代谢物组学应用的领域之三——诊断代谢物组学

1诊断代谢物组学概念和特点代谢物组学[1]是一种新兴的研究生物体系中代谢物组的技术和方法。这种全面的、高通量的分析技术用来分析生物提取物中复杂的代谢混合物。代谢物组学目前主要应用于疾病诊断、药物代谢、植物代谢、毒理代谢等方面。尤其是在诊断代谢物组学方面,近几年来发展了一些新的技术和方法。疾病发生伴随着病人体内病理变化,使得代谢产物也随之发生某种相应的改变。诊断代谢物组学就是通过对这些由疾病诱导产生的代谢产物的变化进行分析,运用化学计量学等方法对疾病组和正常组进行分类,帮助了解病变过程和机体内代谢途径,寻…     

三七总皂苷对急性心肌缺血大鼠血清 代谢物组的影响研究

目的:运用代谢组学方法研究结扎冠状动脉致大鼠急性心肌缺血和三七总皂苷给药后大鼠血清代谢物组变化.方法:通过GC-MS技术分析正常组、急性心肌缺血造模组和三七总皂苷给药组的大鼠血清代谢物组,进而使用主成分分析(PCA)和偏最小二乘法-判别(PLS-DA)法研究3组代谢物谱的差异.结果:PCA和PLS-DA模型对不同组大鼠血清代谢物组预测分类效果良好;采用t检验和变量重要性投影法(VIP)挑选得到血清中10种潜在代谢标志物.结论:代谢组学方法可整体上反映生物体的病理生理状态,有望用于中药药效评价.     

代谢物组学应用的领域之二——植物代谢物组学

1植物代谢物组学的定义根据代谢物组学[1]的概念,植物代谢物组学简单的定义是以植物为研究对象的代谢物组学。具体的说,植物代谢物组学研究不同物种、不同基因类型或不同生态类型的植物在不同生长时期或受某种刺激干扰前后的所有小分子代谢产物,对其进行定性、定量分析,并找出代谢变化的规律。植物代谢物组学研究意义重大:(1)通过研究不同物种的代谢产物,可以指导植物分类学,对植物进行更加合理的分类;(2)通过研究不同基因型植物的代谢物,可以发现新的功能基因,促进转基因植物的研究,同时还可以对转基因植物及其在食用方面的安全性进行代谢…     

代谢物组学应用的领域之一--药物代谢物组学

本文就当前代谢物组学应用的领域--药物代谢物组学进行了综述.从药物自身的代谢和药物诱导的内源性物质代谢两方面介绍了药物代谢物组学研究的内容,指出药物代谢物组学以系统的研究方法对药物代谢过程进行研究,进而讲清药物作用于生命体的过程.此外,还就药物代谢物组学的研究手段及药物代谢物组学在药物开发中的应用价值等内容进行了介绍.     

消乳增胶囊治疗小鼠乳腺增生作用机制的血清代谢组学研究

目的:利用代谢组学技术探讨消乳增胶囊治疗乳腺增生的作用机制。方法:将雌性小鼠随机分成:空白对照组、模型组和消乳增1. 3 g/kg组,每组10只。采用雌二醇联合黄体酮制备乳腺增生模型。测定小鼠乳头直径、血清中雌二醇和黄体酮含量以及观察乳腺组织病理形态变化。给药30天后,采集小鼠血样用于GC-MS代谢组学的分析,并寻找差异性代谢物。结果:消乳增胶囊显著缩小小鼠乳头直径,使雌二醇和黄体酮含量向正常水平调节,改善小鼠乳腺增生病理形态,并通过代谢组学技术鉴定出15个潜在的特征代谢物。结论:消乳增胶囊可能是通过调节甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、丙酮酸代谢、磷酸肌醇代谢、色氨酸代谢等途径改善氨基酸代谢、糖代谢、脂肪代谢及能量代谢来协同发挥抗乳腺增生的作用,具有多靶点性。     

空间代谢组学在中药研究中的应用

空间代谢组学是基于质谱成像和代谢组学技术发展而来的一门新兴组学技术,通过原位检测生物体系中内源性小分子和外源性药物代谢物的分子结构、空间分布及含量变化,精准地反映代谢物在组织整体或微区的代谢网络变化特征,深度揭示中药的药效物质基础及作用机制。通过对近年来空间代谢组学技术在中药质量控制、中药在生物体内代谢及分布、中药药效机制和中药毒性机制中的研究成果进行综述,为探索基于空间代谢组学技术的中药研究提供理论依据。     

基于慢性温和不可预知应激模型内源性代谢物变化探讨抑郁症病理机制

代谢组学是对某一生物或细胞所有低相对分子质量代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科,由于其应用前景广泛,目前已成为系统生物学的重要组成部分.采用代谢组学技术发现慢性温和不可预知应激(CUMS)模型诱导的抑郁症病理机制与多种内源性代谢物有关,按化学类别该内源性代谢物可以分为氨基酸、脂肪酸、糖类、核苷酸、脂蛋白、N-乙酰糖蛋白、苯丙乙酰甘氨酸、胆碱、胆酸、溶血磷脂酰胆碱等物质;按代谢途径可以分为氨基酸代谢、能量代谢、肠微生物代谢、酮体代谢等途径.抑郁症病理机制不是某个代谢途径异常或某个特定区域单独受到扰动的结果,而是多个代谢途径异常或者多个区域的联合效应.对基于代谢组学技术分析CUMS诱导的抑郁症发病机制的研究进展进行综述.     

基于代谢组学技术的冠心病血瘀证不同进展阶段大鼠潜在生物标志物及代谢通路研究

目的通过超高效液相色谱-飞行时间质谱(UPLC-TOF/MS)的非靶向代谢组学方法探索冠心病血瘀证形成过程中大鼠心肌组织代谢特征,寻找潜在的生物标志物,为基于代谢组学的心肌保护相关治疗措施寻找有意义的靶点。方法取27只SD大鼠作为模型组制备冠心病血瘀证模型,另设空白组8只。模型组大鼠采用高脂饲料喂养+维生素D3灌胃+皮下注射异丙肾上腺素方法分3个阶段进行冠心病血瘀证模型的逐步制备。通过UPLC-TOF/MS技术获取大鼠心肌组织内源性小分子代谢物,利用SIMCA 14.1软件和MetaboAnalyst5.0软件进行组间差异性代谢物筛选及相关代谢通路分析,使用SPSS21.0对组间差异性代谢物进行定量分析,受试者工作特征(ROC)曲线评估特征代谢物临床诊断效能。结果筛选出磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、1-酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱、L-苯丙氨酸、牛磺酸共5种差异最为显著的潜在生物标志物,涉及甘油磷脂代谢,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成,苯丙氨酸代谢,牛磺酸和亚牛磺酸代谢4条主要差异代谢通路。ROC曲线分析显示,特征代谢物曲线下面积均大于0.7。结论冠心病血瘀证不同进展阶段大鼠心肌组织代谢组学出现改变,其病理机制主要涉及脂类代谢和氨基酸代谢,且特征性代谢产物具有诊断价值。     

LC-MS在中药代谢组学中的应用进展

代谢组学利用现代分析技术分析生物体内内源性代谢物的变化,结合生物信息学方法探索生物标记物和代谢途径,揭示病理机制和药物干预机制。代谢组学强调机体整体状态变化与中医药的整体观诊疗思维相匹配,两者有机结合在复杂的中医药理论研究中具有广阔的应用前景。液质联用(LCMS)技术具有分离性能好、灵敏度高和专属性强等优势,是最适用于中药代谢组学的定性定量分析技术。通过总结LC-MS的常用类型和生物样品的前处理方法,以及近3年LC-MS在中药代谢组学中的具体应用,以期为中药代谢组学研究提供借鉴。     

代谢组学技术及其在中医药研究中的应用

代谢组学是继基因组学、蛋白组学和转录组学之后出现的一门新兴的"组学",目前已在生命科学领域得到了广泛的应用并展现出良好的前景。代谢组学通过分析外界刺激后生物体内相对分子质量较低的代谢物的全面变化,来认识生物体的生理和病理状态。代谢组学为中药安全性评价,中药复方的物质基础与作用机制研究以及中医证候的认识提供了强有力的技术支持。     

代谢组学在中医证候分类研究中的应用

中医证候是通过中医四诊获取的基本信息,概括出患者在病程中某时间段的病理状态。代谢组学是继基因组学、蛋白质组学之后发展起来的学科,所研究的是作为各种代谢路径的底物和产物的小分子代谢物（MW＜1000）。在中医辨证基础上,引入代谢组学的方法,有益于进一步探讨中医证候的本质,使中医诊断更加准确。本文综述了近年来基于代谢组学的中医辨证临床诊断研究的相关文献,以期对中医辨证的临床研究有所帮助。     

上海交通大学与美国Waters公司共创国际一流代谢组学技术平台

代谢组学利用高通量、高灵敏度与高精确度的现代分析技术，对细胞、有机体分泌出来的体液中的代谢物的整体组成进行动态跟踪分析，借助多变量统计分析方法，来辩识和解析被研究对象的生理、病理状态及其与环境因子、基因组成等的关系。“代谢组学”是一种整体性的研究策略，其研究策略有点类似于通过分析发动机的尾气成分，来研究发动机的运行规律和故障诊断等的“反向工程学”的技术思路。由于代谢组学着眼于把研究对象作为一个整体来观察和分析，也被称为“整体的系统生物学”。通过现代超高效液相色谱．高分辨质谱联用仪等技术分析体液中的代谢物组成谱，并利用多变量统计分析技术，把所有代谢物的组成信息都整合到一起，为在系统和整体的层面上比较和分析生物的代谢特性开辟了新的技术路线，具有广阔的发展前景。近几年来，已经有越来越多的学者将现代代谢组学技术运用到人体和动物的整体代谢与功能性研究中。     

旋覆花不同部位代谢组比较分析

目的:探索旋覆花Inula japonica Thunb.次生代谢产物成分及其在旋覆花不同部位分布的差异性。方法:采用非靶向代谢组学方法对旋覆花根、茎、叶、花的代谢组进行比较分析。结果:共鉴定出675个代谢物,通过多元统计分析筛选出350个差异代谢物。其中,在23个黄酮类化合物中筛选出15个显著差异代谢物。代谢途径分析表明,淀粉和蔗糖代谢,丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸代谢,植物激素信号转导代谢途径显著富集。结论:旋覆花不同组织中代谢物分布不同,不同组织间差异代谢物重要代谢途径的解析为旋覆花的合成生物研究提供参考。     

代谢组学在高血压研究中的应用

高血压是一种最常见的慢性病,是多种心、脑血管疾病的重要危险因素。由于其多基因、多因素及异质性的特征,病理机制尚未完全阐明,也未收到令人完全满意的疗效。代谢组学以整体的视角对生物体的代谢网络变化进行研究,并将代谢物与生物过程关联起来,揭示机体变化。近年来,研究者们将代谢组学方法运用于高血压的研究,分别从发病机制、潜在生物标志物、生活方式干预的影响、降压药物起效机制等方面,以人或动物的血液、尿液或组织中代谢产物为研究对象,运用非靶向或靶向的思路开展研究。肠道菌群、氧化应激、脂肪酸、氨基酸等代谢通路成为新的关注点,由此发现的代谢物(组)有可能作为潜在的生物标志物,进一步成为高血压早期诊断的依据以及治疗的靶点。此外,中医药无论在辨证或者治疗上都是一个整体复杂系统,代谢组学与之十分契合,中医药工作者也将该方法运用于高血压中医辨证分型的生物学基础及降压中药作用机制的阐明。不同证型之间代谢物组有明显差异,中药治疗可以在很大程度上恢复高血压带来的代谢物扰动,这很可能是中药降压的药理途径之一。近年来高血压代谢组学研究已取得诸多进展,但在数据分析与整合(不同研究之间、不同组学之间)及因果关系的探讨等方面仍面临挑战。     

药用植物代谢组学研究

代谢组学是全局性研究小分子代谢物的一门科学,是系统生物学的重要组成部分,广泛应用于中医药复杂体系。代谢物是药用植物代谢合成的产物,是中药发挥疗效的物质基础。随着本草基因组计划的实施和中药合成生物学的发展,药用植物代谢组学研究将会迎来蓬勃发展。该文介绍代谢组学技术近几年的研究进展,以及药用植物代谢组学研究的主要内容,包括药用植物鉴别和质量评价,品种选育和抗逆研究,代谢途径解析,代谢网络、代谢工程研究及合成生物学研究。通过整合本草基因组,转录组和代谢组学等研究,最终为药用植物品种选育、创新药物研发和质量安全性评价奠定基础。     

基于代谢组学的中医证本质研究进展

当今生物医学研究生物体在生理、病理、药理及毒理状态下发生的各种动态变化，形成了基因组学、蛋白质组学和代谢组学等现代系统“组学”。代谢组学是关于生物体内源性代谢产物的整体及其变化规律的科学，包括检测、量化和编录生物内源性代谢物质的整体及其变化规律，联系该变化规律与所发生的生物学事件或过程的本质。     

代谢组学在心衰中医诊疗中的应用

代谢组学等系统生物学的诞生,在中医学与现代医学之间架起了“桥梁”。代谢组学技术现已在心衰患者中有了广泛应用。大量研究发现在心衰患者的疾病发展过程中,往往伴随着大量代谢物质的变化。文章概括心衰的代谢物质变化、心衰各个中医证型的不同代谢组学特征以及中医药改善心衰代谢物质的相关研究,探讨代谢组学在心衰疾病诊断、中医证候类型识别和中医药防治心衰疗效评估三个方面的价值。     

寒凝血瘀证大鼠的肠道菌群变化与粪便代谢特征分析

目的:探讨寒凝血瘀状态下大鼠肠道菌群多样性及粪便中内源性代谢物的变化,并考察与寒凝血瘀证密切相关的肠道菌群、代谢物、代谢通路。方法:采用冰水浴诱导的大鼠寒凝血瘀证模型,利用16S rRNA基因测序技术联合UPLC-TOFMS的粪便代谢组学技术,将扰动的肠道菌群与内源性生物标记物进行关联分析。结果:基于Illumina Mi Seq平台,发现与空白组大鼠相比,寒凝血瘀证模型组大鼠中Firmicutes显著上调(P0.05),Bacteroidetes显著下调(P0.01),显著差异的属有23个。确定了7个与寒凝血瘀证相关的粪便代谢物,涉及到的3个相关性最强的代谢通路,分别为缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成,泛酸和辅酶A生物合成,组氨酸代谢。另外,肠道菌群的属与粪便代谢物有强相关性。结论:16S rRNA的高通量基因测序技术与代谢组学技术的联用可用于评价寒凝血瘀证的病理机制。     

湿热环境对CCl4诱导大鼠肝炎模型的影响及代谢组学研究

目的：从一般体征、生化指标、病理组织、代谢物四个方面考察湿热环境对四氯化碳致大鼠慢性肝炎疾病的影响作用。方法：24只雄性Wistar大鼠随机分为正常组、模型组一（单纯CCl4,6周）、模型组二（CCl4+湿热环境,6周）。观察大鼠的体重、饮食量、饮水量等变化,对12项指标进行检测,结合HE染色、Masson染色结果观察肝脏组织受损情况。采用代谢组学技术对血清、肝脏进行差异代谢物鉴定及通路分析。结果：一般体征、生化指标、病理切片结果说明湿热环境加速疾病的进展以及加重疾病严重程度。代谢组学结果显示这种影响涉及血清中氨基酸代谢通路,肝脏中脂质代谢、氨基酸代谢等通路。结论：湿热环境加速疾病的进展以及加重疾病严重程度,该影响机制涉及血清中氨基酸代谢通路,肝脏中脂质代谢、氨基酸代谢等通路。     

中医体质、病证研究与代谢组学

从人体健康到病理改变,从体质到证候,人体的代谢产物会随之发生相应的动态变化.利用代谢组学研究人体代谢物组,可以用于一些疾病的诊断,揭示其病理过程,并预示部分疾病的转归.代谢组学与中医体质和证候学的研究有着不谋而合之处;基于代谢组学进行人体体质以及结合"辨证论治"和"以方测证"开展证候的现代研究,为"治未病"和证候客观化研究提供了新的思路和线索.中医药防治理论与代谢组学的结合将为中医药的现代化和国际化开辟新的方向.