基于UPLC/Q-TOF MS的糖尿病尿液代谢组学研究

利用超高效液相色谱-飞行时间质谱联用开展糖尿病尿液代谢组学研究。尿液样品经稀释过滤后进样分析,对采集的谱图进行峰提取、峰匹配和过滤后,采用主成分分析的偏最小二乘-判别分析进行数据分析。结果发现,糖尿病人较正常人尿液的代谢表型发生了显著变异,主成分分析得分散点图中健康对照组与患病组分类良好;根据谱库共筛选了18个表征标记物,对其中14个进行了结构鉴定。糖尿病患者尿液中的糖、脂、氨基酸等代谢通路均发生了紊乱,在糖类代谢物中,钠葡萄糖醛酸含量明显高于正常对照组;在脂肪酸类物质中,20-羧基花生四烯酸、棕榈酸及磷脂酰肌醇在糖尿病患者尿液中含量高于正常对照组;氨基酸类代谢物中,酪氨酸、N-β-丙氨酰-L组氨酸、色氨酸含量较正常人低,戊二酸、烟酰甘氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸等含量升高。     

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。     

基于UPLC-oaTOF-MS的糖尿病及糖尿病肾病的代谢组学研究

以糖尿病患者、糖尿病肾病患者和正常人的血清为研究对象, 采用超高效液相色谱-飞行时间质谱建立其代谢指纹图谱, 并结合主成分分析进行模式识别, 实现患者和正常人的区分, 并试图发现潜在的标志物.     

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。     

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.     

基于超高效液相色谱-高分辨质谱联用技术的桑黄干预后大鼠尿液代谢组学分析

为探讨服用桑黄水煎液对机体的影响,采用超高效液相色谱-高分辨质谱（UPLC-HDMS）联用技术,检测灌胃给予桑黄水煎液后大鼠尿液中代谢物的变化。采用正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）对空白组和给药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,并通过MetaboAnalyst 3.0网站分析相关代谢通路。数据显示,两组大鼠尿液中的代谢物在第28天得到了很好的区分,发现并鉴定了10个生物标记物。灌胃给予桑黄水煎液主要对机体的半胱氨酸和甲硫氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、嘌呤代谢等代谢通路产生影响。研究结果为深入探讨桑黄药效作用机制奠定了一定的实验基础。     

甲亢患者血清和尿液的核磁共振代谢组学研究

应用基于核磁共振(NMR)的代谢组学方法, 研究甲状腺功能亢进(简称甲亢)患者和健康人群的血清和尿液, 分析甲亢疾病的特征代谢物. 实验收集33个甲亢患者和17个健康志愿者的血清样品以及53个甲亢患者和58个健康志愿者的尿液样品, 采用多元统计分析方法研究甲亢组和对照组血清和尿液中的内源性代谢差异. 结果表明, 甲亢组血清中的胆碱、葡萄糖和三甲胺等物质的含量升高, 而VLDL, LDL和胆固醇等脂质以及乳酸、糖蛋白和丙氨酸等代谢物的含量下降; 甲亢组尿液中的葡萄糖、柠檬酸、牛磺酸以及肌氨酸等代谢物的含量升高, 而马尿酸、TMAO、甲酸和琥珀酸等代谢物的含量下降. 结果表明, 甲亢病不仅影响了糖类、脂类和蛋白质三大物质的代谢, 还对能量代谢、肝肠循环和肠道微生物等多个生理系统产生显著影响, 并且可能造成肝脏及肾脏等器官的损伤.     

阳虚体质者血清和尿液的核磁共振代谢组学

采用基于核磁共振(NMR)的代谢组学方法研究了中医阳虚体质及平和体质(正常对照)的血清和尿液, 分析了阳虚体质的特征代谢物. 实验收集阳虚体质及平和体质各30人的血清及尿液样品, 采用多元统计分析方法研究了阳虚质组和对照组血清和尿液中的内源性代谢差异. 结果表明, 阳虚质血清中乳酸、 极低密度脂蛋白/低密度脂蛋白、N-乙酰糖蛋白、脂肪酸及不饱和脂肪酸的含量降低, 谷氨酰胺、葡萄糖、磷脂酰胆碱及高密度脂蛋白的含量增多; 尿液中肌酐的含量降低, 乳酸、二甲胺、柠檬酸及马尿酸的含量增多. 阳虚体质的潜在生物标志物的发现从代谢组学角度为个体差异提供了新的依据. 阳虚体质与平和体质存在能量代谢、脂代谢及糖代谢的差异以及相关脏腑功能的改变.     

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.     

正交信号校正在正常成人血清1H NMR谱的代谢组分析中的滤噪作用评价

观察、比较正交信号校正(OSC)滤噪前后, 用不同的模式识别方法对正常成人血清代谢组¹H NMR谱进行分析的效果, 以探讨NMR代谢组学技术应用于临床研究和疾病早期诊断的可行性. 78例正常成人在采血前按常规要求禁食8 h, 记录血清一维600 MHz氢谱后, 分别采用主成分分析(PCA)、偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)以及簇类的独立软模式法(SIMCA)对氢谱进行模式识别分析. 结果表明: 虽然采血前并无其它诸如饮食、生活方式、生理周期等方面的严格限制, 采用OSC 滤噪后, PLS-DA能够完全区分不同性别的血清氢谱, 其判别能力优于PCA和SIMCA. 而且采用OSC滤噪与文献报道的未经OSC处理的PLS-DA法获得的与性别分类有关的主要NMR积分区段基本相同. 从OSC去除不同数目的隐变量后所致的PLS-DA模型的性能改变可见: OSC去除两个隐变量时, 前两个隐变量的特征值明显比后面的大; 剩余残差为20.82%, 即去除了79.18%的X变量中与反应变量Y不相关的系统变异. 此时PLS-DA计算所得的隐变量个数为1; 而不使用OSC或用OSC去除一个隐变量时, PLS-DA所得的隐变量个数分别为3和2. 作为PLS-DA模型质量的评价指标, R2X表示PLS-DA模型计算所获得的隐变量反映自变量X的变异的百分比, R2Y则表示隐变量反映因变量Y的变异的百分比, Q2 (cum)为交叉验证后PLS-DA模型所获隐变量能够预测X和Y变异的累计百分比. R2X在OSC去除两个隐变量时达到最低值, 表明此时PLS-DA计算模型包含的系统变异最少; R2Y与Q2 (cum)都达到80%以上并趋于稳定, 说明OSC去除两个隐变量时PLS-DA模型的质量优良. 显然, OSC可去除饮食、环境等因素的影响, 降低临床样本的不均一性, 这对于NMR代谢组学技术应用于临床研究至关重要. OSC滤噪去除的隐变量个数应根据剩余残差、去除隐变量的特征值大小、PLS-DA模型计算所得的隐变量个数和反映模型质量的相关指标加以判断.     

不同年份老香黄定量分析及其化学模式识别研究

建立了一种联合化学标志物定量分析和化学模式识别技术快速判别不同年份老香黄的方法,并筛选其差异性化学标志物.采用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)建立了对21种与老香黄相关的化学标志物及其内标物山柰酚-3-O-芸香糖苷的检测方法,该方法的线性关系良好,灵敏度高,专属性强,可用于对不同年份老香黄的区别分析.根...     

计算机模式识别法在甲状腺肿瘤患者血清微量元素谱研究中的应用

用马氏距离判别法对５３例甲状腺肿瘤患者和５８例健康人血清中Ｂａ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｕ和Ｃａ等元素含量进行了分类研究,分类准确度达９２．８％。研究结果表明,甲状腺肿瘤病变可能与人体中Ｍｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ和Ｓｒ含量异常有关。文中还计算了患者和健康人血清元素间的相关系数,并讨论了其差异性。     

Application of UHPLC Fingerprints Combined with Chemical Pattern Recognition Analysis in the Differentiation of Six Rhodiola Species

Rhodiola, especially Rhodiola crenulate and Rhodiola rosea, is an increasingly widely used traditional medicine or dietary supplement in Asian and western countries. Because of the phytochemical diversity and difference of therapeutic efficacy among Rhodiola species, it is crucial to accurately identify them. In this study, a simple and efficient method of the classification of Rhodiola crenulate, Rhodiola rosea, and their confusable species (Rhodiola serrata, Rhodiola yunnanensis, Rhodiola kirilowii and Rhodiola fastigiate) was established by UHPLC fingerprints combined with chemical pattern recognition analysis. The results showed that similarity analysis and principal component analysis (PCA) could not achieve accurate classification among the six Rhodiola species. Linear discriminant analysis (LDA) combined with stepwise feature selection exhibited effective discrimination. Seven characteristic peaks that are responsible for accurate classification were selected, and their distinguishing ability was successfully verified by partial least-squares discriminant analysis (PLS-DA) and orthogonal partial least-squares discriminant analysis (OPLS-DA), respectively. Finally, the components of these seven characteristic peaks were identified as 1-(2-Hydroxy-2-methylbutanoate) β-D-glucopyranose, 4-O-glucosyl-p-coumaric acid, salidroside, epigallocatechin, 1,2,3,4,6-pentagalloyglucose, epigallocatechin gallate, and (+)-isolarisiresinol-4′-O-β-D-glucopyranoside or (+)-isolarisiresinol-4-O-β-D-glucopyranoside, respectively. The results obtained in our study provided useful information for authenticity identification and classification of Rhodiola species.     

Quality Evaluation of Atractylodis Macrocephalae Rhizoma Based on Combinative Method of HPLC Fingerprint,Quantitative Analysis of Multi-Components and Chemical Pattern Recognition Analysis

A method for the quality evaluation of Atractylodis Macrocephalae Rhizoma (AMR) based on high-performance liquid chromatography (HPLC) fingerprint, HPLC quantification, and chemical pattern recognition analysis was developed and validated. The fingerprint similarity of the 27 batches of AMR samples was 0.887–0.999, which indicates there was very limited variance between the batches. The 27 batches of samples were divided into two categories according to cluster analysis (CA) and principal component analysis (PCA). A total of six differential components of AMR were identified in the partial least-squares discriminant analysis (PLS-DA), among which atractylenolide I, II, III, and atractylone counted 0.003–0.045%, 0.006–0.023%, 0.001–0.058%, and 0.307–1.175%, respectively. The results indicate that the quality evaluation method could be used for quality control and authentication of AMR.     

核磁共振技术结合模式识别对中药马兜铃酸亚急性生化效应的研究

利用核磁共振技术结合模式识别方法,研究了马兜铃酸(AristolochicAcid,AA)的亚急性生化效应.大鼠连续5日腹腔注射马兜铃酸后,不同时间段尿液¹HNMR谱显示与肾小管及肾乳头受损相关的标记物(NMRmarker)浓度有显著变化;铬酸钠、氯化汞、二溴乙胺、盐酸肼和异硫氰酸-α-萘酯,并利用主成分分析法对造成的肝肾损伤模型组、AA组和对照组的大鼠尿液¹HNMR谱解析和分类.¹HNMR谱中各种代谢物的谱峰强度变化及主成分分析结果均显示,马兜铃酸引起的肾损伤与肾小管及肾乳头损伤模型类似,且随给药量的积累,肾损伤范围扩大程度加深,引起肾脏不可逆损伤.该方法可用于中药的毒理学研究.     

模型毒物急性毒性尿液核磁共振氨谱标记物的二阶段聚类分析

采用现代核磁共振技术，通过分析给药肝、肾损伤模型化合物异硫氰酸α-萘酯（灌胃150mg／kg体重）和二溴乙胺氢溴酸盐（腹腔注射250mg／kg体重）24h内Wistar大鼠尿液的^1H NMR谱，由尿液中内源性代谢物浓度变化研究了肝、肾模型毒物在大鼠体内的急性毒性。首次利用模式识别技术中的二阶段聚类分析方法解析大鼠尿液^1H NMR谱确定了模型化合物尿液^1H NMR标记物。结果表明，应用核磁共振和二阶段聚类分析相结合的方法，可提供模型化合物毒性比较清楚的认识。该方法也可用于金属化合物、中药及其它药物的毒性分类和预测研究以及建议各类靶向毒性的NMR标记物。     

模型毒物急性毒性尿液核磁共振氢谱标记物的二阶段聚类分析

采用现代核磁共振技术,通过分析给药肝、肾损伤模型化合物异硫氰酸α-萘酯(灌胃150 mg/kg体重)和二溴乙胺氢溴酸盐(腹腔注射250 mg/kg体重)24 h内W istar大鼠尿液的1H NMR谱,由尿液中内源性代谢物浓度变化研究了肝、肾模型毒物在大鼠体内的急性毒性。首次利用模式识别技术中的二阶段聚类分析方法解析大鼠尿液1H NMR谱确定了模型化合物尿液1H NMR标记物。结果表明,应用核磁共振和二阶段聚类分析相结合的方法,可提供模型化合物毒性比较清楚的认识。该方法也可用于金属化合物、中药及其它药物的毒性分类和预测研究以及建议各类靶向毒性的NMR标记物。     

改水七年后氟骨症患者尿羟脯氨酸和氟等元素排泄量分析

分析了改饮低氟水七年后氟骨症患者尿氟、钙、镁、铜、锌、锰六种元素和尿羟脯氨酸的排泄量。结果表明，氟骨症患者与非病区正常人群对比，除尿氟明显升高和尿钙降低外，蓁各项指标均无 统计学上有意义的差异。提示氟骨症患者脱离高氟环境后，骨骼蓄积的氟化物可缓慢持久地从尿中排出，随着机体氟含理的减少，原有的胶原代谢紊乱被逐渐纠正而恢复正常。     

Modular Breath Analyzer (MBA): Introduction of a Breath Analyzer Platform Based on an Innovative and Unique,Modular eNose Concept for Breath Diagnostics and Utilization of Calibration Transfer Methods in Breath Analysis Studies

Exhaled breath analysis for early disease detection may provide a convenient method for painless and non-invasive diagnosis. In this work, a novel, compact and easy-to-use breath analyzer platform with a modular sensing chamber and direct breath sampling unit is presented. The developed analyzer system comprises a compact, low volume, temperature-controlled sensing chamber in three modules that can host any type of resistive gas sensor arrays. Furthermore, in this study three modular breath analyzers are explicitly tested for reproducibility in a real-life breath analysis experiment with several calibration transfer (CT) techniques using transfer samples from the experiment. The experiment consists of classifying breath samples from 15 subjects before and after eating a specific meal using three instruments. We investigate the possibility to transfer calibration models across instruments using transfer samples from the experiment under study, since representative samples of human breath at some conditions are difficult to simulate in a laboratory. For example, exhaled breath from subjects suffering from a disease for which the biomarkers are mostly unknown. Results show that many transfer samples of all the classes under study (in our case meal/no meal) are needed, although some CT methods present reasonably good results with only one class.