小儿肺炎患者尿液的代谢组学初步研究

利用液相色谱-质谱联用法对小儿肺炎( Childhood pneumonia, CP)患者和健康儿童( Healthy control)的尿液进行分析,发现小儿肺炎患者尿液中的潜在标记物,为其发病机制及早期筛查提供科学依据。筛选10例小儿肺炎患者(age 47.72±2.35 months)及10例健康儿童(age 46.65±1.97 months)尿液样本,采用快速高分辨液相色谱四极杆-飞行时间质谱联用( RRLC-Q TOF/MS)技术对其尿液代谢物进行分析,通过主成分分析方法( PCA)对两组代谢物进行分类,并发现潜在生物标记物。 RRLC-Q TOF/MS检测表明,CP组和Healthy Control组尿液代谢物图谱能得到很好的区分,并鉴定了5种生物标记物,提示嘌呤代谢、氨基酸代谢可能在小儿肺炎发生发展中有重要作用。     

慢性心功能衰竭患者尿液的代谢组学研究

采用基于液相色谱-质谱联用的方法对慢性心力衰竭(Chronic heart failure, CHF)患者和正常对照(Control)人群的尿液进行分析, 筛选慢性心力衰竭患者尿液中的差异代谢物, 研究其发病机制, 并为临床治疗提供科学依据.选择15个慢性心力衰竭患者(年龄(62.27±3.14)岁)及15个正常人(年龄(65.41±4.63)岁), 采用高分辨度快速液相色谱-四极杆-飞行时间串联质谱(RRLC-QTOF/MS)技术对尿液代谢物进行分析, 采用主成分分析(PCA)对两组代谢物进行分类, 并筛选潜在生物标记物;运用偏最小二乘判别分析法(PLS-DA)建模, 考察生物标记物对疾病筛选的预测能力.研究结果表明, CHF组和Control组尿液代谢物谱能得到很好的区分, 发现并鉴定了2种潜在生物标记物尿苷及丙氨酰色氨酸, 提示嘧啶代谢和色氨酸代谢可能在心力衰竭发生发展中有重要作用.     

尿液代谢组学方法研究人参总皂苷治疗糖尿病心肌病大鼠作用机制

利用基于质谱的代谢组学方法考察了人参总皂苷(TG)治疗糖尿病心肌病(DCM)大鼠的效应机制;建立了糖尿病心肌病大鼠模型,并连续12周口服人参总皂苷,采用快速高分辨液相色谱/四级杆-飞行时间/质谱(RRLC/Q-TOF/MS)技术对糖尿病心肌病模型组(DCM组)和人参总皂苷治疗组(TG组)大鼠尿样的尿液代谢物进行分析,采用主成分分析(PCA)对两组代谢物进行分类,并寻找潜在生物标记物,同时检测心肌病理超微结构、血液生化指标和心肌氧化应激水平。RRLC/Q-TOF/MS检测结果表明,DCM组和TG组大鼠的尿液代谢物谱能得到很好的区分,发现并鉴定了3种生物标记物。TG降低了DCM大鼠心肌超微结构损伤并改善其血脂、血糖及心肌氧化应激水平,代谢组学研究结果表明:作用机制可能是TG对柠檬酸循环、脂肪酸代谢和氧化应激水平的调节作用。     

阿卡波糖对Ⅱ型糖尿病大鼠尿液代谢轮廓的影响

采用超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS/MS)方法研究了阿卡波糖对Ⅱ型糖尿病大鼠代谢轮廓的影响, 分析了健康组、 糖尿病模型组和糖尿病给予阿卡波糖组的大鼠尿样, 采用主成分分析法(PCA)和偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)对数据进行分析. PCA得分图表明, 健康组、 糖尿病组和阿卡波糖组的代谢轮廓有显著差别, 根据PLS-DA载荷图筛选, 将对各组分离贡献大的化合物的串联质谱分析数据经Human Metabolome Database(HMDB)和Mass Bank.jp等数据库检索, 进行质谱信息匹配, 鉴定出苯乙酰甘氨酸、 肌酐及葡萄糖酸等8种内源性代谢物为潜在生物标记物.     

超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱质谱联用法用于宫颈癌患者尿液代谢组学研究

利用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱质谱联用(UHPLC-Q-Orbitrap MS)方法对宫颈癌(Cervical cancer,CC)患者和健康人(Healthy control,HC)的尿液进行分析,研究宫颈癌患者尿液中的潜在标志物,为其发病机制和诊断提供科学依据。筛选11例宫颈癌患者(Age(45.7±5.6)years)及11例健康人(Age(45.9±3.2)years)尿液样本,采用液相色谱-质谱联用技术对尿液进行测定,通过主成分分析(PCA)和偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)处理数据,结果表明,两组人群代谢轮廓有显著差别,发现并鉴定了12种潜在的生物标志物,提示特定的肿瘤代谢途径中潜在的代谢标志物可能在宫颈癌发生发展中发挥重要作用。     

基于液相色谱-质谱联用技术的肺癌细胞代谢组学分析

通过高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(HPLC-Q-TOF/MS)分别对肺癌细胞与正常细胞的极性与非极性代谢物进行指纹图谱分析,进一步应用偏最小二乘判别分析(PLS-DA)对代谢组学数据进行多维统计分析。研究结果显示,与正常细胞相比,肿瘤细胞存在异常的蛋白质、脂肪酸、磷脂代谢,并发现31种对分类有显著贡献的代谢小分子物质。通过本研究,建立了基于液相色谱-质谱联用技术的肺癌细胞代谢组学分析方法,发现了肺癌潜在疾病标记物,可为肺癌分子标记物的发现及其早期诊断提供新思路和新方法。     

代谢组学法分析骨髓抑制模型小鼠血清小分子代谢产物

骨髓抑制是恶性肿瘤患者化疗后常见的症状,研究骨髓抑制造成体内代谢产物的变化可以为诊断骨髓抑制病症发展状况及采用药物治疗提供思路。采用雄性BalB/C小鼠腹腔注射环磷酰胺建立骨髓抑制模型,通过气相色谱-质谱(GC-MS)对正常与造模小鼠血液代谢产物进行指纹图谱分析,然后采用主成分分析(PCA)和正交偏最小方差判别分析(OPLS-DA)对代谢组学数据进行多维统计分析。与对照组相比,骨髓抑制模型小鼠血浆中潜在的差异表达代谢标志物有15个,其中葡萄糖-1-磷酸、对硝基苯酚、乙酰苯胺、可的松、烟酰胺、马钱苷、咖啡酸、亚油酸和油酸这9种物质的表达差异有统计学意义(P0.05)。结果表明,代谢产物可作为骨髓抑制研究中的重要标记物,有助于揭示化疗所致骨髓抑制的发病机制,判断疾病发展阶段以及后续治疗手段的有效性。     

格列美脲治疗的2型糖尿病大鼠的尿液代谢组学研究

采用快速高分离度液相色谱-质谱技术(RRLC-MS)检测经格列美脲治疗的2型糖尿病大鼠尿液中代谢物的变化, 对糖尿病组、 给药组和健康对照组大鼠的尿液代谢物谱进行了分析. 采用主成分分析(PCA)对3组大鼠进行分类并寻找潜在生物标记物. 结果表明, 3组大鼠的尿液代谢物谱得到了很好的区分, 发现并鉴定了2个潜在生物标记物, 分别为4-脱氧三羟基丁酸和4-胍基丁酸. 格列美脲对2型糖尿病大鼠的药物作用可能体现为对氨基酸代谢的调节作用.     

芥子气中毒人员尿液标记物谱分析及其临床诊断应用

该研究基于暴露生物标记物溯源思路,应用于解决芥子气(SM)临床早期诊断、溯源确证难题。建立了芥子气中毒患者尿液中7种游离代谢产物的两步固相萃取/超高效液相色谱-串联质谱(SPE/UPLC-MS/MS)同时定量方法,检出限为5 pg/mL~1 ng/mL,定量下限为10pg/mL~5 ng/mL;结合前期建立的4种游离碱基加合物的同位素稀释-UPLC-MS/MS定量方法,对1例疑似芥子气中毒人员尿液中可能赋存的生物标记物进行了全筛查分析。尿液中共检出3类10种生物标记物,包括首次报道的游离代谢产物芥子亚砜,可确证患者为芥子气中毒;除硫二甘醇外,标记物含量均在暴露后3~4 d达到峰值,随后降低,至7 d仍可检出,其中谷胱甘肽加合物的β裂解产物含量相对较高,可作为芥子气中毒早期诊断与疗效评估的重要指标。     

超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱法研究菊三七总生物碱致肝毒性的血清代谢组学

应用代谢组学的方法探讨了菊三七总生物碱致肝毒性的可能作用机制。采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF MS)技术,建立菊三七总生物碱高剂量组与空白组的大鼠血清代谢指纹谱,利用主成分分析(PCA)及偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)多元统计分析比较两组的代谢物谱差异。结果表明,与空白组比较,筛选并初步鉴定出34个差异代谢产物(P0.05,VIP1),可作为肝毒性相关的潜在生物标记物,其代谢水平的变化表明菊三七总碱致肝毒性可能与氨基酸、核苷酸、脂质代谢及肝肠循环等途径发生紊乱有关,从代谢组学角度初步探讨了菊三七总碱肝毒性的作用机制。     

二苯基庚烷A干预RAW264.7细胞炎症模型甘油磷脂的UPLC-Q/TOF MS分析

对RAW264.7细胞在不同状态(正常、炎症、给药)下的甘油磷脂成分进行分析,寻找相关的潜在病理药理标志物,阐明二苯基庚烷A在抗炎过程中对甘油磷脂代谢的影响。实验分为空白组(C)、炎症模型组(L)、二苯基庚烷A给药组(D)和布洛芬给药组(B,阳性对照药组)4组。空白组和炎症组给予新鲜培养基,给药组分别给予新配含20μg/m L二苯基庚烷A和100μg/m L布洛芬的培养基,1 h后,炎症模型组和给药组按终浓度为0.5μg/m L加入脂多糖(LPS)培养,24 h后,运用修饰后的Bligh-Dyer方法提取不同状态下RAW264.7细胞的甘油磷脂成分,并通过超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用技术(UPLC-Q/TOF MS)在正负离子模式下对甘油磷脂进行一级(MS)和二级(MS/MS)质谱分析。结合二级质谱裂解数据、元素组成、数据库比对等方法鉴定磷脂成分,再通过主成分分析法(PCA)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)以及t检验筛选潜在的甘油磷脂生物标志物。结果显示,炎症组与空白组比较得到27个潜在病理标志物,二苯基庚烷A给药组与炎症组比较得到23个潜在药理标志物,布洛芬给药组与炎症组比较得到17个潜在药理标志物,主要包括磷脂酰胆碱(PC)、溶血磷脂酰胆碱(lyso PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、溶血磷脂酰乙醇胺(lyso PE)。研究表明二苯基庚烷A在抗炎过程中引起了甘油磷脂代谢的明显变化,而这些代谢变化与炎症的发生发展密切相关。     

代谢组学法研究三聚氰胺对儿童尿液代谢的影响

运用代谢组学方法研究了三聚氰胺对儿童尿液代谢的影响.通过超高效液相色谱-飞行时间质谱(UPLC/TOF-MS)法分析儿童尿样的代谢指纹图谱,质谱数据采用MarkerLynx软件处理,然后使用主成分分析和偏最小二乘判别分析法分析病例组和正常对照组之间的代谢物谱差异,并通过变量重要性投影(VIP)选取潜在的生物标志物,结合质谱同位素分析和数据库检索对潜在的生物标志物进行鉴定.结果表明,三聚氰胺通过肾结石导致的物理性损伤干扰了柠檬酸代谢.代谢组学法能够应用于三聚氰胺导致的代谢异常的研究及三聚氰胺导致肾损伤的无创检测.     

基于液相色谱联合离子阱-飞行时间质谱技术的海洛因滥用成瘾大鼠血清代谢组学研究

建立海洛因成瘾动物模型,研究海洛因成瘾大鼠血清代谢物变化,寻找其潜在的标志物。实验动物设成瘾组和空白对照组,运用液相色谱联合离子阱-飞行时间质谱(LC/MS-IT-TOF)分析方法研究海洛因成瘾对大鼠血清代谢变化的影响。分别采用主成分分析(PCA)、偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)分析成瘾组和正常对照组之间的代谢差异。结果表明成瘾组和对照组大鼠在血清代谢水平上具有明显差异,经统计学分析初步筛选出26个潜在的生物标记物的质荷比。海洛因成瘾代谢组学研究具有一定的可行性,代谢组学在判定海洛因成瘾与否方面具有一定的潜在价值。     

基于HPLC-MS的健康吸烟人群代谢组学研究

利用液相色谱-质谱(HPLC-MS)技术,分析了健康吸烟人群的尿样,和非吸烟人相比,吸烟后尿样的代谢组分种类和浓度发生了一定程度的改变。虽然吸烟尚未对受试人群的健康状态产生显著影响,但已表现出和非吸烟人群代谢状态的差别。通过多变量数据处理手段,一些能够体现这种差别的潜在生物标记物得到了定性。这些潜在标记物多为和脂肪酸和氨基酸代谢有关的小分子物质。     

黄芩-栀子配伍治疗糖尿病肾病大鼠的尿液代谢组学研究

采用基于超高效液相色谱与串联四极杆飞行时间质谱仪(Ultra-high performance liquid chromatography coupled with quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UHPLC-Q-TOF MS)联用的代谢组学方法,通过分析大鼠尿液内源性代谢物的变化,研究黄芩-栀子药对治疗糖尿病肾病的作用机制。利用高脂高糖饲料喂养并腹腔注射链脲佐菌素(STZ)建立糖尿病大鼠模型。给药12周后,采用UHPLC-Q-TOF MS对正常对照组、模型组、黄芩-栀子药对治疗组的尿液样品进行代谢轮廓分析。利用正交偏最小二乘判别分析(Orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)对实验数据进行分析,挑选出对各组分分离贡献较大(VIP>1,p<0.05)的化合物在Human Metabolome Database(HMDB)等数据库进行质谱信息匹配,共鉴定出糖尿病肾病潜在生物标记物31个,给药后回调生物标记物16个。研究结果表明,黄芩-栀子药对通过影响胆汁酸的合成与代谢、尿毒素代谢、能量代谢、色氨酸代谢、苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢等通路对糖尿病肾病起到治疗作用,其中胆汁酸的合成与代谢、尿毒素代谢和能量代谢可能是黄芩-栀子药对发挥治疗作用的主要途径。与单味药相比,配伍后的药对具有了新的药理作用。     

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。     

UPLC-QTOF-MS法研究甘油三酯作为水生环境中农药污染的潜在生物标志物

以鲫鱼为代表性研究对象, 采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UPLC-QTOF-MS)技术, 分别研究了3种农药(敌百虫、 高效氯氰菊酯和吡虫啉)对其体内代谢的影响. 通过Masslynx软件在MS ^E模式下采集数据, 使用UNIFI软件进行自动检测和数据过滤, 并将差异性物质与在线代谢组数据库进行比较, 鉴定出甘油三酯类(TGs)物质具有明显差异. 其中, 吡虫啉对TGs代谢的影响最大, 且肝脏的代谢差异比大脑更显著, 低浓度的急性暴露诱导肝脏中的TGs积累, 其含量与暴露浓度之间的关系符合Michaelis-Menten方程的增长趋势. 结果表明, TGs可在短时间内(≤2 h)灵敏地反映农药吡虫啉的低浓度(≤20 ng/mL)暴露, 可作为考察吡虫啉对水生生物毒性的潜在生物标记物, 有助于建立一种快速、 灵敏的预警方法.     

近期色谱与毛细管电泳研究亮点

1 基于气相色谱-质谱(GC-MS)的尿代谢分析 尿样与血清、血浆是最常用的代谢组学研究的样品.尿代谢分析为系统生物学研究提供了越来越多的重要数据,并可用于临床诊断、病理研究、个性化医疗和分子流行病学的研究.代谢分析常用的方法有核磁共振(NMR)、液相色谱-质谱(LC-MS)和GC-MS.新加坡国立大学的Chan等与伦敦帝国学院的合作者在已有文献的基础上,总结出使用GC-MS(主要为气相色谱-飞行时间质谱(GC-TOF MS))的全面尿代谢分析的推荐程序.     

气相色谱-质谱法测定茶饮料中6种利尿剂

提出了同时测定茶饮料中6种利尿剂的微波辅助衍生化-气相色谱-质谱法(选择离子监测模式)[GC-MS(SIM)]和气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)法。样品经乙酸乙酯提取,弗罗里硅土固相萃取柱净化富集后,以碘甲烷、丙酮、碳酸钾为衍生化试剂,采用微波加热使衍生时间缩短为8 min。GC-MS(SIM)和GC-MS/MS两种方法的日内和日间相对标准偏差(n=6)均小于10%,但GC-MS/MS法的检出限(3S/N)和测定下限(10S/N)远低于GC-MS(SIM)法的数值。应用GC-MS/MS法测定茶饮料中6种利尿剂,回收率在65.1%~108.5%之间。     

非靶向尿液代谢组学方法研究五味子治疗精尿病并发症作用机制

采用超高效液相色谱-串联四级杆飞行时间质谱联用技术(Ultra-performance liquid chromatography coupled with quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC/Q-TOF-MS),结合主成分分析技术(Principal component analysis,PCA),进行了五味子治疗糖尿病并发症大鼠尿液代谢组学研究,对五味子治疗糖尿病并发症大鼠后尿液生物标志物变化进行了考察.采用UPLC/Q-TOF-MS方法分析了健康组、糖尿病并发症模型组和五味子给药组的大鼠尿液,采用偏最小二乘法-判别分析(Partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)和正交偏最小二乘法-判别分析(Orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)载荷图筛选,通过分析对各组分离贡献较大(VIP>1,P°0.05)化合物的串联质谱数据,再经Human Metabolome Data-base(HMDB)等数据库检索,进行质谱信息匹配,尿液中共鉴定出28种潜在生物标记物,其中正谱13种,负谱15种.这些生物标记物主要影响戊糖和葡糖醛酸相互转化通路、核黄素代谢、泛酸和CoA合成、精氨酸和脯氨酸代谢、肠内菌代谢、嘌吟代谢、Vc代谢胆酸合成、色氨酸代谢等通路,五味子从能量代谢、氨基酸代谢、肠内菌代谢、脂类代谢等各个角度发挥治疗糖尿病并发症的作用.从各个通路的相关生物功能分析,五味子治疗糖尿病肾病的作用较强,此外还具有降脂、抗氧化的功效.