代謝組學(xué)技術(shù)在疾病動(dòng)物模型研究中的應(yīng)用.pdf

1、代謝是生命的本質(zhì)。任何疾病的發(fā)生和發(fā)展都會(huì)影響機(jī)體代謝，從而導(dǎo)致體液中代謝物質(zhì)發(fā)生顯著變化。通過(guò)比較機(jī)體生理與疾病狀態(tài)，可以找到與疾病診斷相關(guān)的一組生物標(biāo)記物，從而發(fā)現(xiàn)表征這些疾病的生物學(xué)特征模式，用于輔助疾病的診斷與分型。代謝產(chǎn)物是基因表達(dá)的最終產(chǎn)物，與機(jī)體生理、病理狀態(tài)有密切的聯(lián)系，因此，代謝組學(xué)為疾病診斷的研究提供了一種可行的方法。本文采用基于核磁共振(NMR)的代謝組學(xué)技術(shù)研究?jī)煞N疾病動(dòng)物模型機(jī)體的代謝變化，并初步探討其發(fā)病機(jī)制

2、。為了更好的從含量變化的角度了解體液中小分子代謝物的變化，本文利用1H NMR技術(shù)建立了定量測(cè)定血漿中小分子代謝物含量的方法。本文的研究工作主要包含以下幾個(gè)部分：
　　 1、利用基于核磁共振和氣質(zhì)聯(lián)用的代謝組學(xué)方法對(duì)Ⅱ型糖尿病腎病動(dòng)物模型db/db小鼠的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行研究。采集血漿、尿液和腎臟組織進(jìn)行1H NMR分析，建立特征代謝譜，并結(jié)合模式識(shí)別方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。與對(duì)照組比較，db/db小鼠腎臟提取物中乳酸、TMAO和糖等代謝物

3、的含量顯著升高，而谷氨酸、乙酸和甘氨酸的含量顯著降低，纈氨酸、肌酸、尼克酰胺、苯丙氨酸和酪氨酸含量略有降低。對(duì)兩組小鼠血漿的GC/TOF-MS檢測(cè)數(shù)據(jù)的多元統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，兩組小鼠的代謝差異主要表現(xiàn)在乳酸、尿素、磷酸、葡萄糖、丙氨酸、絲氨酸、甘氨酸、硬脂酸、軟脂酸及11-順-十八碳烯酸等代謝產(chǎn)物含量的變化上。結(jié)果表明db/db小鼠由于其常染色體隱性遺傳的瘦素受體基因缺陷，導(dǎo)致其體內(nèi)糖酵解、糖異生及其相關(guān)代謝途徑異常，如：由瘦素受體基因

4、調(diào)控的一些氨基酸代謝出現(xiàn)異常。
　　 2、利用1H NMR技術(shù)建立了定量測(cè)定血漿中小分子代謝物含量的方法。運(yùn)用STD實(shí)驗(yàn)從初步選定的6種內(nèi)標(biāo)物中篩選出不與血漿中蛋白相結(jié)合的內(nèi)標(biāo)物。結(jié)果表明，這6種內(nèi)標(biāo)物均與蛋白有不同程度的結(jié)合。因此，從半峰寬的加寬程度及峰面積的減少程度兩方面對(duì)6種內(nèi)標(biāo)物與蛋白的結(jié)合程度進(jìn)行考察。在考察的過(guò)程中利用NMR對(duì)平移擴(kuò)散的敏感性確定了定量檢測(cè)的脈沖序列，并用反轉(zhuǎn)恢復(fù)法測(cè)定了各小分子的馳豫時(shí)間，確定了馳豫

5、延遲時(shí)間。并以此實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)定分別定量加入內(nèi)標(biāo)物的6種血漿待測(cè)溶液，考察6種內(nèi)標(biāo)物與蛋白的結(jié)合程度。結(jié)果顯示，甲酸鈉與血漿中蛋白結(jié)合程度最小。應(yīng)用建立方法測(cè)定Ⅱ型糖尿病腎病模型db/db小鼠血漿中的酮體含量，結(jié)果表明兩組小鼠血漿中酮體的量并無(wú)顯著差異。
　　 3、利用基于核磁共振的代謝組學(xué)技術(shù)對(duì)不同病程的心肌梗死后慢性心衰動(dòng)物模型的代謝物的變化進(jìn)行研究。心組織提取物NMR結(jié)果顯示，與假手術(shù)組比較，術(shù)后3w，模型組大鼠主要表現(xiàn)在膽堿

6、、低密度脂蛋白和極低密度脂蛋白含量升高，乳酸、谷氨酰胺、磷酸膽堿、牛磺酸、肌酸、肌苷和去甲腎上腺素等代謝物的含量降低；術(shù)后6w與術(shù)后3w具有相同的表現(xiàn)，但不同的是除模型組大鼠低密度脂蛋白的含量又明顯升高，膽堿含量升高也不如3w明顯，到術(shù)后9w，膽堿含量又再次明顯升高，12w時(shí)，極低密度脂蛋白含量的升高也有所緩解。結(jié)果表明術(shù)后模型組大鼠心臟提取物的1H NMR代謝譜圖并沒(méi)有發(fā)生明顯的改變，說(shuō)明心肌受損后很難恢復(fù)，其中主要表現(xiàn)在對(duì)心肌細(xì)胞具