基于液相色谱-质谱联用技术的代谢组学分析方法研究进展

代谢组学是研究小分子代谢物的有用工具,能够直接反映生命体终端和表型信息,在精准医学和转化医学中发挥着重要作用。色谱-质谱联用技术具有灵敏度高、选择性好、动态范围宽、信息丰富等优点,已成为代谢组学研究的主要技术平台。代谢组学分析方法的创新与进展是代谢组学在各领域广泛应用的重要前提。该文综述了近5年来基于液相色谱-质谱联用技术的代谢组学分析方法取得的成果,并对目前存在的问题及发展前景给予展望。综述引用文献81篇。     

基于液相色谱-质谱技术的肾脏代谢组学分析方法研究

建立了一种基于高效液相色谱-超高分辨质谱技术的肾脏代谢组学分析方法。肾脏组织于液氮中研磨成粉后,采用甲基叔丁基醚/甲醇/水溶剂体系进行提取,分别得到强极性部分(下层)和弱极性部分(上层)提取物,依次采用HILIC亲水色谱柱和反相C₁₈色谱柱进行梯度洗脱分离后,进行高分辨质谱分析。采用电喷雾离子源(ESI),正、负离子模式检测,扫描方式为全扫描,扫描范围为100～1 000 Da,质量分辨率为120 000。结果表明,该方法灵敏度高,专属性强,稳定性良好,可同时获取肾脏组织中的强极性和弱极性代谢物信息,可为肾脏疾病和药物肾毒性生物标志物的发现提供一种新的方法。     

气相色谱-质谱和液相色谱-质谱联用方法用于口腔癌代谢组学分析

口腔癌的发病率占全身恶性肿瘤的第6位,正确区分正常状态与良性和恶性口腔肿瘤,是恰当选择治疗方案的关键所在。本研究中,首先利用液相色谱-质谱和气相色谱-质谱联用方法分别得到健康人、良性口腔肿瘤患者和恶性口腔肿瘤患者血浆、尿液和唾液的代谢轮廓,然后应用正交信号校正的偏最小二乘法进行多变量统计分析。结果表明健康人、良性肿瘤患者和恶性肿瘤患者在血浆、尿液和唾液等3种体液代谢中都可以被区分开,而且找到和鉴定出19个重要差异代谢物。相关代谢通路分析显示,与健康人相比,良性和恶性口腔肿瘤患者都存在能量代谢紊乱和脂类代谢失衡的现象,但恶性口腔肿瘤患者还表现出三羧酸循环和肌醇代谢异常,这为临床诊断及治疗提供了重要信息。     

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。     

基于液相色谱-质谱联用的代谢组学研究中代谢物的结构鉴定进展

基于液相色谱-质谱联用的代谢组学技术因其高效分离能力和高灵敏检测能力已成为生命科学研究的重要手段,但由于缺乏有效的通用标准谱图库,检测到的大量代谢物的结构难以鉴定。这制约了代谢组学覆盖度的提高和生物标志物的发现,造成化学和生物信息的严重丢失,成为代谢组学发展的主要技术瓶颈。随着质谱仪器及计算机技术的进步,基于大气压电离质谱（API-MS）的代谢物结构鉴定技术飞速发展,本文从质谱仪器、代谢物分子结构式判别、数据库及谱图检索以及计算机辅助谱图解析等方面,对代谢物结构鉴定的最新进展进行了综述。     

基于液相色谱-质谱联用技术的妊娠期糖尿病患者脐带血代谢组学网络分析

妊娠期糖尿病（GDM）患病率呈现逐年上升的趋势，探究其对母婴之间代谢影响变得尤为重要。该研究基于液相色谱-质谱的代谢组学技术，分析GDM条件下脐带血血清代谢组的变化。采用正交偏最小二乘判别分析模型（OPLS-DA）与网络模型结合进行分析。结果表明代谢标志物花生四烯酸（AA）为关键代谢网络节点。通路分析显示，GDM会引起不饱和脂肪酸代谢异常，而该通路变化可能是GDM影响母婴代谢的重要分子机制。该文建立的代谢组学网络分析方法为研究GDM母婴间代谢变化提供了新的思路。     

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。     

基于气相色谱-质谱联用与液相色谱-质谱联用的非靶向代谢组学用于3类茶叶中化学成分分析（英文）

茶叶中的化学成分是构成其风味特征的物质基础。本研究建立了基于气相色谱-质谱联用和液相色谱-质谱联用的非靶向代谢组学方法。完成预处理及分析条件优化后,使用标准样品考察方法的线性、回收率及重复性,结果表明方法整体稳定且结果可靠。将该方法用于绿茶、乌龙茶和红茶中化学成分的分析。通过超声辅助溶剂提取及气相色谱-质谱联用分析共获得1812个特征峰,而使用加热溶剂提取及液相色谱-质谱联用分析可获得2608个特征峰。结合保留规律及质谱数据库,共定性173种化合物(109种随后经标准样品验证),其中只有9种化合物在上述两类分析中被同时检出,表明方法互补性良好。3类茶叶数据的偏最小二乘判别分析结果表明,三者间存在显著差异。结合模型的变量重要因子(VIP)与非参数检验共筛选出90种化合物,其中包含儿茶素、氨基酸、糖、有机酸和黄酮苷类等众多与茶叶滋味密切相关的化学成分。     

超高效液相色谱-质谱联用技术在药物肝损伤代谢组学研究中的应用

药物引起的肝损伤是全世界关注的健康问题,药源性肝损伤的早期诊断仍然是临床治疗肝损伤的一大难题。本研究中,首先利用对乙酰氨基酚、四氯化碳、大黄素、雷公藤甲素和马兜铃酸构建不同类型的肝细胞损伤模型,利用超高效液相色谱-质谱联用技术(UPLC-MS)分别得到正常组和损伤组的细胞代谢轮廓谱。然后利用模式识别构建分类模型,筛选肝损伤相关的差异代谢物。结果显示,不同类型肝损伤在肝细胞代谢谱上可以被区分开,最终鉴定出14种差异代谢物。损伤组肝细胞经保肝阳性药联苯双酯干预后,差异代谢物水平均趋向于正常组,在一定程度上验证了差异标志物与肝损伤的相关性。实验结果表明细胞代谢组学是研究药物肝损伤的有效工具之一。     

基于液相色谱-质谱联用的代谢组学技术研究Pokemon诱导的胞内脂代谢变化

Pokemon是一种转录抑制因子,能够通过影响染色质的重组或直接与抑癌基因结合而抑制抑癌基因的转录,促使肿瘤形成。该文利用基于液相色谱-质谱联用的代谢组学技术研究了Pokemon在肝癌中调控细胞代谢的作用机制。通过脂质转染,获得了Pokemon高表达的HL7702细胞,分别收集转染后不同时间点的细胞。利用基于液相色谱-质谱联用技术的代谢组学方法,分析胞内代谢物的成分。根据多元统计分析的结果选出差异显著的候选代谢物,通过数据库(METLIN和HMDB)检索、二级图谱比对进行结构解析,确证了36种代谢物。通过KEGG数据库检索发现这些代谢物主要与脂质合成相关。进一步分析发现脂质合成途径中乙酰辅酶羧化酶和脂肪酸合成酶均被激活。结果显示,Pokemon可通过激活细胞中脂质合成通路而影响细胞的代谢。     

代谢组学血浆样品前处理及其快速高分辨液相色谱-质谱分析方法研究

采用快速高分辨液相色谱-质谱联用技术,对代谢组学研究中血浆样品的前处理方法进行了考察及优化,建立了用于血浆中小分子代谢物分析的前处理方法.通过考察有机溶剂沉淀蛋白(不同溶剂系统)和固相萃取(Solid phase extraction,SPE)两种方法对血浆中蛋白质去除程度及16个代表性化合物的提取效果,确定采用乙腈沉...     

超高效液相色谱-质谱联用技术在药物肝损伤代谢组学研究中的应用北大核心CSCD

药物引起的肝损伤是全世界关注的健康问题,药源性肝损伤的早期诊断仍然是临床治疗肝损伤的一大难题。本研究中,首先利用对乙酰氨基酚、四氯化碳、大黄素、雷公藤甲素和马兜铃酸构建不同类型的肝细胞损伤模型,利用超高效液相色谱-质谱联用技术(UPLC-MS)分别得到正常组和损伤组的细胞代谢轮廓谱。然后利用模式识别构建分类模型,筛选肝损伤相关的差异代谢物。结果显示,不同类型肝损伤在肝细胞代谢谱上可以被区分开,最终鉴定出14种差异代谢物。损伤组肝细胞经保肝阳性药联苯双酯干预后,差异代谢物水平均趋向于正常组,在一定程度上验证了差异标志物与肝损伤的相关性。实验结果表明细胞代谢组学是研究药物肝损伤的有效工具之一。     

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。     

基于液相色谱-高分辨质谱的代谢组学技术用于麦卢卡蜂蜜的甄别

采用基于液相色谱-高分辨质谱的代谢组学技术对麦卢卡蜂蜜以及国内主要蜂蜜品种的代谢谱进行全面分析，实现了麦卢卡蜂蜜与其他蜂蜜的区分，建立了偏最小二乘法判别模型，对测试样品能够取得很好的鉴定效果。实验从麦卢卡蜂蜜中筛选出高度表达的3-苯乳酸、甲氧基苯乙酮、二氢麻醉椒苦素、芹菜素等黄酮和肉桂酸类等34种代谢标志物，所构建的标志物组合模型的受试者工作特征曲线下的面积达到了0.99。该文建立的代谢组学方法为麦卢卡蜂蜜的质量控制提供了新的思路。     

色谱-质谱联用技术在中药代谢组学研究中的应用

代谢组学是研究生物体被扰动后其代谢产物种类、数量及变化规律的科学,研究理念与中医药理论的整体、动态观念非常一致,目前很多工作已将代谢组学应用于中药药效物质基础、作用机制、复方及配伍规律等研究中,有望推动中医药现代化进程。色谱-质谱联用技术是代谢组学的主要分析技术平台,该文综述了近3年来色谱-质谱联用技术在中药代谢组学研究中的应用,重点介绍不同分离技术的特点及最新进展,并讨论了其存在的问题。     

色谱-质谱联用技术在代谢组学中的应用

代谢组学是对生物体受外部刺激所产生的小分子代谢产物的变化或其随时间的变化进行研究的一门学科,以实现对体液、细胞以及组织提取物等复杂的生物样本中所有代谢产物的定性和定量分析为研究目标。色谱-质谱联用技术在代谢组学的研究中已显示出极大的发展潜力。本文主要综述近年来代谢组学研究中涉及的色谱-质谱联用技术及其数据处理方法,重点介绍各种分离技术的特点及其在应用中的关键问题,并对其在代谢组学应用中的未来发展给予展望。     

基于超高效液相色谱-质谱的胶质瘤患者血浆代谢组学研究

采用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱质谱(UHPLC-Q-OrbitrapHRMS)技术对胶质瘤患者和正常对照人群的血浆进行代谢轮廓分析,筛选胶质瘤代谢标志物,为其发病机制阐明和临床早期诊断提供科学依据。通过对UHPLC-Q-OrbitrapHRMS采集得到的谱图进行峰识别、峰匹配和去噪等处理后,应用主成分和正交偏最小二乘-判别分析法对代谢组学数据进行统计分析,筛选VIP1.0及P0.05的差异代谢物,并进一步对其诊断能力进行评价。结果显示,胶质瘤患者的血浆代谢轮廓发生明显变化,发现并鉴定得到10个差异代谢物,其中亮氨酸、缬氨酸、色氨酸、胆碱和牛磺酸在胶质瘤患者血浆中含量降低,组氨酸、柠檬酸、乳酸、肌酸和丙酮酸含量升高,与正常对照组比较具有显著性差异(P0.05),提示氨基酸和能量等代谢异常可能对胶质瘤的发生发展具有重要影响。此外,各差异性代谢物对胶质瘤均显示出较好的诊断能力(AUC0.8),可作为潜在诊断标志物。     

基于快速高分辨液相色谱串联质谱技术的代谢组学尿液分析方法的建立

采用快速高分辨液相色谱(RRLC)分离系统与QTRAP型及QTOF型MS/MS仪联用技术,通过考察尿液样本前处理方法,优化液相色谱条件和质谱检测参数,建立了用于尿液中代谢物分析的RRLC-MS方法.采用本方法对尿液浓度下的20种代表性代谢物进行了检测,考察了方法的灵敏度和精密度,证明本方法适用于尿液代谢组学的研究.对穿...     

基于液相色谱-质谱联用技术的代谢组学方法在细胞种属分类中的应用

细胞内的代谢产物可以反映细胞的生理状态。为了考察基于胞内代谢物的指纹图谱对不同种属细胞进行区分的可行性,利用基于超高效液相色谱-高分辨飞行时间质谱(UPLC-TOF MS)技术的代谢组学方法对5种不同来源的细胞进行分类,获得了小分子代谢产物的差异表达谱,并采用主成分分析(PCA)数据处理方法对各类细胞进行模式识别。研究结果表明,不同的细胞种属之间均能呈现显著性差异。该研究可从分子水平对细胞种属进行分类,为细胞种属的鉴定与评价提供了一种新的技术方法,为细胞组学的深入研究提供了一种潜在的、非常具有应用前景的技术手段。     

基于液相色谱-串联质谱的氨基酸代谢组学方法研究黄芪注射液治疗脑缺血

建立了基于液相色谱-串联质谱技术的氨基酸代谢组学分析方法。选用Diamonsil C18色谱柱,乙腈-0.1%甲酸为流动相,梯度洗脱,三重四级杆质谱检测器,MRM扫描方式,12 min内对血浆中12种氨基酸进行定量分析。应用本方法对脑缺血模型和黄芪注射液的治疗作用做出评价。通过偏最小二乘判别分析统计发现,脑缺血12 h,其血浆中的氨基酸代谢表达存在显著差异,结合载荷图及VIP值确定丝氨酸、天冬氨酸、甘胺酸等7种脑缺血生物标识物;采用黄芪注射液治疗后,从得分图上可以看到氨基酸代谢的轨迹发生了较大变化;与脑缺血模型组比较,丝氨酸、天冬氨酸、甘胺酸等生物标识物均向正常水平趋近。