核磁共振代謝組學(xué)方法及其在代謝綜合癥方面的應(yīng)用研究.pdf

1、代謝組學(xué)方法是上世紀(jì)90年代中期發(fā)展起來的一門新學(xué)科，它借助高通量、高靈敏度與高精確度的現(xiàn)代分析技術(shù)，分析細(xì)胞、組織和生物體液中內(nèi)源性代謝物的整體組成，并通過代謝物復(fù)雜的、動態(tài)的變化，辨識和解析被研究對象的生理病理狀態(tài)。與其它化學(xué)分析技術(shù)相比，NMR技術(shù)具有預(yù)處理過程簡單、測試手段豐富、無損傷性、無偏向性等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛地應(yīng)用于代謝組學(xué)研究。
　　 本文將NMR代謝組學(xué)方法應(yīng)用于2型糖尿病動物模型的研究，還綜合考察了飲食因素對

2、糖尿病發(fā)生發(fā)展過程的影響，分析了長期素食者以及高脂飼料喂養(yǎng)的肥胖大鼠模型的體液樣品。本論文主要內(nèi)容歸納如下：
　　 一、簡要介紹了系統(tǒng)生物學(xué)和代謝組學(xué)的基本概念，引出了基于NMR的代謝組學(xué)方法及其應(yīng)用領(lǐng)域。概述了NMR代謝組學(xué)方法在糖尿病研究方面的一些進(jìn)展。詳細(xì)介紹了NMR代謝組學(xué)的研究方法，包括各種生物樣本的預(yù)處理和實(shí)驗(yàn)參數(shù)、NMR數(shù)據(jù)預(yù)處理的基本要點(diǎn)、各種常見的模式識別方法以及對特征代謝物的識別和生物分析。
　　 二

3、、應(yīng)用高分辨液體1H NMR譜學(xué)與多元統(tǒng)計(jì)分析方法，研究了2型糖尿病小鼠模型的尿液和血清。結(jié)果表明，與正常小鼠相比，糖尿病小鼠的尿液中檸檬酸、丙氨酸、乙酸、氮氧三甲胺、馬尿酸、牛磺酸、肌氨酸酐、琥珀酸、丙酮酸和甘氨酸等代謝物含量明顯升高；糖尿病小鼠的血清中乳酸、三羥基丁酸、谷氨酸、谷氨酰胺和膽堿含量明顯升高，而亮氨酸、纈氨酸含量降低。除了尿液和血清，我們還將2型糖尿病動物模型的離體組織作為研究對象，采用高分辨魔角旋轉(zhuǎn)譜學(xué)技術(shù)與多元統(tǒng)計(jì)分

4、析相結(jié)合的方法，探討2型糖尿病發(fā)病早期肝腎組織的受損情況。
　　 三、應(yīng)用1H NMR譜學(xué)結(jié)合模式識別方法，研究了長期攝入奶素食的健康人群的尿液代謝顯型，并根據(jù)飲食因素和性別因素，建立了4個(gè)主成分分析模型，從中考察了這兩個(gè)因素引起的樣本組之間的分類，進(jìn)而識別特征代謝物。此外，通過測量譜線積分值與譜圖總積分面積的比值，我們對尿液中一些主要代謝物的濃度進(jìn)行了定量分析。這種手動定量分析作為代謝組學(xué)研究的一種補(bǔ)充手段，使生物標(biāo)記物的識別

5、更精確更可靠。
　　 四、應(yīng)用1H NMR譜學(xué)結(jié)合模式識別方法，研究了高脂喂養(yǎng)大鼠模型的尿液和血清代謝顯型。血清和尿液譜的偏最小二乘判別式分析(PLS-DA)模型中，高脂組和正常對照組清晰地區(qū)分。我們還考慮了長期飼養(yǎng)過程中伴隨著的大鼠衰老對代謝顯型的影響，采用方差-主成分分析(ANOVA-PCA)方法對肥胖或衰老引起的特征代謝物進(jìn)行區(qū)分。我們將找到的這些代謝物全部導(dǎo)入TICL工具中，從全局的系統(tǒng)的角度理解它們的生化功能、分子機(jī)制