糖尿病合并非酒精性脂肪性肝病患者尿代谢组学研究

目的：运用气相色谱-质谱联用技术（GC/MS）技术观察糖尿病合并非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）患者尿液中小分子代谢物,发现用于糖尿病合并NAFLD诊断的潜在生物标志物,为糖尿病合并NAFLD的发生机制和早期诊断提供代谢水平上的依据。方法：采用GC/MS检测20例正常人（正常组）、20例单纯糖尿病患者（单纯组）以及30例糖尿病合并NAFLD （合并组）的尿液样本中小分子代谢物。采用主成分分析法（PCA）和偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）分析正常组、单纯组以及合并组的代谢谱变化。结果：正常组和单纯组的代谢谱完全分离,正常组和合并组的代谢谱分离良好。利用Wiley和NIST等数据库筛选和鉴定了19个与糖尿病合并NAFLD密切相关的潜在生物标志物。经过代谢通路分析,糖尿病合并NAFLD患者体内存在苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成、苯丙氨酸代谢、组氨酸代谢、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、氨酰tRNA生物合成、色氨酸代谢、酪氨酸代谢等代谢异常。结论：糖尿病合并NAFLD的发生与苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成、苯丙氨酸代谢、组氨酸代谢、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、氨酰tRNA生物合成、色氨酸代谢、酪氨酸代谢等代谢异常有关,尿液中鉴定的代谢物有望成为糖尿病合并NAFLD诊断的潜在生物标志物。     

两色金鸡菊醇提物对自发性高血压大鼠尿液的代谢组学研究

目的研究两色金鸡菊醇提物对自发性高血压大鼠尿液内源性代谢产物的影响。方法将自发性高血压大鼠(SHR)分为模型组、两色金鸡菊醇提物高、中、低剂量组(3.2、1.6、0.8 g·kg-1)、卡托普利组(4 mg·kg-1)及杜仲平压片组(187.5 mg·kg-1),连续灌胃给药4周。采用无创血压计观察其对血压的影响;连续4周收集各组大鼠尿液,通过NMR核磁共振氢谱仪对尿液中内源性代谢物进行代谢谱分析,使用SIMCA-P软件进行PLS-DA分析。结果干预4周后,各给药组大鼠血压均明显下降(P<0.01);给药组与对照组相比,大鼠尿液代谢物异亮氨酸、肌酸酐、β-葡萄糖、鲨肌醇等有明显变化。结论两色金鸡菊醇提物灌胃对自发性高血压大鼠机体代谢产生了影响,而通过代谢组学发现的差异物质,可以作为标志物进一步阐释两色金鸡菊的药性研究工作并提供实验依据。     

基于粪便代谢组学的逍遥散抗抑郁作用机制

目的应用核磁共振氢谱(1H-NMR)代谢组学技术,研究慢性温和不可预知应激(CUMS)抑郁大鼠粪便中内源性代谢物及代谢通路的变化,并评价逍遥散的改善作用,探讨逍遥散抗抑郁作用机制。方法采用CUMS造模程序建立抑郁模型,采用1H-NMR技术结合多变量数据分析方法,研究CUMS抑郁大鼠粪便代谢物谱的变化、鉴定相关代谢标志物并构建代谢通路。结果共筛选10种与抑郁相关的潜在生物标志物;与对照组比较,模型大鼠粪便中天冬酰胺、天冬氨酸、乳酸和丙酸水平显著升高(P<0.05,P<0.01),而苯丙氨酸、酪氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、丙氨酸和脯氨酸水平显著降低(P<0.05,P<0.01)。与模型组相比,逍遥散能显著升高大鼠粪便中苯丙氨酸、酪氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺和脯氨酸的水平,能显著降低天冬酰胺、乳酸和丙酸的水平。与对照组比较,CUMS造模后6条代谢通路发生显著变化,包括(1)氨基酰tRNA生物合成,(2)丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,(3)精氨酸和脯氨酸代谢,(4)谷氨酸和谷氨酰胺代谢,(5)苯丙氨酸代谢以及(6)丙酮酸代谢。逍遥散显著回调(2),(3),(5)和(6)代谢通路。结论逍遥散可通过调控氨基酸代谢、糖代谢和肠道微生物代谢等途径综合发挥抗抑郁作用,为全面、深入揭示逍遥散抗抑郁作用机制提供实验依据。     

盐酸班布特罗改善慢性阻塞性肺疾病模型大鼠的作用机制研究

目的:研究盐酸班布特罗对慢性阻塞性肺疾病(COPD)模型大鼠的改善作用机制,并寻找潜在的生物标志物。方法:将30只大鼠随机分为正常组、模型组和盐酸班布特罗组(3.3 mg/kg),每组10只。模型组、盐酸班布特罗组大鼠采用烟熏联合脂多糖滴注法建立COPD模型。造模成功后,盐酸班布特罗组大鼠灌胃相应药物,正常组和模型组大鼠灌胃等体积生理盐水,每天给药1次,连续给药45 d。末次给药后,采集各组大鼠血清样品及肺泡灌洗液,采用酶联免疫吸附法检测肺泡灌洗液中白细胞介素6(IL-6)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)水平;采用液质联用(LC-MS)技术检测血清代谢物并进行代谢组学分析。采用正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)法筛选并鉴定差异代谢物,再结合相关文献找出潜在生物标志物,并利用MetPA分析平台对其进行代谢通路富集分析。结果:与正常组比较,模型组大鼠肺泡灌洗液中IL-6、TNF-α水平显著升高(P<0.05);与模型组比较,盐酸班布特罗组大鼠肺泡灌洗液中IL-6、TNF-α水平显著降低(P<0.05)。代谢组学、OPLS-DA结果显示,共发现21个差异代谢物,其中12个为潜在生物标志物(包括马来酰丙酮酸、羟基丙酮酸、羟基丙二酸半醛等),且盐酸班布特罗可显著降低马来酰丙酮酸、甲基硒代半胱氨酸、5-脱氧-D-葡萄糖醛酸等标志物的水平(P<0.05),升高羟基丙酮酸、羟基丙二酸半醛、丙二酸等标志物水平(P<0.05);生物标志物主要富集于戊糖磷酸途径、乙醛酸和三羧酸代谢通路,其次富集于肌醇磷酸代谢通路、精氨酸与酪氨酸代谢通路和甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢通路。结论:盐酸班布特罗改善COPD的机制可能与降低细胞调节因子IL-6、TNF-α水平有关,还可能与氨基酸代谢、能量代谢、脂质代谢等通路有关。     

参麦方对于大鼠心肌损伤保护作用的代谢组学研究

目的运用代谢组学方法研究参麦方对于由阿霉素所造成的大鼠心肌损伤的保护作用,探讨参麦方在体内发挥药效的作用机制。方法通过超高效液相色谱-飞行时间质谱(UPLC/TOF-MS)分析药物作用后大鼠尿液的代谢物图谱,采用偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)寻找各组代谢物差异,变量重要性投影(VIP)及t检验筛选潜在内源性标志物。结果鉴定出琥珀酰腺苷、环磷酸腺苷、S-三甲基丁酰基二氢硫辛酰胺、4-羟基环氧乙酸、苯丁酰谷氨酰胺、丁酸甲酯、3-羟基十四烯二酸、二氢硫辛酰胺、丙酮酸等14种内源性代谢物。结论参麦方可通过调节嘌呤代谢、部分氨基酸代谢、脂肪代谢和能量代谢等来发挥保护心肌损伤的作用。该研究解释了参麦方在体内发挥药效的作用机制,为两药配伍的合理性及临床联合用药治疗疾病提供了理论依据。     

二乙基亚硝胺诱导的肝癌模型大鼠尿液代谢组学研究

目的应用核磁共振检测法(~1H-NMR)对大鼠尿液小分子代谢标志物及其参与的代谢通路进行分析。方法通过饮用质量浓度为0.1 mg·mL~(-1)的二乙基亚硝胺溶液(DEN)造肝癌大鼠模型,同时用饮用灭菌水的大鼠作为正常对照组,18周后采集尿样并进行核磁共振检测,在显微镜下对肝组织进行观察对比。结果模型组大鼠尿液中异亮氨酸、乳酸、丙氨酸、醋酸盐、糖蛋白、丙酮酸盐、琥珀酸盐、α-酮戊二酸、苯丙氨酸和甲酸盐10种代谢物的含量显著降低;而柠檬酸、二甲基亚硝酸、肌酸、牛磺酸和肌酸酐5种代谢产物的含量显著增加。采用MetaboAnalyst 3.0对差异性代谢物进行分析,发现共有4种代谢通路发生了明显变化。结论通过对大鼠尿液代谢物进行检测分析,为肝癌提供早期诊断依据。     

鞣花酸对D-型半乳糖致衰老大鼠干预的尿液代谢组学生物标志物的筛选及代谢通路分析

目的：利用高效液相色谱串联质谱仪（LC-MS）的尿液代谢组学方法,考察鞣花酸对D-型半乳糖致衰老大鼠内源性物质代谢的影响,寻找潜在的生物标志物并分析代谢途径,为研究鞣花酸对D-型半乳糖致衰老大鼠的改善作用及其机制提供理论依据。方法：采用皮下颈静脉注射D-型半乳糖的方法建立氧化衰老大鼠模型,灌胃给予鞣花酸连续8周,收集给药8周24 h尿液,用液相色谱--高分辨质谱对其检测分析;采用主成份分析（PCA）、偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）及正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）等方法对正常对照组,模型组,阳性对照组,鞣花酸高剂量组、中剂量组、低剂量组6组大鼠尿液代谢物进行聚类分析,筛选出潜在的生物标志物并构建相应的代谢通路。结果：代谢组学分析发现造模后第8周各组大鼠尿液有明显的聚类现象,通过对重要变量的分析鉴定,筛选出12个潜在的生物标志物;涉及的代谢通路包括三羧酸循环、色氨酸代谢、丙酮酸代谢、二元羧酸及牛磺酸代谢等。结论：鞣花酸干预下的D-型半乳糖致衰老大鼠内源性代谢物聚类性趋近正常水平,为进一步阐明鞣花酸对D-型半乳糖致衰老大鼠的作用机制提供依据。     

福多司坦干预炎症微环境下肺癌细胞的代谢组学研究

本研究借助GC-MS代谢组学技术研究福多司坦干预炎症微环境下肺癌A549细胞的作用机制。代谢组学结果鉴定出苹果酸、异亮氨酸、乳糖、肌醇半乳糖苷二水合物、肌酸酐、葡萄糖醛酸、油酸、磷酸、S-(羧甲基)-L-半胱氨酸、塔格糖和尿苷共11个内源性代谢物可作为炎症微环境状态下肺癌A549细胞的药效生物标志物。通路富集分析显示主要包括异亮氨酸、缬氨酸、亮氨酸、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸等氨基酸代谢途径与半乳糖、磷酸戊糖等碳水化合物代谢途径发生明显扰动。福多司坦对炎症状态下肺癌A549细胞有明显降低炎症因子水平与纠正肺癌炎症微环境的作用,潜在机制为对多种氨基酸代谢物及氨基酸等代谢途径的干预作用。该研究揭示了福多司坦有可能通过改善肺癌炎症微环境来扼制炎症的持续反应从而防止肺癌的进一步恶化。     

慢性阻塞性肺病稳定期模型大鼠支气管肺泡灌洗液的代谢组学研究

目的：基于代谢组学方法研究慢性阻塞性肺病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）稳定期大鼠支气管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）的潜在生物标志物。方法：采用烟熏联合细菌反复感染的方法制备COPD稳定期模型大鼠。采用超高效液相色谱-串联质谱技术采集大鼠的BALF数据，利用多元统计分析软件筛选差异代谢物，再结合数据库鉴定潜在生物标志物，并进行代谢通路分析。结果：多元统计分析结果显示，正常组与模型组BALF代谢物发生显著变化。通过比对数据库，共鉴定出30个差异性代谢物，主要涉及到体内的氨酰基-tRNA的生物合成，甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸的代谢，鞘脂代谢，苯丙氨酸代谢和花生四烯酸代谢等8条代谢通路。结论：基于代谢组学研究COPD稳定期的BALF代谢物变化，寻找COPD稳定期相关代谢标志物，为治疗COPD提供理论参考。     

基于代谢组学研究蚕沙对湿阻中焦证大鼠的“和胃”作用机制

目的：研究蚕沙对湿阻中焦证大鼠粪便及尿液中内源性代谢物的影响,探讨蚕沙治疗湿阻中焦证可能机制。方法：利用"外湿侵体法-游泳力竭法-过食肥甘法"多因素复合法制备湿阻中焦证大鼠模型;采用超高效液相色谱-飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF-MS）技术结合多变量统计分析方法,研究湿阻中焦证大鼠粪便和尿液代谢物谱图的变化,确定相关代谢标志物并构建代谢通路。结果：与正常组比较,模型组大鼠粪便及尿液中十八碳-6,9-二烯酸、油酸酰胺、十八碳6烯酸、14,15-二羟基二十碳三烯酸、1-（1Z-十八碳烯基）-sn-甘油、二十四碳五烯酸（C24：5n-6）、7-酮基脱氧胆酸、α-生育三烯酚、溶血磷脂酰乙醇胺（0：0/15：0）、溶血磷脂酰乙醇胺（0：0/18：1（11Z））、溶血磷脂酰胆碱（18：3（6Z,9Z,12Z））、半胱氨酸、硫酸吲哚酚、蓖麻油酸、环磷酸鸟苷显著升高;3-吲哚甲醛、4,6-二羟基喹啉、L-苯丙氨酸、犬尿喹啉酸、α-亚麻酸、甘氨胆酸、2-吲哚羧酸、乙酰磷酸、高香草酸、黄尿酸、棕榈酸、亚油酸、油酸显著降低。同时,蚕沙高、中、低剂量组分别能显著回调其中的17、13、11种代谢物。结论：代谢组学分析揭示蚕沙对湿阻中焦证大鼠具有一定的干预作用,其"和胃"机制可能与调节苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成,苯丙氨酸代谢,α-亚麻酸代谢,甘油磷脂代谢,初级胆汁酸的生物合成等有关。