大鼠尿液中壬基酚的代谢轮廓

运用代谢组学方法研究了壬基酚对大鼠尿液代谢的影响, 通过高效液相色谱-飞行时间质谱技术建立了大鼠尿样的代谢指纹图谱, 用主成分分析法分析给药组与对照组代谢物指纹图谱的差异, 通过t检验选取潜在的生物标志物及效应标志物, 并结合代谢物数据库检索对其进行鉴定. 结果表明, 壬基酚给药后, 尿液中含量变化显著的成分苯基葡萄糖苷酸、L-高半胱氨酸、3-硝基丙酸、肌酸酐、左旋肉碱及5-羟色胺等构成了大鼠尿液代谢的轮廓, 它们在生物体内的变化可能对生殖系统、免疫系统、神经系统及脂肪的代谢造成一定的影响, 从代谢的角度解释了环境雌激素壬基酚对生物体的危害, 为毒理学研究提供了依据.     

基于人工智能技术的烟气暴露大鼠代谢生物标志物筛选方法研究

该研究将主成分分析、偏最小二乘判别分析等多元统计分析方法用于烟草血浆、尿液和肺组织代谢组学数据的分析,以揭示暴露于不同烟气中大鼠血浆、尿液和肺组织中内源性生物标志物的整体变化情况,筛选潜在生物标志物;将血样、尿样和肺组织代谢轮廓谱分析得到的生物标志物进行整合,运用神经模糊网络模型对标志物进行缩减,并用人工神经网络评价模型预测能力,确定烟气暴露不同时间(7,14,30 d)以及不同烟气暴露对大鼠内源性代谢物变化影响"因果效应"密切相关的关键生物标志物群,明确不同烟气对大鼠机体损伤机制的异同。     

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.     

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.     

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HPLC/Q-TOF MS的4种农药联合暴露人群的代谢组学研究

采用基于高效液相色谱-飞行时间质谱联用(HPLC-TOF MS)的代谢组学方法,研究了啶虫脒、高效氯氟氰菊酯、联苯菊酯、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐4种农药联合暴露所致的施药人群尿液中内源性代谢物的变化。采集30位农民喷洒4种复合农药前和喷洒农药期1,3,5,7 d的尿液进行检测。提取正常尿液中常见代谢物并通过质控样品评价手段进行分析,结果表明该方法具有良好的稳定性和精密度,可用于尿液中代谢物分析。多变量分析结果表明,暴露人群施药前后尿液的代谢物含量存在较大差异。对选取的36个差异离子进行鉴定,确定了8个生物标志物的结构。结果显示联合暴露组人群尿液中多巴胺、5-羟色胺、酪氨酸、色氨酸、牛磺酸和马尿酸的含量显著下降;犬尿素和肌酸的含量显著上升。4种农药联合暴露导致接触人群尿液中色氨酸代谢途径的中间产物含量降低,肝代谢和能量代谢相关的代谢物蓄积,可能与神经系统和肝脏功能的受损有关。     

运用液相色谱联合离子阱-飞行时间质谱法进行海洛因成瘾人员代谢组学研究

利用代谢组学的研究方法,对海洛因成瘾人员尿液及血清中可能的相关标志物进行筛选。运用液相色谱联合离子阱-飞行时间质谱(LC/MS-IT-TOF)联用技术对海洛因检测尿检条阴性的16名海洛因滥用成瘾者与16名正常人的血清和尿液进行研究。多变量统计分析结果表明,海洛因成瘾者和正常人聚类明显,血清和尿液中分别发现12种可能的潜在标志物。成瘾人员和正常人员在血清及尿液代谢水平上具有明显差异,差异代谢物的发现有助于为发现海洛因成瘾判定的潜在标志物提供依据。     

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。     

超高效液相色谱-质谱结合主成分分析方法研究制川乌配伍前后的肠内菌代谢差异

利用超高效液相色谱-质谱联用( UPLC-MS)技术结合主成分分析方法研究制川乌单煎液、制川乌与白芍、制川乌与防己共煎液在大鼠肠内菌中的代谢差异。采用SIMCA-P软件,以肠内菌代谢后乌头类生物碱的相对含量为变量进行主成分( PCA)分析。在主成分得分图中,制川乌单煎液与制川乌-白芍、制川乌-防己共煎液均可以明显区分,说明制川乌单煎液与制川乌-白芍、制川乌-防己共煎液的肠内菌生物转化存在显著差异。通过主成分分析载荷图及独立样本t检验,从制川乌-白芍组得到7种差异显著的标志物,从制川乌-防己组得到6种标志物,其中制川乌-白芍组有4种标志物经肠内菌代谢后含量高于制川乌组,而制川乌-防己组有1种化合物含量高于制川乌组,两组中其它标志物含量低于制川乌组。这些标志物可能是制川乌配伍前后药效差异的物质基础。     

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。     

Liquid chromatography/mass spectrometry for metabonomics investigation of the biochemical effects induced by aristolochic acid in rats: the use of information-dependent acquisition for biomarker identification

The toxic effects of oral administrations of nephrotoxic and carcinogenic aristolochic acid (AA) to male Sprague-Dawley rats were investigated by using high-performance liquid chromatography coupled with a quadrupole time-of-flight mass spectrometer. Analysis of the urine and plasma samples revealed distinct changes in the biochemical patterns in the AA-dosed rats. After peak finding and alignment, principal component analysis (PCA) and partial least-squares discriminant analysis (PLS-DA) were used for multivariate data analysis. Potential biomarkers were studied by high-resolution mass spectrometry (MS) and tandem mass spectrometry (MS/MS) analyses. The MS/MS spectra of all endogenous metabolites satisfying the pre-defined criteria were acquired in a single information-dependent acquisition (IDA) analysis, demonstrating that IDA was an efficient approach for structural elucidation in metabonomic studies. Citric acid and a glucuronide-containing metabolite were observed as potential biomarkers in rat urine. A significant increase in plasma creatinine concentration was also observed in the AA-dosed rats, which indicated that AA induced an adverse effect on the renal clearance function.     

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。     

人体邻苯二甲酸酯暴露的尿液生物标志物分析方法

邻苯二甲酸酯（phthalates，PAEs）是一类典型的环境内分泌干扰物。近年来，由于PAEs产量和使用量的增加，其对人体健康的危害尤其是生殖发育毒性受到了人们高度关注。由于PAEs在环境、食物（材）中广泛存在，导致人体不可避免地长期暴露于PAEs化合物，因此很有必要开展人体PAEs暴露评估。对人体尿液样品中的PAEs代谢物进行筛选和定量是评价PAEs暴露的重要手段，而建立它们准确、可靠的分析方法是重要前提。目前，邻苯二甲酸单酯和次级代谢物分别是短链和长链PAEs暴露最为常用的生物标志物。离线或在线固相萃取与高效液相色谱-串联质谱联用已成为测定PAEs代谢物的首选方法。本文主要综述了人体PAEs暴露的尿液生物标志物的分析方法，并讨论了这些方法在实际应用中的优点、局限性及挑战。     

高效液相色谱-串联质谱法测定兔尿中溴氰菊酯及其毒性生物标志物

建立了一种应用高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）测定兔尿中与溴氰菊酯毒性相关的多种生物标志物的检测方法。分析物包括溴氰菊酯及其代谢产物1R,3R-二溴菊酸、3-苯氧基苯甲酸,以及5种生物标志物5-羟色胺、5-羟基吲哚乙酸、3-硝基丙酸、8-羟基脱氧鸟苷和6-甲氧基鸟嘌呤。样品经硅藻土基质固相分散萃取、三氯乙酸沉淀蛋白质和HLB固相萃取小柱净化,使用电喷雾离子源,在多反应监测模式下正负切换采集测定,其中溴氰菊酯、5-羟色胺、5-羟基吲哚乙酸、8-羟基脱氧鸟苷和6-甲氧基鸟嘌呤采用正离子模式,1R,3R-二溴菊酸、3-苯氧基苯甲酸和3-硝基丙酸采用负离子模式。基质校准曲线外标法定量。结果表明,7种生物标志物在各自的浓度范围内线性关系良好（R²不小于0.9914）,5-羟基吲哚乙酸的检出限和定量限分别为20 μg/L和50 μg/L,其余化合物的检出限和定量限分别为0.2~5.0 μg/L和0.5~10 μg/L;在兔尿中3个不同添加水平的平均回收率为74.2%~98.7%,相对标准偏差（RSD）不大于12%,方法简单、快速、准确、灵敏,可作为溴氰菊酯暴露评估的检测方法。     

Determination of nerve agent metabolites in human urine by isotope-dilution gas chromatography-tandem mass spectrometry after solid phase supported derivatization

A simple and sensitive method has been developed and validated for determining ethyl methylphosphonic acid (EMPA), isopropyl methylphosphonic acid (IMPA), isobutyl methylphosphonic acid (iBuMPA), and pinacolyl methylphosphonic acid (PMPA) in human urine using gas chromatography-tandem mass spectrometry (GC-MS/MS) coupled with solid phase derivatization (SPD). These four alkyl methylphosphonic acids (AMPAs) are specific hydrolysis products and biomarkers of exposure to classic organophosphorus (OP) nerve agents VX, sarin, RVX, and soman. The AMPAs in urine samples were directly derivatized with pentafluorobenzyl bromide on a solid support and then extracted by liquid–liquid extraction. The analytes were quantified with isotope-dilution by negative chemical ionization (NCI) GC-MS/MS in a selected reaction monitoring (SRM) mode. This method is highly sensitive, with the limits of detection of 0.02 ng/mL for each compound in a 0.2 mL sample of human urine, and an excellent linearity from 0.1 to 50 ng/mL. It is proven to be very suitable for the qualitative and quantitative analyses of degradation markers of OP nerve agents in biomedical samples.     

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。     

Measurement of 4-nonylphenol and 4-tert-octylphenol in human urine by column-switching liquid chromatography-mass spectrometry

We report a method for determining 4-nonylphenol (NP) and 4-tert-octylphenol (OP) levels in human urine samples by column-switching liquid chromatography-electrospray mass spectrometry after enzymatic deglucuronidation. The method involves enzymatic deconjugation by β-glucuronidase and correction by the stable isotopically labeled internal standard, 4-(1-methyl)octylphenol-d₅. The compounds were separated by reversed-phase chromatography with a C₁₈ column, and detected by selected ion monitoring in the negative mode. After adding an internal standard to urine samples, a direct analysis was carried out. The average recoveries of OP and NP were above 85.0% with correction using the added internal standard. The quantitation limit in the urine samples was 0.3 ng ml⁻¹. The method enables the precise determination of standards and may be applied to the detection of trace amounts of OP and NP in human urine samples.     

利用代谢组学技术研究全氟辛酸的人肝脏毒性机制

采用超高效液相色谱-飞行时间质谱联用系统研究暴露于不同浓度全氟辛酸(PFOA)72 h的正常人L-02肝细胞内代谢谱的变化。将主成分分析法用于数据分析和生物标志物的初步筛选。在正离子和负离子扫描模式下,对照组和暴露组均可得到较好区分并呈现出明显的剂量-效应关系,筛选鉴定了18种与全氟辛酸毒性密切相关的潜在生物标志物,包括肉碱和酰肉碱、核苷及其同源物、氨基酸及其同源物等。在暴露组中,在脂肪酸代谢中起关键作用的肉碱类代谢物的含量变化显著,其中肉碱含量随剂量的升高呈现明显的下降趋势,而酰肉碱则呈现相反的变化趋势,表明全氟辛酸可通过诱导胆固醇等脂类物质代谢相关基因的异常表达从而扰乱胆碱类物质的正常合成和代谢。除了变化最显著的胆碱代谢通路之外,全氟辛酸的肝脏毒性还与三羧酸循环、嘌呤代谢、氨基酸代谢和核酸代谢等多个通路相关。这些结果表明,PFOA在体内经过长时间累积可通过干扰众多的代谢通路从而破坏人体的正常生理机能,造成潜在的健康危害。