基于 1H NMR谱的给药赭石大鼠血清代谢组学研究

基于¹H NMR 的代谢组学方法对灌胃给药赭石的成年 Wistar 大鼠血清进行分析,运用主成分分析模式识别方法对所得数据进行处理,并对给药大鼠血清进行生化指标检测．研究结果表明,大鼠体内β-羟异丁酸、乙酸、丙酮、胆碱、甘油磷脂酰胆碱、葡萄糖、乳酸、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白和脂质等内源性代谢物浓度发生明显变化,可作为赭石的特征代谢物． 2 g/kg 和 5 g/kg 体重剂量赭石使大鼠机体产生大量活性氧化物(ROS),造成过氧化损伤,导致能量代谢和糖代谢紊乱,糖酵解反应增强,并且对肝功能造成了影响．
     

乌头碱对大鼠尿样代谢产物影响的NMR研究

将NMR谱和主成分分析(principal component analysis,PCA)相结合用于研究不同剂量下乌头碱(aconitine,AC)急性毒性作用后大鼠尿样的代谢特征.结果表明灌胃给药后代表能量代谢的柠檬酸(citrate),2-酮戊二酸(2-oxoglutarate)和顺乌火酸(cis-aconitate),反应肠道菌群代谢状况的马尿酸盐(hippurate)和苯乙尿酸(phenylacetylglycine)出现异常,并且这些变化在给药后0～8 h达到最大,16 h后基本恢复正常.且给药剂量越大代谢物异常越明显,需要的恢复时间也越长.实验中发现2-oxoglutarate的异常增加可能与AC的神经毒性有关,或与2-oxoglutarate的代谢异常有关.这些信息为进一步阐明AC的毒理学机制和临床毒性监测都会有一定的帮助.     

用2D NMR表征芳香维甲酸乙酯的化学结构

用¹H-¹H COSY,¹³C-¹H COSY,HMBC,NOESY,DEPT以及同核去偶技术,表征了芳香维甲酸乙酯的化学结构,对其¹H NMR,¹³C NMR化学位移进行了指认.     

乌头碱对大鼠尿样代谢产物影响的

将NMR谱和主成分分析(principal component analysis, PCA)相结合用于研究不同剂量下乌头碱（aconitine, AC）急性毒性作用后大鼠尿样的代谢特征. 结果表明灌胃给药后代表能量代谢的柠檬酸（citrate）,2-酮戊二酸（2-oxoglutarate）和顺乌火酸（cis-aconitate）,反应肠道菌群代谢状况的马尿酸盐（hippurate）和苯乙尿酸（phenylacetylglycine）出现异常,并且这些变化在给药后0~8 h达到最大,16 h后基本恢复正常. 且给药剂量越大代谢物异常越明显,需要的恢复时间也越长. 实验中发现2-oxoglutarate的异常增加可能与AC的神经毒性有关,或与2-oxoglutarate的代谢异常有关. 这些信息为进一步阐明AC的毒理学机制和临床毒性监测都会有一定的帮助.     

广泛性焦虑大鼠前额叶皮质和海马磁共振波谱的研究

以广泛性焦虑大鼠为研究载体,探讨其前额叶皮质和海马组织质子磁共振波谱(1H-MRS)的变化及意义.大鼠分为正常组和模型组各8只,采用慢性情绪应激的方法建立广泛性焦虑大鼠模型,以国际公认的高架十字迷宫试验对其进行评价,在活体状态下,通过pharmascan70/16超导磁共振仪(7.0T)检测双侧海马及前额叶皮质N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、胆碱(Cho)、谷氨酸(Glu)、肌酸(Cr)等代谢物水平,分别计算NAA、Cho和Glu与Cr的比值,进而对脑组织代谢进行定性及定量分析.正常组与广泛性焦虑组双侧海马及左侧前额叶皮质代谢物无明显差异(P0.05),广泛性焦虑大鼠右侧前额叶皮质NAA、Cho相对浓度较正常组显著降低(P0.05),Glu相对浓度则明显升高(P0.05).慢性焦虑情绪的产生可能与右侧前额叶皮质兴奋性神经递质谷氨酸的浓度升高、神经元的损伤或数量减少及细胞内信号转导的异常有关.     

代谢组学数据分析方法及在糖尿病研究中的应用

对NMR波谱数据的统计分析是基于NMR代谢组学研究的关键问题之一. 鉴于NMR波谱信号可以近似为样品中各种成分谱信号的线性叠加,本文将非负矩阵分解(NMF)方法引入基于NMR代谢组学的数据处理中,并与代谢组学中常用的统计方法--主成分分析(PCA)进行比较. 通过NMF和PCA两种方法对健康志愿者与2型糖尿患者血液和尿液的NMR谱图的统计分析,对所获取的特征代谢物进行比较和验证,并探讨了PCA方法可能存在的不足之处及其原因;阐明了NMF方法是基于NMR的代谢组学研究中较理想的数据分析方法. 最后,讨论了基于NMR代谢组学在糖尿病研究中的前景.     

利用基于~1H NMR的代谢组学分析研究重离子辐射对大鼠额叶皮质区的影响

太空辐射尤其是重离子辐射可造成DNA的破坏、细胞死亡、以及一些癌症的发生,是人类深空探索进程中急需克服的难题. 本文通过重离子加速器产生¹²C⁶⁺重离子束对大鼠头部进行一定剂量的辐射,模拟空间重离子辐射对中枢神经系统(CNS)的生物学效应. 采用基于¹H NMR的代谢组学方法对辐射大鼠大脑额叶皮质区进行了测定分析,结合数据的统计分析和检验,发现了包括一些重要CNS神经递质在内的代谢物含量发生明显变化. 这些代谢物主要为：牛磺酸、乳酸、谷氨酸、4-氨基丁酸、以及磷酸胆碱等. 结合差异蛋白质组结果分析,包括4-氨基丁酸、谷氨酸、乳酸、牛磺酸等在内的代谢物参与的主要生物途径,如神经递质的合成途径,以及神经递质受体介导的信号途径可能受重离子辐射的负面影响. 这些发现将为进一步阐明重离子辐射效应的分子机制提供有利信息,从而为从生物学途径探寻有效重离子辐射防护措施提供依据.     

茶叶的1H NMR指纹图谱研究

用¹H NMR分析测定35种从福建、云南、广州、江西等地采集及购买的不同种类的茶叶.检测出约20种物质,包括多种氨基酸、茶氨酸、多种儿茶素(表没食子儿茶素(EGC)、表儿茶素(EC)、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）和一些未知的儿茶素)、蔗糖、未知糖类、脂肪酸、 咖啡因等.所得谱图经主成分分析,实现了不同种类的茶叶以及铁观音产地的区分,并且发现了引起区分的化学成分：红茶和黑茶与绿茶和乌龙茶相比,部分氨基酸和一些未知成分的含量较高,而儿茶素的含量较低;安溪西坪铁观音与安溪祥华和感德铁观音相比,部分氨基酸、咖啡因、EGCG、ECG以及一些未知成分的含量较高,而EC、EGC含量相对低.另外,谱图的聚类分析也显示了与主成分分析类似的结果.     

电刺激诱发大鼠慢性颞叶癫痫模型的磁共振成像和波谱特征的研究

应用磁共振成像(MRI)和质子定域波谱(¹H-MRS)对强直流电刺激大鼠基树突区诱发慢性颞叶癫痫模型进行研究. MRI实验表明： 随着强直流电刺激时间的延长,在T₂加权像(T₂-MRI)中,模型大鼠的海马区腹、中侧区单侧或双侧,呈现异常高信号,扩散加权像(DWI)信号呈低信号,质子密度像无明显改变,表明T₂值和表观扩散系数(ADC) 值较大的自由水比例增大. 磁共振波谱实验发现：模型大鼠T₂-MRI中信号异常区与其对侧区的¹H-MRS相比,NAA,PCr（包括Cr）和Cho的峰面积均无显著改变,表明在慢性颞叶癫痫模型早期¹H-MRS不能检测到神经元损伤或死亡.     

基于能谱CT的材料组分彩色表征研究

基于光子计数探测器的X射线能谱CT,通过增加能谱分辨率实现了CT图像由灰度向彩色的转变,提高了材料识别能力。然而随着能谱通道数量的增加,通道中的噪声也显著增加,降低了材料识别的准确性。为充分利用能谱CT图像的稀疏性以及能谱通道之间图像的相关性,提出一种多约束窄谱CT迭代重建算法,可在降低噪声的同时有效保留图像的边缘及细节部分。进一步利用主成分分析对窄谱CT图像中的能谱信息进行估计,并建立主成分图像与R,G和B颜色分量之间的映射关系,最后获取彩色CT图像。该方法通过材料组分的彩色表征可以有效识别材料,同时降低图像中的背景噪声。仿真实验和实际实验结果验证了多约束窄谱CT迭代重建算法的有效性以及利用主成分分析进行材料组分彩色表征的可行性。     

肝脏肿瘤高分辨魔角旋转质子波谱分析

应用高分辨魔角旋转质子核磁共振波谱分析了正常肝脏（9例）、良性肿瘤（7例）及肝细胞癌（9例）代谢物变化. 半定量分析表明,肝细胞癌组织的甘氨酸、牛黄酸、胆碱、谷氨酸盐、丙氨酸、缬氨酸及乳酸明显高于正常对照和良性肝脏肿瘤组织. 实验结果表明肝细胞癌的代谢特征不同于正常肝脏和良性肝脏肿瘤. 不同肝脏组织的代谢改变可以通过高分辨魔角旋转质子核磁共振波谱检测.     

高磁场中纳升(Nanoliter)生物组织固态氢谱及代谢研究

在高磁场21.1 T（900 MHz ¹H NMR)的快速魔角旋转条件下,采用商业化的1.6 mm探头, 生物样品可以在≤1 μL(150 nL,约0.15 mg）和较短的时间（数分钟）内获得满意的代谢产物的固体高分辨氢谱,且仅需对1.6 mm样品管稍作改进. 防止生物样品的泄漏和污染是实验成功的关键因素,因此对于生物样品的封装进行了讨论, 同时对于微量生物样品在高磁场下信噪比的优化策略也进行了理论和实验的探讨. 该文介绍了生物样品的高磁场固体NMR谱学方法在代谢组学的应用,并总结了此领域里的最新研究进展.     

基于核磁共振的统计全相关谱在大鼠肾脏组织中的应用

生物组织是基于NMR的代谢组学研究的主要对象之一，广泛应用于分子病理学、毒理学、生物医学等众多领域. 但是，为了保证测定的准确，组织的NMR实验往往需要在较低的温度下和较短时间内完成，以防止由于组织内酶的降解和扩散而导致的某些代谢物质的分析信息被破坏. 统计全相关谱(Statistical Total Correlation Spectroscopy, STOCSY)是依靠一维谱来实现二维谱的一些功能的方法，不需要额外的实验时间，已经被广泛应用于代谢组学研究中. 本文采用STOCSY方法，通过对一系列¹H高分辨魔角旋转谱的统计分析和计算，得到了肾脏组织的准二维相关谱，其中共振峰之间的相关较为准确的反应了物质之间的耦合信息，为物质的归属提供了帮助.     

NMR 分析胶质瘤细胞系CHG5 和U87 的代谢轮廓

胶质瘤是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤，其发病原因和恶性进展机制均不明确，给胶质瘤的临床诊疗带来很大困难．胶质瘤恶性进展伴随着癌细胞代谢改变，但可以反映胶质瘤恶性进展的代谢物信息和分子机制目前仍不清楚．该研究以两种不同恶性程度的胶质瘤细胞系CHG5 和U87 为研究对象，用基于NMR 的代谢组学方法分析这两种胶质瘤细胞系的代谢轮廓，寻找差异性代谢物．结果表明CHG5 和U87 的代谢轮廓存在明显差异．在高恶性程度的U87 细胞中，柠檬酸盐(citrate)等15 种代谢物有上升趋势；而乳酸盐(lactate)、牛磺酸(taurine)等6 种代谢物有下降趋势．以上结果表明这些差异性代谢物可能与胶质瘤细胞的恶性特性密切相关．这些从胶质瘤细胞系获取的代谢信息将成为临床标本代谢组学研究的重要前提和有益补充．     

代谢组学方法分析鸡胚胎发育过程中脑代谢物

本文应用高分辨魔角旋转核磁共振（HR-MAS NMR）方法对发育过程中（孵化12天至出壳后1天）鸡胚胎大脑、小脑和视叶3种脑组织中的代谢物含量进行了测定,并利用模式识别方法对整体代谢特征进行了归类分析. 结果表明：胚胎发育过程中不同脑区的代谢物组成存在差异,可能与这些脑区的功能及发育特征等的不同有关. 在NMR方法检测到的多种小分子代谢物中,γ-氨基丁酸、N-乙酰天冬氨酸、牛磺酸、肌醇以及胆碱等在鸡胚胎脑组织中的分布有区域性差异,这些差异也是区分大脑、小脑和视叶组织的特征性代谢物.     

pH对血清影响的^1H NMR研究

维持血液的pH在7.35～7.45范围内,是生命的基本需要.人体生理状态的改变往往会伴随或者引发血液pH的变化.本文通过扩散加权、横向弛豫加权以及饱和转移差谱等1H NMR方法,对pH 7.0～7.8的血清体系进行研究,观察其中大分子和小分子代谢物的变化.实验结果表明pH的改变不仅能够引起血清中一些小分子代谢物化学位移的改变,还会影响小分子代谢物与蛋白的相互作用,引起这些小分子结合态和游离态含量的变化.此外,没有观察到血清蛋白信号的明显变化,仅血清白蛋白赖氨酰信号随pH增高有高场位移.     

核磁共振氢谱法鉴定油性圆珠笔文书的书写时间

油性圆珠笔文书书写时间的鉴定是司法鉴定工作中的热点.该文采用核磁共振氢谱法(~1H NMR)对所购6种不同型号油性圆珠笔的油墨进行了表征,研究了圆珠笔油墨中的溶剂——苯氧基乙醇在文书老化过程中的变化,并建立了MG-115书写文书的自然老化标准曲线.该标准曲线能够准确鉴定MG-115圆珠笔4个月内的文书书写时间,重现性良好;同时,该文探究了人工老化与自然老化的关系,为文书书写时间的鉴定提供了依据.     

癌变与正常直肠组织的核磁共振氢谱差异的研究

核磁共振(NMR)波谱法是一种表征分子结构、组成变化的有效手段,能够得到生物组织中的核酸、蛋白质、脂类和糖类等生物大分子的含量、分子的空间排列和结构特征等信息,可以从分子水平上研究肿瘤与对照组织之间的差别,更深入地揭示肿瘤的发生、发展中产生的各种分子水平变化。文章对9例直肠癌组织及癌旁正常组织进行了核磁共振氢谱的测定。结果表明,直肠正常和癌变组织的核磁共振氢谱存在显著的差异,这可以通过对谱图特征峰区域积分面积相对比值的差别看出来。直肠正常组织核磁共振氢谱中A0.9/A3.0,A1.3/A3.0,A2.0/A3.0,A1.3/A0.9及A4.1/A3.0值较相应的癌组织偏大,直肠癌组织核磁共振氢谱中A3.2/A3.0值较相应正常直肠组织偏大。通过这些差异核磁共振氢谱技术有可能发展成为早期诊断直肠癌组织的一种方法。     

基于~1H NMR技术的锥叶柴胡与北柴胡鉴别研究

柴胡是疏肝理气的中药.我国药典规定柴胡的植物来源为伞形科植物柴胡Bupleurum chinense DC.或狭叶柴胡Bupleurum scorzoneri folium Willd.的干燥根,习称"北柴胡"和"南柴胡".但由于地区用药习惯和品种混淆,在实际应用和商品流通中多种柴胡属植物的根均作为柴胡入药.锥叶柴胡由于习惯用名与正品北柴胡混淆,常做北柴胡使用,但尚无健全的鉴别二者的方法.该研究运用基于1H NMR技术的代谢组学方法研究了锥叶柴胡与北柴胡的化学成分,结果表明锥叶柴胡中柴胡皂苷元E、F、G和前柴胡皂苷F、G、A含量较高,而北柴胡中柴胡皂苷a、b、c含量较高.采用PCA和PLS-DA分析锥叶柴胡和北柴胡1H NMR谱图,结果显示二者差异明显,δ0.84、0.88、1.24、1.28、1.32、1.36、2.12、4.40、4.32、4.56处的特征信号可以用于准确鉴别锥叶柴胡和北柴胡.该文所建立的北柴胡及其混品判别模式可以准确的鉴别锥叶柴胡和北柴胡,为柴胡的临床鉴别使用提供依据.