基于植物代谢组学的新疆一枝蒿产地标志物多维度研究

采用基于液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)联用技术的植物代谢组学分析方法,以采集自阿勒泰富蕴、哈密两个地区的新疆一枝蒿植物为研究对象,开展多维度代谢组分析,从人工栽培和野生品种两种角度,花、茎、枝叶3个层面,考察产地对于内源性代谢物的影响。同时,靶向分析了25种已知代表性代谢物在不同组别中的水平;结合非靶向与靶向分析,阐明不同产地该植物的代谢特征。结果表明,无论是人工栽培品种还是野生品种,不同产地样本的代谢组之间具有显著差异,在野生品种中表现更为突出。最终,从人工栽培品种筛选出29种已知结构类别的差异代谢物,包括10种黄酮类化合物、12种绿原酸类似物、7种一枝蒿酮酸衍生物;从野生品种筛选出45种已知结构类别的差异代谢物,包括17种黄酮类化合物、14种绿原酸类似物、14种一枝蒿酮酸衍生物。25种已知代表性代谢物中,8种在人工栽培品种中、11种在野生品种中表现出了产地差异性。本研究为药用植物新疆一枝蒿的产地鉴别、质量评价体系建立提供了新的研究策略和研究基础。     

基于UPLC-Q-TOF MS技术的陈皮陈化年份鉴别方法研究

建立了一种陈皮陈化年份的鉴定方法。利用超高效液相色谱-四极杆串联飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF MS)对陈皮的主要化学成分进行鉴定,研究了不同陈化年份陈皮样品中化学成分的变化规律,结合统计分析方法发现了6个同分异构体在陈皮陈化过程中的相互转化规律。结果表明,6个分子式为C₂₀H₂₂O₇的五甲氧基黄烷酮同分异构体中,前3个化合物含量随年份的增加而降低,后3个化合物含量随年份的增加而升高,其比值与陈化年份具有显著的线性关系。利用该6个特征性成分的转化因子(S),建立了陈皮陈化年份计算模型,相关系数(r²)为0.90。训练集样品的年份预测误差均不大于2年。盲样测试结果中90.0%样品的年份预测误差不大于2年。该方法准确可靠,为陈皮陈化年份的鉴定提供了科学依据。     

基于肝脏代谢组分析研究低聚硒化氨基多糖对黑鲷的免疫调节作用

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，分析黑鲷肝脏内源性代谢物的变化，研究硒化氨基多糖增强黑鲷的免疫调节机制。采用XCMS^plus软件非靶向分析质谱采集数据，筛选潜在生物标志物，并通过MetaboAnalyst3.0网站分析相关代谢通路。结果表明，饲喂硒化氨基多糖组中的代谢物明显区分于空白组，发现并鉴定了32个有差异的生物标志物。代谢通路分析结果表明，硒化氨基多糖可通过氨基酰基-转运脱氧核糖核苷酸（tRNA）生物合成、氨基酸代谢、核苷酸代谢、氮代谢等代谢通路增强黑鲷自身的免疫机能。该研究为阐明硒化氨基多糖的免疫增强机制提供了科学依据。     

基于修饰组和探针分子的重要途径代谢物筛选和注释新方法北大核心CSCD

植物次生代谢物在抵御生物/非生物胁迫、生物间互作以及信息传递等方面发挥重要作用,次生代谢途径解析对植物分子育种、天然产物合成等方面具有重要意义。液相色谱-高分辨串联质谱(LC-HRMS/MS)为次生代谢物鉴定及途径表征提供了技术手段。非靶向LC-HRMS/MS方法可获得丰富的质谱信号,包括一级质谱和二级质谱(MS,MS/MS),但受质谱数据库规模以及次生代谢物复杂性的制约,次生代谢物注释十分困难。该研究以玉米叶片中苯丙烷途径代谢物为例,发展用于非靶向代谢组数据中重要途径代谢物的高效筛选和注释新方法。首先,利用公共代谢途径数据库及文献获取参与苯丙烷代谢途径的61种修饰反应类型,进而从非靶向实验数据中筛选出修饰代谢组。其次,获取开源串联质谱数据中的苯丙烷类化合物作为探针分子,构建探针分子质谱数据库。将探针分子与修饰代谢组共建分子网络,锁定目标途径代谢物并注释结构。该方法在正、负离子模式下分别筛选出玉米叶片中392个和417个苯丙烷途径候选代谢物,去冗余后共注释出129个代谢物,涉及苯丙烷代谢的主要分支途径,如黄酮途径的8个类黄酮、19个氧苷类黄酮和32个碳苷类黄酮,31个羟基肉桂酸途径代谢物以及22个木脂素途径代谢物;其中26个在PubChem和SciFinder数据库中未见收录。该研究利用探针分子结合修饰组可快速锁定途径代谢物,且有助于快速、准确的网络传播注释,可显著提高目标途径代谢物筛选与注释效率,为植物次生代谢途径的深入解析提供分析手段。     

基于拟靶向液相色谱-质谱联用的胃癌患者血清代谢组分析

胃癌是一种高发的恶性肿瘤,是癌症相关死亡的第二大病因。早期筛查是提高患者生存率的有效手段,但目前临床上尚缺乏实现胃癌无创筛检的可靠标志物。本研究采用了基于液相色谱-质谱联用的拟靶向代谢组学方法分析了20例胃癌患者及40例正常人血清代谢组,以期发现新的潜在代谢标志物。代谢组数据的主成分分析和偏最小二乘法数据分析结果显示,胃癌患者与健康人群的血清代谢组存在明显的差异,结合非参数检验进一步筛选并定性出57个差异代谢物。其中二氢胆固醇经验证组样本验证,具有成为胃癌代谢标志物的潜力。本研究在发现胃癌的潜在代谢标志物的同时,也为胃癌患者代谢分型提供了重要的科学依据。     

基于超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱的非靶向代谢组学用于不同来源单花蜜的差异分析

不同的蜜源植物具有结构多样的次生代谢产物。该研究以8种不同蜜源单花蜜(洋槐蜜、枣花蜜、荆条蜜、椴树蜜、荞麦蜜、麦卢卡蜜、枸杞蜜、益母草蜜)为研究对象,建立了基于超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱技术(UPLC-Q-TOF-MS^E)的非靶向代谢组学方法,考察了不同蜜源中次生代谢产物的差异。该研究采用固相萃取前处理方法和UPLC-Q-TOF-MS^E方法,获得不同蜜源单花蜜的植物代谢组信息,并构建了多变量统计分析模型,对不同来源的单花蜜进行模式识别和差异分析,发现洋槐蜜、枣花蜜、荆条蜜、椴树蜜、荞麦蜜、麦卢卡蜜相互间存在不同程度的显著差异。结合模型的变量重要性投影、方差分析与最大差异倍数值,根据精确前体离子和碎片离子质量信息检索Chemspider、HMDB数据库,该研究筛选并鉴定出32个代谢差异化合物,其中黄酮类化合物18个、酚酸类化合物7个、苯苷与萜苷类化合物6个、甾体类化合物1个;研究发现麦卢卡蜜和荞麦蜜以黄酮类化合物为主要差异代谢物,荆条蜜中酚酸类化合物为特征性表达,苯苷与萜苷类化合物主要为椴树蜜的特征代谢物。该研究从植物代谢组学角度初步揭示了不同单花蜜的代谢产物差异性以及特征化合物,为基于化学分析技术的蜂蜜溯源识别与质量评价提供了有效的研究策略。     

基于脾脏代谢组学方法研究低聚硒化氨基多糖对黑鲷的免疫调节作用

以冷冻甲醇提取,C_(18)色谱柱和HILIC色谱柱分别分离黑鲷脾脏中的内源性代谢物,采用基于超高效液相色谱-飞行时间质谱联用技术(UPLC-TOF-MS)的非靶向代谢组学研究方法,分析了黑鲷饲喂低聚硒化氨基多糖后脾脏中内源性代谢物的变化差异,揭示了低聚硒化氨基多糖调节黑鲷免疫功能的潜在机制。采用XCMS~(plus)软件结合高分辨二级质谱数据库处理质谱原始数据,筛选出潜在生物标志物,并通过Metabo Analyst 4.0网站分析相关代谢通路。结果表明,黑鲷饲喂低聚硒化氨基多糖后脾脏中的36个代谢物发生显著变化;低聚硒化氨基多糖可通过9条代谢通路增强黑鲷的免疫机能。该研究结果为阐明低聚硒化氨基多糖的免疫增强机制提供了科学依据。     

亲水作用色谱/质谱联用方法用于膀胱癌患者血清代谢组学研究

膀胱癌是泌尿系统最常见的恶性肿瘤之一,具有高发病率、高复发率和高进展率的特点.本研究应用69个极性代谢物标样选择合适的分离系统,建立了两性离子亲水作用色谱/质谱联用的代谢组学分析方法.本方法线性范围较宽,检出限低于ng/mL数量级.将本方法用于血清代谢组学分析,85%以上代谢物峰面积的RSD<30%.对64例膀胱癌患者和32例正常人的血清进行代谢组学研究,发现溶血磷脂酰胆碱、游离脂肪酸、氨基酸、胆汁酸、有机酸、核苷等在患病组和正常组中存在显著差异.经筛选和验证,甘磷酸胆碱、胱氨酸、十二碳烯酸、二十碳烯酸和鹅去氧胆酸5种代谢物可以作为区分膀胱癌和正常人的潜在标志物.本研究结果表明,基于亲水作用色谱/质谱联用的代谢组学方法是发现癌症诊断潜在生物标志物的有效手段.     

松花粉干预卵巢早衰大鼠肝脏的广泛靶向代谢组学分析

卵巢早衰是妇科领域的常见病,中医认为卵巢早衰与肝肾的正常与否息息相关,通过药食两用物质对肝脏代谢的调理是治疗卵巢早衰的一种重要手段。该研究基于超高效液相色谱-三重四极杆质谱(UHPLC-MS/MS)建立的广泛靶向代谢组学技术,探讨破壁松花粉对环磷酰胺诱导的卵巢早衰模型大鼠肝脏代谢的影响,旨在通过测定对照组、模型组、雌激素阳性对照组及施以不同剂量的松花粉干预组的SD大鼠肝脏组织中代谢物的含量变化,结合主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)等多元统计方法揭示松花粉干预卵巢早衰大鼠肝脏代谢的作用机制。通过正、负离子模式共检测出687种肝脏代谢物,PCA与OPLS-DA显示环磷酰胺诱导的模型组能够与对照组、阳性对照组、松花粉干预组等组别之间的代谢物较好的分离。通过单变量分析中的t检验(p<0.05)、变异倍数(FC>2或<0.5)与多变量分析中变量投影重要性(VIP值)>1相结合对差异代谢物进行筛选。与对照组相比,模型组SD大鼠肝脏中的32个生物标志物含量显著升高,28个生物标志物含量显著降低,主要涉及α-亚麻酸代谢、维生素B6代谢、嘌呤代谢、赖...     

基于液相色谱-质谱法的不同花期金银花代谢组学分析

基于液相色谱-质谱(LC-MS)建立了金银花代谢组学分析方法,优化得到最佳提取试剂为甲醇-水(体积比3∶1),并对方法的重复性和精密度进行了考察。结果表明方法的稳定性良好,满足代谢组学分析的要求。通过质量数、保留时间和二级质谱数据对金银花中的初生和次生代谢物进行了定性分析,共鉴别出157个代谢物,包括氨基酸、核苷、脂肪酸、脂质等初生代谢物以及酚酸、黄酮、环烯醚萜苷等次生代谢物。不同花期的金银花代谢组学分析发现,次生代谢物酚酸类、黄酮类和环烯醚萜苷类的含量随着花期的增加而显著下降。初生代谢物中,大部分氨基酸、核苷、氧化脂肪酸的含量显著下降,而大部分的溶血磷脂酰胆碱(Lyso PC)、溶血磷脂酰乙醇胺(Lyso PE)和脂肪酸的含量显著上升。该研究结果可为金银花药效成分代谢调控机制的深入研究及后期种植采收提供理论指导。     

基于液相色谱-串联质谱技术的新疆一枝蒿植物代谢组学分析方法研究

药用植物化学成分种类繁多、结构复杂,而传统方法难以获得全面反映其所含成分随时间、品种和生态环境等因素发生的变化信息,因此需要建立系统、全面的分析方法以进行整体物质基础研究。本研究开展了基于液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术的新疆一枝蒿植物代谢组学分析方法研究,并将其应用于该植物不同组织器官代谢组的差异分析。重点考察了样品前处理过程中的提取溶剂及比例、复溶溶剂比例、超声时间对非靶向代谢组学研究的影响,以代谢物覆盖度为主要指标选择了最优条件并进行了方法学验证。采用上述前处理方法和LC-MS/MS分析方法,获得了新疆一枝蒿根、茎、枝、叶、花不同组织器官的代谢组信息,并构建多变量统计模型进行分析,发现花与其它组织器官的代谢组存在显著差异。结合数据库检索与化合物质谱裂解规律分析,获得差异代谢物的结构类型,包括61个黄酮类、97个一枝蒿酮酸衍生物、7个绿原酸类化合物及15个其它类型化合物。进一步采用聚类热图分析针对上述180个差异代谢物在各组织器官的分布情况进行表征,初步揭示了各类化合物在不同组织器官的分布特征。本研究不仅为新疆一枝蒿植物化学成分的组织器官分布及其有效成分的合理利用提供了重要信息,同时为药用植物的质量控制、品种改良以及合理开发提供了新的研究策略。     

基于代谢组学研究橙黄决明素对高脂血症大鼠的调脂作用

本文运用代谢组学的研究方法,考察橙黄决明素对高脂血症大鼠血液内源性代谢物的影响,并寻找相关生物标志物。采用高脂饲料喂养的方法建立高脂血症大鼠模型,给予橙黄决明素灌胃治疗。利用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术分析高脂血症大鼠血浆中的代谢物,并使用主成分分析、偏最小二乘-判别分析和随机森林算法,研究大鼠样本在造模前后及橙黄决明素治疗后血浆内源性代谢物的变化情况,结果得到丙氨酸、甘氨酸、L-缬氨酸、异亮氨酸、富马酸、丝氨酸、1,5-脱水山梨醇、亚油酸、硬脂酸和胆固醇10种潜在的生物标志物。研究表明橙黄决明素主要通过影响机体氨基酸及脂肪酸的代谢,从而产生较理想的调脂作用。     

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。     

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。     

基于非靶向代谢组学的茄梨和红茄梨成熟期果皮代谢产物的差异分析

为了探究西洋梨品种茄梨及其红色芽变红茄梨成熟期果皮代谢产物差异,采用超高效液相色谱-质谱联用技术,对茄梨和红茄梨成熟期果皮进行非靶向代谢组学研究。通过主成分分析和正交偏最小二乘判别分析,构建了多变量统计分析模型,结合模型和变量重要性投影与最大差异倍数值,基于精确质量数、二级碎片以及同位素分布,使用PMDB(Plant Metabolome Database)数据库进行定性,筛选并鉴定出茄梨和红茄梨果皮中显著性变化(P<0.05, VIP(variable importance in project)≥1)的差异代谢物有83种,主要包括酚酸类、黄酮类和氨基酸类物质,涉及类黄酮代谢、氨基酸代谢、苯丙烷类代谢等代谢途径,其中53种物质含量上调,30种物质表达下调。通过KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)数据库进一步对差异代谢物质进行通路富集分析,差异代谢物主要分布在20条代谢途径中,P<0.05的代谢途径有6条,分别是类黄酮生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成、苯丙烷生物合成、丁酸酯代谢、苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢。这些差异代谢物的变化可能是导致茄梨和红茄梨果皮色泽不同的原因。该研究从植物代谢组学角度初步揭示了茄梨和红茄梨成熟期果皮的代谢产物差异性。     

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。     

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。     

基于MALDI质谱成像技术分析莲子中代谢物的组织分布

该文建立了一种可对莲子中多种代谢物进行高覆盖分析的基质辅助激光解吸附质谱成像(MALDI-MSI)方法,实现了莲子中生物碱类、黄酮类、氨基酸类、脂肪酸类、有机酸类、胆碱类、磷脂类等多种代谢物的组织原位可视化表征。结果表明,生物碱类代谢物主要分布在莲子胚芽中;黄酮类代谢物主要分布在莲子胚芽和种皮中;氨基酸类代谢物在莲子子叶中的含量显著高于莲子胚中;脂肪酸类代谢物在莲子不同组织中的分布差异很小;胆碱类代谢物在莲子胚芽和莲子子叶底部的含量更高,甘油磷酸胆碱在莲子子叶顶部的含量更高;有机酸类代谢物以及绝大多数磷脂类化合物在莲子子叶中的含量高于莲子胚。该研究为评价莲子药物质量、探究莲子中化合物的时-空代谢网络提供了新的技术支持。     

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稳定同位素标记-液相色谱-质谱联用技术被广泛应用于代谢组学研究中,它克服了部分化合物内标获取困难的问题,可以实现对非目标性代谢物的定性和定量分析。     

优化流动相提高代谢组学尿液样品中代谢物覆盖率的方法

采用高效液相色谱飞行时间质谱(HPLC-QTOF-MS)对尿液进行代谢组学分析,在流动相中分别添加甲酸,甲酸铵,乙酸铵3种流动相改性剂来考察尿液中代谢物的覆盖范围、离子响应强度和分辨率。通过标准品和质控样品评价手段建立了适用于尿液代谢物分析的方法。在该方法基础上,在流动相中分别添加甲酸、甲酸铵、乙酸铵,正负离子模式下尿液中检测到的离子数分别为1452,1197,714和636,593,947。正离子模式下,添加甲酸后的离子质荷比范围最广为m/z 340.0488±125.7661;负离子模式没有明显差别。在正、负离子模式下,在流动相中添加甲酸和乙酸铵,代谢物覆盖率最高,且离子响应强度和分辨率有所提高。方法已应用于复合农药和壬基酚暴露的尿液代谢组学研究以及可能生物标志物的筛选。