹阻型KOA兔模型在炎症反应、脂质代谢方面与中医病证上的寒湿痹阻型KOA是相关的。

基于血浆代谢组学筛选日粮纤维影响二花脸猪肉质性状的候选代谢物

本课题组前期研究发现,7%的麸皮替代基础日粮可以显著改善二花脸猪背最长肌红度值,提高其肉品质,但其潜在的生理和分子调控机理未知。旨在利用非靶向代谢组学技术,鉴别日粮纤维影响二花脸猪肉质性状的候选代谢物;并利用二花脸猪肌管细胞体外探究日粮纤维影响二花脸猪肉品质的潜在生理和分子调控机理。本试验利用非靶向代谢组学技术检测基础日粮组和7%麸皮替代基础日粮组二花脸猪血浆样品的差异代谢物,并与肉质表型数据进行联合分析,鉴别日粮纤维影响二花脸猪肉质性状的候选代谢物。然后利用候选代谢物处理体外分离培养的二花脸猪肌管细胞,研究其对肌纤维类型转变的影响。结果显示,在基础日粮组和7%麸皮替代基础日粮组之间共鉴定到9个差异代谢物,其中4个差异代谢产物在基础日粮组含量较高,5个差异代谢产物在7%麸皮替代基础日粮组含量较高。KEGG通路分析显示,二花脸猪的血浆差异代谢产物主要富集在黑色素生成途径、ABC转运体途径、酪氨酸和色氨酸生物合成途径等代谢途径上。通过与前期研究获得的肉质表型数据进行相关性分析发现,血浆差异代谢物十七烷酸与二花脸猪背最长肌24 h红度值(a_(24 h))呈显著正相关。体外细胞研究表明,十七烷酸处理二花脸猪肌管细胞,提高了I型肌纤维类型标记基因MyHC I的表达水平。综上,适量的日粮纤维添加改变了二花脸猪血浆中十七烷酸的水平,进而通过提高MyHC I基因的表达改善二花脸猪背最长肌的肉色,提高其猪肉品质。

基于血浆代谢组学和网络药理学探讨芎芷地龙汤治疗偏头痛的作用机制

目的:基于网络药理学和血浆代谢组学探讨芎芷地龙汤(Xiongzhi Dilong decoction,XZDLD)对降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP)诱导的偏头痛的作用机制。方法:采用超高效液相色谱-线性离子阱-静电场轨道阱高分辨质谱法(ultra-high-performance liquid chromatography-linear trap quadrupole orbitrap mass spectrometry,UPLC-LTQ-Orbitrap-MS)对XZDLD的化学成分进行鉴定。经硬脑膜套管注射CGRP建立偏头痛大鼠模型,通过观察大鼠偏头痛样行为、测定机械痛阈和温度痛阈评估XZDLD治疗偏头痛的疗效。基于网络药理学和血浆代谢组学的联合分析识别其治疗偏头痛的关键靶点,并应用蛋白免疫印迹法和免疫组织化学对相关蛋白进行验证。结果:应用UPLC-LTQ-Orbitrap-MS共识别出方中38个化合物。与模型大鼠相比,XZDLD各组在前30分钟显著改善了偏头痛样行为(均P<0.05),并在第19‒22天提高了机械痛阈(均P<0.05),在第20‒22天提高了温度痛阈(均P<0.05)。基于网络药理学识别出128个XZDLD治疗偏头痛的潜在靶点。基于血浆代谢组学识别出在对照组、模型组和XZDLD组中有17种不同的内源性代谢产物,主要与色氨酸和酪氨酸代谢途径相关。将二者联合分析后确定了6个关键靶点进行验证:MAOA、MAOB、CYP1A1、CYP1A2、CYP1B1和ADH1C。与模型组相比,XZDLD显著降低了MAOA、MAOB和CYP1B1蛋白的表达(P=0.024;P=0.004;P=0.039),并升高了CYP1A1、CYP1A2和ADH1C的表达(P=0.033;P=0.045;P=0.027)。结论:芎芷地龙汤可以改善大鼠偏头痛样行为,提高痛阈,其作用机制可能与调节色氨酸和酪氨酸代谢途径有关,为其临床应用提供依据,同时为偏头痛研究提供思路。

基于UPLC-HDMS方法对健脾化湿法干预脾虚湿盛证肝癌患者的血浆代谢组学研究

目的采用代谢组学探究脾虚湿盛证肝癌患者发病机制及健脾化湿法干预的分子生物学效应。方法选取2017年6月~2019年6月新疆医科大学附属中医医院(以下简称"我院")体检中心体检的50名平和质者作为空白组,选取我院收治的50例脾虚湿盛证肝癌患者作为对照组,50例服用四君子汤干预1个月的肝癌患者作为观察组。采用超高效液相色谱-高清质谱联用技术对三组入选者血浆样本进行代谢组学分析。结果在入选对象血液样品中共鉴定出谷胱甘肽、左旋谷氨酸等19个潜在生物标志物。与空白组比较,对照组中有6个表现为上升趋势,13个表现为下降趋势(P <0.05或P <0.01)。经四君子汤干预后,其中17个具有回调作用,调整差异有统计学意义(P <0.05或P <0.01);根据这17个回调生物标志物找到D-谷氨酰胺和谷氨酸代谢、牛磺酸和牛磺酸代谢等6条相关代谢通路。结论脾虚湿盛证肝癌患者体内存在氨基酸代谢、花生四稀酸代谢、脂肪酸代谢、谷胱甘肽代谢等紊乱,四君子汤可能通过调节以上相关代谢通路对脾虚湿盛证肝癌患者具有调节作用。

基于GC-MS的补阳还五汤改善D-gal模型小鼠学习记忆的血浆代谢组学研究

目的:通过GC-MS代谢组学方法,研究了补阳还五汤对D-gal致衰老模型小鼠学习记忆能力的保护效果。方法:选择了24只3月龄的昆明动物作为实验样本,按体重大小随机分成空白组、模型组、补阳还五汤组,通过新体识别试验检测实验动物的记忆水平,HE染色检测动物神经元结构等。采用气相色谱-质谱联用仪对各组实验动物血浆进行了全面定量分析,并利用血浆的代谢过程追溯了病变发生进程中的重要代谢物和主要代谢途径。结果:在HE染色中,与空白组比较,模型组神经元排列异常,形态改变;与模型组比较,补阳还五汤组神经元排列规则,形态正常。在新物体识别实验中,模型组小鼠新物体识别指数降低;补阳还五汤组小鼠新物体识别指数升高。通过GC-MS技术,发现了5种AD的血浆差异代谢产物,分别是L-焦谷氨酸、赖氨酸、焦磷酸、肌酸酐、α-乳糖。结论:补阳正五汤对D-gal模型小鼠疗效显著,并能有效提高其学习记忆的水平。其作用机制可能与谷胱甘肽代谢以及氨酰生物合成等相关代谢通路有关。

新疆哈族肥胖儿童菌群人源化小鼠模型基于GC/MS的血浆代谢组学研究

目的运用基于GC/MS的血浆代谢组学研究新疆哈族肥胖儿童菌群人源化小鼠特征代谢物,探讨新疆哈族肥胖儿童的可能机制。方法收集新疆哈族肥胖儿童粪便,制备粪便悬液,制备肠道菌群人源化小鼠模型组(HUM组),设置健康小鼠作为对照组(GF组),运用GC/MS对两组小鼠的血浆代谢物进行研究,运用PCA和PLS-DA统计学方法寻找出特征代谢物,鉴别特征代谢物。结果最终获得183个变量。PCA、PLS-DA和VIP分析最终得到21个特征代谢物;结构鉴别发现,HUM组的三羧酸循环中间物柠檬酸、琥珀酸、苹果酸等显著高于GF组;HUM组6磷酸葡萄糖、6磷酸果糖、丙酮酸和草酰乙酸表达水平显著高于GF组。此外,本研究还发现HUM组的马尿酸、如哌啶甲酸、5-氨基戊酸等显著高于对照组。结论肠道菌群可能通过影响哈族儿童体内的三羧酸循环和糖酵解活跃状态,同时肠道菌群代谢物活性增强,促进肠道营养吸收,导致哈族儿童肥胖。

氰化物急性中毒大鼠的血浆代谢组学研究

目的利用代谢组学技术研究急性氰化物中毒大鼠血浆中小分子代谢物的变化,寻找差异代谢物,分析与氰化物中毒相关的代谢途径,进而研究氰化物中毒的机制。方法将健康SD大鼠随机分为空白对照组和实验组(雄性,每组5只),实验组灌胃3.2 mg/kg(1/2LD50)氰化钾溶液建立氰化物急性中毒模型,对照组灌胃等剂纯水,灌胃后分别于45 min,24 h,120 h眼眶静脉采血,通过高效液相色谱-飞行时间质谱采集大鼠血浆代谢谱,根据主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)以及t检验和变异倍数分析筛选差异代谢物,并通过KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)数据库进行代谢通路分析。结果筛选出19个与氰化物中毒相关的差异代谢物,且随时间变化差异代谢物的种类存在差异,主要涉及胆汁分泌、氨基酸代谢等共11条代谢通路。结论可将牛磺胆酸盐和牛磺鹅胆酸盐作为氰化物中毒潜在生物标志物,马尿酸可以作为两者的辅助指标,也可根据差异代谢物的不同进行服药时间的初步推断。氰化物会对机体酶的活性和能量代谢过程产生影响,且可能造成肝脏损伤。

冠心病心绞痛痰浊证、血瘀证的血浆代谢组学研究

目的:研究冠心病心绞痛痰浊痹阻证(痰浊证)、心血瘀阻证(血瘀证)患者的血浆代谢组学特征,探讨代谢组学方法在研究冠心病心绞痛中医证型中的应用。方法:对10例痰浊证患者和10例血瘀证患者的血浆样本进行氢核磁共振(1HNMR)检测。用主成分分析(PCA)与偏最小二乘判别分析(PLS-DA)处理图谱数据,研究2组血浆代谢物图谱的差异。结果:1HNMR图谱模式识别分析显示,2组血浆样本代谢物差异显著。痰浊证组乳酸含量较高,血瘀证组丙氨酸含量较高,说明2组都存在能量代谢紊乱;痰浊证组低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白、脂类化合物、酮体含量均高于血瘀证组,高密度脂蛋白、不饱和脂肪酸含量均低于血瘀证组,说明痰浊证组比血瘀证组存在更严重的脂代谢紊乱;痰浊证组葡萄糖、半乳糖、N-乙酰糖蛋白含量均高于血瘀证组,说明痰浊证组比血瘀证组存在更严重的糖代谢紊乱;痰浊证组天门冬氨酸、异亮氨酸、谷氨酞胺、白蛋白赖氨酰含量均高于血瘀证组,丙氨酸、瓜氨酸、精氨酸、脯氨酸含量均低于血瘀证组,说明2组氨基酸代谢紊乱程度相当。结论:2组血浆样本的1HNMR代谢物图谱存在差异,能从代谢组学分析中找出特异的标志性代谢物。血浆代谢物变化能在一定程度上区分冠心病心绞痛的不同中医证型。

基于UPLC-MS探讨痰湿壅盛型高血压病小鼠血浆代谢组学特点

目的:通过检测痰湿壅盛型高血压病模型小鼠的血浆代谢组学变化,分析挖掘该证候的潜在生物学标志物,从整体角度阐释痰湿壅盛型高血压病模型小鼠的代谢特征。方法:高脂饲料喂养C57BL/6Cnc小鼠25周,观察小鼠一般情况和主动脉组织形态,UPLC-MS分析血浆代谢组变化,结合多维统计和单位统计分析筛选组间差异代谢物,并进行KEGG代谢通路富集分析。结果:模型组小鼠出现痰湿壅盛证特征表现,体质量、Lee’s指数、收缩压、舒张压、血糖/胰岛素、瘦素水平较对照组显著升高(*P<0.05),空腹胰岛素显著降低(P<0.05),主动脉出现明显的形态改变和脂质沉积。UPLC-MS共筛选出差异代谢物125个(其中64个升高,61个降低;VIP>1且P<0.05),差异最大的代谢物依次为磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰胆碱、L-异亮氨酸、乙酰肉碱等。差异代谢物主要富集于胆碱代谢、GnRH信号通路、氨基酸的合成、FcγR介导的吞噬作用、磷脂酶D信号途径等(P<0.01),以及产热、EGFR信号通路、NF-κB信号通路等(P<0.05)。结论:磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰胆碱、L-异亮氨酸、乙酰肉碱可作为痰湿壅盛型高血压病小鼠模型的特征血浆代谢标志物。

透脓散组方对大鼠疮疡模型干预作用及其机制的血浆代谢组学研究

目的运用血浆代谢组学方法评价透脓散、穿山甲配伍皂角刺、当归配伍川芎、生黄芪对疮疡大鼠的代谢物及代谢通路的调节作用与机制。方法采用透脓散、穿山甲配伍皂角刺、当归配伍川芎、生黄芪分别干预疮疡模型大鼠,应用液相色谱与四级杆飞行时间质谱联用技术(LC-QTOF-MS)检测各组大鼠血浆代谢指纹图谱,应用主成分分析(PCA)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和单变量统计分析方法探讨血浆中差异代谢物的变化。结果代谢组学分析发现,与正常对照相比,大鼠疮疡模型血浆中11个内源性差异代谢物的代谢被干扰(P<0. 05或P<0. 01或P<0. 001),主要涉及花生四烯酸代谢及磷脂代谢通路。与疮疡炎症模型组相比,透脓散、穿山甲配伍皂角刺、当归配伍川芎、生黄芪均能不同程度回调代谢物水平,透脓散组、生黄芪组对异常代谢的调控作用显著,且优于其他药物组。结论该研究为透脓散治疗体表感染性疾病及中医外科学内治法中"补益托毒"的治疗原理提供了一定的科学依据,该治法可拓展应用于炎症相关性疾病的治疗。

基于血浆代谢组学和网络分析研究柴归颗粒的抗抑郁作用机制

本研究整合代谢组学和生物网络分析工具从生物代谢网络角度系统分析柴归颗粒的抗抑郁作用机制。建立慢性不可预见性轻度应激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)抑郁大鼠模型,采用基于LC-MS的血浆代谢组学发现柴归颗粒抗抑郁作用的关键代谢物和代谢途径。整合生物网络分析工具对柴归颗粒调节的关键代谢物进行网络分析,聚焦关键代谢通路,挖掘柴归颗粒抗抑郁作用的潜在靶点。结果显示与对照组相比,模型组大鼠血浆中20个代谢物含量有显著差异(P<0.05),柴归颗粒能显著回调二十二碳三烯酸、3-羟基丁酸、4-羟基苯甲醛、鹅去氧胆酸、胆酸、L-谷氨酰胺、乙醇酸、亚油基肉碱、L-酪氨酸、N-乙酰缬氨酸、棕榈酰肉碱和花生四烯酸等12种代谢物。对柴归颗粒调控的关键代谢物进一步网络分析表明花生四烯酸代谢可能是柴归颗粒发挥抗抑郁作用的重要通路,花生四烯酸代谢途径上的CYP2B6、CYP2E1、CYP2C9、CYP2C8、PLA2G6、PTGS2、ALOX15B、PTGS1、ALOX12和ALOX5等10个蛋白为柴归颗粒发挥抗抑郁作用的潜在靶点。本文涉及的动物实验操作均遵循山西大学动物伦理委员会的规定并通过动物实验伦理审查(批号:SXULL2020028)。

基于血浆代谢组学的山茱萸酒制后抗大鼠肝纤维化作用增强机制研究

运用代谢组学技术探究和鉴定山茱萸生、制品提取物抗大鼠肝纤维化的作用机制及代谢通路,并比较分析酒蒸山茱萸干预大鼠肝纤维化作用增强的潜在机制。将大鼠随机分为空白对照组、模型组、秋水仙碱组、山茱萸生品低、中、高剂量组以及山茱萸制品低、中、高剂量组,每组6只。皮下注射40%四氯化碳复制肝纤维化模型,造模第3周开始灌胃给药,给药6周后取大鼠血样及肝脏,进行药效指标检测及UHPLC-Q-TOF-MS/MS分析。药效学结果表明,山茱萸生、制品均具有抗大鼠肝纤维化的作用。代谢组学分析显示,与空白对照组相比,模型组经筛选鉴定得到24种与肝纤维化相关的潜在生物标志物,主要参与初级胆汁酸代谢、甘油磷脂代谢、戊糖和葡萄糖醛酸脂代谢、视黄醇代谢、花生四烯酸代谢。山茱萸生、制品水煎液对其中的10种生物标志物有着不同程度的回调作用,且制品作用优于生品。本研究从血浆代谢的角度阐明了山茱萸酒制增效的机制,为山茱萸的进一步开发及临床应用提供理论依据。

血府逐瘀汤促进大鼠脑损伤修复机理的代谢组学研究

目的:采用氢谱核磁共振(1H-NMR)技术测定大鼠脑挫裂伤后血浆代谢物变化及中药血府逐瘀汤治疗后相关代谢物变化,从代谢组学探讨论血府逐瘀汤促进脑损伤修复的作用机理。方法:以1H-NMR技术结合模式识别和主成分分析法(PCA),分析大鼠脑挫裂伤模型组、中药组和假手术组术后第1、3、5、7天血浆的核磁共振氢谱以及相应代谢物谱群的变化。结果:1H-NMR测得中药组、模型组与假手术组3组大鼠血浆代谢谱存在明显差异(P<0.05),通过主成分分析法(PCA)能清晰地将模型组与假手术组、中药组区分开来。模型组与假手术组比较发现,模型组血浆中N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、γ-羟基丁酸(GABA)、肌酸(Cre)、牛磺酸(Tau)等含量下降,乳酸(Lac)、谷氨酸(Glu)、胆碱(Cho)等代谢物的浓度上升;中药组治疗后血浆中Lac、Glu、Cho等代谢物的浓度较模型组降低,而NAA、GABA、Cre等含量升高。结论:大鼠脑挫伤裂损伤机制可能包括脑组织缺血缺氧能量代谢紊乱(Cre下降、Lac升高)、神经细胞损伤导致的神经元功能受损(NAA下降)和细胞膜损伤(Cho升高)、神经兴奋毒性损伤(Glu升高、GABA下降);血府逐瘀汤在脑损伤早期干预治疗,能改善脑挫裂伤后缺血缺氧状态,减轻继发性脑损害,促进脑损伤修复,改善预后。

冠心病血瘀证研究述要

冠心病是严重威胁人类健康的常见病、多发病,大量的临床和实验研究表明,血瘀证伴随着冠心病发生发展的整个过程。本文从相关基因、血浆代谢组学以及冠状动脉形态三方面,对近年来运用现代医学方法进行的客观检测指标进行了大量的研究总结概述,有利于揭示冠心病血瘀证的本质,控制冠心病血瘀证的发生、发展。

自主研发胰腺处方粮对健康犬代谢稳态的调节作用

目的本研究旨在制备添加富含白藜芦醇的蓝莓提取物的自研犬胰腺处方粮,并系统性地评价其对健康田园犬机体状态和代谢稳态的调节和改善作用。方法采用自研处方粮和对照饲料分别喂养健康犬8周,对实验0周和8周犬开展身体检查、全血细胞计数、血清生化检测,并收集血浆进行非靶向代谢组学检测。结果与对照组相比,自研处方粮喂养8周犬除总胆固醇降低外,其他生理生化指标未表现出异常,且血浆代谢组学分析发现自研处方粮可促进健康犬的谷胱甘肽、精氨酸代谢等过程。结论上述代谢过程被报道与胰腺炎发生明确相关,提示自研处方粮具有保护胰腺、调节代谢平衡的潜在功能。

铁皮石斛提取物调节内源性代谢产物S1P及相关基因预防胃癌的机制研究

目的:基于血浆代谢组学,阐释铁皮石斛提取物(DOE)通过调节内源性代谢产物以及相关基因,预防胃癌前病变的作用机制。方法:大鼠随机分正常组、模型组、维甲酸阳性药12×10-3g/kg组,DOE低、高剂量(4.8、9.6g/kg)组,除正常组外,其余大鼠灌胃N-甲基-N-硝基-N-亚硝基胍(MNNG)0.2g/kg建立模型,每10d 1次,共9次。各组每天灌胃相应药物,正常组给予等体积0.9%氯化钠溶液,治疗3个月后处理动物,血浆代谢组学分析内源性代谢产物,实时荧光定量PCR(Real-time PCR)进一步证实内源性代谢产物的相关作用。结果:与模型组比较,DOE能够预防胃癌发生,PCA分析显示正常组、模型组、阳性药组和DOE高剂量组明显分开,血浆代谢组学分析得到5种内源性代谢产物,分别是Niacinamide,14,15-epoxyeicosatrienoic acid,Sphingosine-1-phosphate,Cortexolone,3R-hydroxy-butanoic acid。其中S1P用药后显著降低,与模型组比较差异具有统计学意义。进一步用RT-PCR测定S1P相关的基因VEGF、SPHK1、SPHK2、S1PR1的表达,得出与模型组比较铁皮石斛提取物高剂量能够明显降低VEGF、SPHK1、S1PR1 mRNA的表达(P<0.05,P<0.01),但是各组对SPHK2 mRNA的表达无调控作用。结论:DOE能够降低S1P的表达,并能降低VEGF、SPHK1、S1PR1的基因表达,抑制血管生产,从而预防胃癌发生。