五味子治疗大鼠糖尿病肾病作用机制的血清代谢组学研究

采用基于超高效液相色谱与串联四级杆飞行时间质谱仪(Ultra-performance liquid chromatography coupled with quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC/Q-TOF-MS)联用技术的代谢组学方法,通过分析大鼠血清内源性代谢物的变化,研究五味子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,采用试剂盒方法测定尿蛋白、尿肌酐的含量,结果表明五味子水提取物可以显著降低模型动物的尿蛋白含量(p<0.05),对糖尿病大鼠肾病并发症具有一定的改善作用。采用UPLC/Q-TOF-MS方法分析了五味子对糖尿病肾病大鼠的血清代谢轮廓,分析了健康组、模型组和五味子给药组的大鼠血清,采用偏最小二乘法-判别分析(Partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)进行数据分析。PLS-DA得分图显示健康组、模型组和五味子组的代谢轮廓有显著差别,根据正交偏最小二乘法-判别分析(Orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)载荷图筛选,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)等数据库检索,进行质谱信息匹配,鉴定出黄尿酸、油酰胺、棕榈酰胺、尿酸、5-羟基己酸、硫酸对甲酚、对甲酚葡萄糖苷酸7种内源性代谢物为生物标记物。研究结果表明五味子通过影响色氨酸代谢、嘌呤代谢、肠内菌代谢、脂肪酸代谢等通路对糖尿病肾病发挥治疗作用,其中嘌呤代谢、肠内菌代谢通路可能是五味子发挥治疗作用的重要途径。     

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.     

基于液相色谱-质谱联用技术的代谢组学方法研究薄荷烟对大鼠代谢的影响

将基于液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术的代谢组学分析平台用于薄荷烟对大鼠代谢影响的研究。分析了3组大鼠的尿样,包括对照大鼠、吸食普通烟大鼠和吸食薄荷烟大鼠,并采用主成分分析(PCA)方法对数据进行模式识别。PCA得分图表明吸食薄荷烟大鼠与对照组大鼠尿样的代谢差异要小于吸食普通烟大鼠。从PCA载荷图中找到并鉴定了犬尿喹啉酸等8种重要代谢物。通过考察代谢物在对照大鼠、吸食薄荷烟大鼠和吸食普通烟大鼠尿样中的相对含量变化,进一步说明了烟草中添加薄荷醇可减少烟草对大鼠代谢的影响。     

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.     

血清代谢轮廓分析在评估乙肝肝硬化病程中的应用

采用高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)作为代谢组学研究平台,分析不同Child-Pugh分级肝硬化病人和健康人群的血清标本,获取代谢轮廓.对数据进行主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA),用各组病例的80%作为训练数据构建疾病的OPLS-DA区分模型,以剩余的20%作为检测数据,观察模型对...     

气相色谱-质谱联用技术分析大气细颗粒物对小鼠肺组织代谢轮廓的影响

建立了基于气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分析大气细颗粒物(PM2.5)滴注对小鼠肺组织代谢轮廓的影响的研究方法.通过分析肺组织细胞内代谢物的变化,研究不同浓度PM2.5对小鼠肺组织代谢的毒性机制.鼻腔分别滴注0、7.5、20.0和37.5 g/L的PM2.5悬液,提取肺组织胞内物质,预处理后进行GC-MS分析,结合主成分分析法(PCA)、偏最小二乘判别分析法(PLS-DA)进行数据解析,通过PLS-DA得分图可将不同PM2.5染毒浓度下的肺组织胞内物质明显区分.运用PLS-DA载荷图及模型的变量重要性因子(VIP)值,发现了7种代谢物可作为区别不同浓度PM2.5下代谢组的潜在生物标志物,分别为丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、鸟氨酸、延胡索酸、柠檬酸、嘌呤(p<0.01).代谢途径分析结果表明,PM2.5滴注使小鼠肺组织受到氧化损伤,氧化应激反应增强,抑制了三羧酸循环(TCA循环)及嘌呤代谢.本研究为深入解析PM2.5致毒机理提供了新的方法及理论依据.     

黄芪口服液降低大鼠顺铂毒性作用机制的尿液代谢组学研究

采用基于液相色谱-飞行时间质谱联用(LC-TOF-MS)技术的代谢组学方法,分析大鼠尿液内源性代谢物的变化,研究黄芪口服液(HO)降低大鼠顺铂(CDDP)毒性的作用机制.采用低剂量多次腹腔注射CDDP的方法建立CDDP染毒大鼠模型,并连续给予16天HO.于第18天收集正常对照(Control)组、顺铂模型(CDDP)组和黄芪口服液(HO)组大鼠的24 h尿液, 进行LC-TOF-MS分析,以获取尿液代谢物组数据集,对所得数据进行主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)等多元统计分析,以筛选潜在生物标志物.于第20天采集大鼠血清测定肌酐和尿素氮水平.血清指标测定结果表明, HO可以显著降低CDDP染毒大鼠的肌酐和尿素氮水平(p<0.05).PCA得分图显示,3组可分别聚类,HO组位于Control组和CDDP组中间,表明HO可部分改善CDDP所致大鼠尿液代谢产物的异常变化.综合OPLS-DA分析、t检验和倍数变化分析结果,最终共筛选并初步鉴定出35个尿液代谢产物作为HO减毒相关的潜在生物标记物.代谢通路分析结果表明,HO可通过纠正体内氨基酸代谢、能量代谢和核苷酸代谢等通路的紊乱,降低CDDP所致机体毒性.     

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。     

基于快速高分辨液相色谱-质谱的中波紫外线辐射诱导大鼠急性光损伤的代谢组学研究

利用快速高分辨液相色谱-四极杆-飞行时间质谱( RRLC-Q-TOF-MS)联用技术结合多元统计分析方法,考察在中波紫外线( Ultraviolet B, UVB)辐射前后,大鼠尿液中内源性代谢物谱的变化,研究UVB辐射导致急性光损伤的生理机制。急性光损伤大鼠模型由窄谱中波紫外线光源(TL-01,峰值312 nm)照射,采用离心沉降后四倍稀释法处理尿液样本, Supelco Ascentis? Express C18色谱柱,水(含0.1％甲酸)与乙腈为流动相梯度洗脱,液相色谱-串联质谱分析测定。利用主成分分析( PCA)法、聚类分析( CA)法等对辐射前后的大鼠尿液样本进行代谢轮廓分析,寻找对分组贡献大的差异代谢物及通路,并阐明其作用机制;运用偏最小二乘判别分析( PLS-DA)法建立预测模型,考察此模型在UVB致光损伤模型诊断上的预测能力。多元统计分析结果显示,空白对照组与UVB模型组能够获得很好地区分,通过将差异代谢物与数据库、串联质谱数据及标准品比对,发现并鉴定出11种潜在生物标记物,表明UVB辐射可影响正常大鼠的鞘脂类代谢、核酸代谢、亚油酸代谢、氨基酸代谢等通路,这些差异代谢物对UVB辐射致光损伤类疾病的诊断具有较好的预判能力。     

基于气相色谱-飞行时间质谱技术的佐剂性关节炎大鼠尿液代谢组学的研究

采用弗氏完全佐剂(FCA)诱导佐剂性关节炎(AA)大鼠模型,观察大鼠足趾肿胀度和踝关节组织的病理学形态变化。应用气相色谱-飞行时间质谱(GC-TOF MS)技术检测AA大鼠尿液代谢物谱,并对数据进行主成分分析(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),探讨可能的发病机制。通过变量重要性投影值(VIP>1)和P值(<0.05),筛选出尿液中的差异代谢物。在模型组大鼠的尿液中共发现异柠檬酸、α-酮戊二酸、柠康酸、肌酸、3-羟基丁酸等20种差异代谢物。推断AA代谢组学的发病机制可能与能量代谢、氨基酸代谢、脂肪酸代谢途径有关。     

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...     

糖肾方对自发性Ⅱ型糖尿病鼠磷脂代谢的影响

利用正相液相色谱飞行时间质谱建立了大鼠血浆磷脂的轮廓谱。通过对磷脂轮廓谱的PLS-DA判别分析及14种化合物的定量,考察了中药糖肾方对自发性II型糖尿病鼠磷脂代谢的影响,并对比了糖肾方与西药蒙诺在糖尿病发展过程中的不同作用。结果表明：与正常对照组相比,糖尿病鼠的血浆磷脂代谢发生异常。糖肾方能够调节糖尿病鼠的磷脂代谢紊乱,蒙诺则加剧了病鼠的磷脂代谢异常。此外,8种磷脂化合物可能成为糖尿病发展过程中的潜在生物标志物。     

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。     

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。     

硫酸铵提高裂殖壶菌不饱和脂肪酸积累的代谢组学研究

采用基于气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术的代谢组学方法,通过分析裂殖壶菌胞内代谢物的变化,研究(NH4)2SO4提高裂殖壶菌不饱和脂肪酸积累的作用机制.利用GC-MS技术对添加0,1.5,2.5和3.5g/L (NH4)2SO4的发酵样品进行分析,结合K-Means算法对数据进行聚类分析,得到胞内代谢物的热图.主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)得分图可将不同添加条件下裂殖壶菌胞内物质明显区分.运用PLS-DA载荷图及模型的变量重要性因子(VIP)值,发现了7种代谢物可作为区别4种不同条件下的生物标志物.经NIST和Wiley谱库检索,它们分别为葡萄糖、肌醇、甘露醇、果糖、磷酸、乙醇胺、乙胺.代谢途径分析结果表明,(NH4)2SO4是通过弱化糖酵解途径和乙酸合成支路,提高苹果酸酶的活力,强化氨基酸代谢和NADPH的积累,从而提高不饱和脂肪酸积累.     

超高效液相色谱/飞行时间质谱法分析尿液中的代谢物用于区分人类性别的研究

尿中的代谢产物可以反映生命个体的生理状态。为了考察在非严格控制条件下(即对志愿者的饮食、生活方式以及样品采集时间等诸多条件不加以控制)基于尿中代谢物的指纹图谱对男女性别进行区分的可行性,采用超高效液相色谱/飞行时间质谱(UPLC/TOF-MS)联用技术分析了31个随机尿样,并用主成分分析法（PCA）和偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）两种数据处理方法对数据进行处理,与PCA法比较,PLS-DA法能提高分类效果,并筛选出4种可能的与性别相关的生物标记物。研究结果表明,UPLC/MS联用技术通量高,数据量丰富;模式识别数据处理方法适合于从大量数据中提取信息,两者的结合有利于代谢组学的研究。     

液相色谱-质谱联用系统在肝硬化不同阶段代谢轮廓研究中的应用

采用高效液相色谱-轨道离子阱质谱联用(HPLC-LTQ Orbitrap XL MS)代谢组学研究平台分析不同阶段肝硬化病人和健康人群的血清标本,获取代谢轮廓。采用模式识别方法结合非参数检验对数据进行分析。研究发现,由肝硬化A级组、B级组、C级组和健康对照组的代谢轮廓构建的正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)模型(R2（Y）=90.1%, Q2=66.7%),对检测组数据的预测准确率达到93.8%,具有很好的判别能力。从代谢轮廓中可以鉴别出用于区分不同疾病阶段的特异性代谢标志物,如溶血磷脂酰胆碱、甘氨鹅去氧胆酸、半胱氨酸、甘氨酸、氨基己二酸、哌可酸等。研究结果表明: 利用代谢组学方法获得的血清代谢轮廓可以用来构建区分模型和寻找代谢标志物,为乙肝肝硬化的诊断和监测提供支持和依据。     

基于代谢组学方法的小儿肺炎易感性研究

以6个月到6岁肺炎患儿尿液为样本,采用基于气相色谱与质谱联用技术(GC-MS)的代谢组学方法,研究肺炎患儿尿液内源性代谢产物的变化及其易感性的发病机制。收集不同感染次数的肺炎患儿尿液样本,包括正常儿童组29例、单次感染肺炎患儿组35例、多次感染肺炎患儿组31例,分析获得肺炎患儿尿液代谢轮廓;同时对所得数据进行主成分分析(PCA)及偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)等多元统计分析,综合单因素方差分析及倍数(Fold change,FC)变化分析结果,最终筛选并通过Fiehn-Lib等数据库鉴定丝氨酸、组氨酸、脯氨酸、正亮氨酸、谷氨酰胺、硬脂酸、缬氨酸和异亮氨酸、乳糖醛酸等在正常儿童组与肺炎患儿组之间有代谢差异(p value adjusted by FDR0.05)且FC5,吲哚-3-乙酸、肌酸、乙醇胺、甘露糖基甘油酸和果糖在不同感染次数肺炎组之间具有差异性(p value adjusted by FDR0.05)。实验结果表明,肺炎患儿易感性体质存在差异性代谢物,这些代谢物主要通过氨基酸及糖代谢对肺炎易感性产生影响。     

黄芪黄酮干预脾虚水湿不化大鼠血浆代谢组学研究

采用高效液相色谱结合飞行时间质谱检测正常大鼠、脾虚水湿不化证大鼠及黄芪黄酮组分干预后大鼠血浆内源性代谢物变化,获取大鼠血浆代谢图谱,研究黄芪黄酮组分干预脾虚水湿不化证的作用机制.采用高脂低蛋白饮食加负重游泳力竭建立脾虚水湿不化证大鼠模型,选择Halo C18色谱柱,流动相为0.05％甲酸-水与0.05％甲酸-乙腈,梯度洗脱,利用液相色谱-串联质谱分析测定大鼠血浆样品.利用主成分分析法对造模前后大鼠血浆样本进行代谢轮廓分析,结合变量投影重要性及显著性分析等筛选对分组贡献最大的差异标志物及相关通路,阐明药物的作用机制.结果表明, 黄芪黄酮组代谢轮廓异于模型组,而接近于正常组,共鉴定出了包含甘油磷脂类、鞘酯类、氨基酸类等在内的11种潜在生物标志物,其代谢通路包括三羧酸循环、甘油磷脂代谢、脂肪酸代谢及氨基酸代谢等,主要涉及体内能量代谢和脂肪代谢.黄芪黄酮干预脾虚水湿不化证大鼠后, 宏观指标(如体重、自主活动)和微观指标(如代谢标志物、血脂)均明显回调,表明黄芪黄酮可能主要通过调节能量代谢、脂肪代谢等途径而发挥健脾利水作用.     

非靶向代谢组学用于藜芦妨害人参治疗脾气虚的机制研究

采用超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱( UPLC/Q-TOF-MS)联用技术,通过非靶向代谢组学方法分析大鼠尿液内源性代谢物的变化,研究藜芦妨害人参发挥药效作用的机制。建立脾气虚大鼠模型,连续给药15天,测定力竭游泳时间及血液中白细胞、红细胞、血红蛋白的含量。结果表明,人参可显著提高脾气虚模型大鼠的力竭游泳时间(p﹤0.01),升高白细胞、红细胞及血红蛋白含量(p﹤0.05,p﹤0.01),藜芦对脾气虚模型大鼠各项指标无明显影响(p>0.05),人参与藜芦配伍后对脾气虚模型大鼠各项指标均无显著影响(p>0.05),表明藜芦妨害了人参发挥药效作用。采用UPLC/Q-TOF-MS技术及非靶向代谢组学的方法分析了空白组、模型组、人参组、藜芦组、参藜组对脾气虚模型大鼠的尿液代谢组差异,其中主成分分析( PCA)得分图显示各组代谢轮廓有显著差别,并通过正交偏最小二乘法-判别分析( OPLS-DA)及数据库检索,鉴定出15种人参干预调节脾气虚模型大鼠的潜在生物标志物,从中找出了7种人参藜芦配伍后减弱人参上述干预作用的潜在生物标志物,并对其涉及的代谢通路进行了系统分析。上述研究结果表明,人参藜芦配伍后妨害了人参对脾气虚模型大鼠的治疗作用,其机理可能是影响人参对体内能量代谢、免疫平衡及氧化还原反应等相关代谢的调节。