黄芪-山药药对治疗2型糖尿病的尿液代谢组学研究

为了探讨黄芪-山药药对治疗2型糖尿病(T2DM)的作用机制,本研究首次应用氢核磁共振(1H NMR)尿液代谢组学方法研究了黄芪-山药药对对T2DM大鼠的代谢保护机制。将37只SD大鼠随机分为4个组:模型组M,对照组C,黄芪山药组HS,阳性对照组Y (二甲双胍)。利用高脂饲料喂养合并链脲佐菌素(STZ)诱导制备T2DM模型。造模后连续给药8周,随后取其血检测相关生化指标;取其肾脏检测肾脏系数。动物实验获得广东药科大学伦理委员会的批准。通过1H NMR代谢组学方法检测各组大鼠尿液中代谢物的变化,筛选出标志性代谢物。实验结果显示,与对照组比较,模型组大鼠总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(L-DLC)、尿素氮(BUN)、糖化血红蛋白(HbA1c)及肾脏系数明显升高,高密度脂蛋白(H-DLC)水平显著降低(P<0.01),在黄芪-山药药对治疗后上述指标均有明显改善。模型组大鼠尿液中共发现20个标志性代谢物,黄芪山药治疗后可不同程度的逆转16个代谢物的变化,其效果与200 mg·kg-1二甲双胍相当。主要涉及丁酸代谢、三羧酸循环(TCA循环)、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、酮体的合成与降解、丙酮酸代谢。提示黄芪-山药药对可能主要通过以上5条代谢通路对T2DM起到治疗作用,揭示了黄芪-山药药对对T2DM的治疗机制。     

脾气虚证模型大鼠尿液的~1H-NMR代谢组学研究

目的建立脾气虚证大鼠模型,分析脾气虚证的代谢通路,探究内源性代谢产物变化与脾气虚证的关系。方法采用苦寒泻下、劳倦过度和饥饱失常复合因素方法建立并评价脾气虚证大鼠模型,检测其血清中肌酸磷酸激酶活性;对大鼠尿液进行~1H-NMR检测,以变化倍数(fold change,FC)>1.2,结合独立样本t检验(P<0.05)的统计学方法筛选脾气虚证模型组和对照组的差异代谢物,进行代谢通路分析与富集分析。结果脾气虚证模型建立成功;模型组的肌酸磷酸激酶活性低于对照组(P<0.05);从主成分分析(PCA)结果得出模型组和对照组的代谢产物得到明显区分;筛选出33种差异代谢物,主要参与的代谢通路涉及能量代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢,同时对肠道菌群存在干扰。结论脾气虚主要扰乱了大鼠的能量代谢通路(三羧酸循环、糖酵解、脂质氧化),抑制了供能作用,导致大鼠出现疲乏和体质量增长抑制的症状。     

基于代谢组学研究厚朴远志配伍醇提物对尿液代谢物的影响

目的考察厚朴远志配伍对大鼠尿液代谢物的影响,探索其特征生物标志物并分析相关代谢通路,为关联探索厚朴缓解远志胃肠动力障碍的可能机制提供参考。方法 SD♂大鼠40只,随机分为对照组、厚朴3. 50 g·kg~(-1)组、远志1. 75 g·kg~(-1)组、配伍3. 5+1. 75 g·kg~(-1)组,连续灌胃3 d,收集大鼠末次给药24 h内的尿液,采用UPLC-Q-TOF-MS检测各组尿液的代谢物,借助Progenesis QI V2. 0、SIMCA-P14. 0、SPSS 20. 0、Metabo Analyst 3. 0等软件,分析各组尿液代谢标志物及其代谢通路。结果对照组与给药组的代谢物能够明显区分,并筛选出2-氨基苯甲酸、D-葡萄糖醛酸-6,3-内酯、3-甲氧基-4-羟基苯乙醛等16个特征代谢标志物,主要涉及酪氨酸代谢、色氨酸代谢,以及苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸生物合成等通路。结论厚朴可能通过调控酪氨酸代谢、色氨酸代谢、初级胆汁酸生物合成和维生素B_6代谢等代谢通路,缓解远志所致胃肠动力障碍。     

20(R)-25-OCH_3-PPD在大鼠体内代谢产物的鉴定

目的鉴定抗肿瘤药物20(R)-25-OCH3-PPD在大鼠体内的代谢产物。方法大鼠单次灌胃给予药物20(R)-25-OCH3-PPD(40 mg·kg-1),收集粪便、尿液及血浆。采用LC-MS/MS法,以多反应监测(MRM)和二级全扫描质谱(Full Scan MS2)方式,对大鼠粪便、尿液及血浆中代谢产物进行分析和鉴定。结果在粪中检测到原形药物及8个代谢物,在血浆中检测到原形药物和1个去甲基代谢物,在尿液中没有检测到相关代谢物。结论 20(R)-25-OCH3-PPD在大鼠体内代谢广泛。     

D-半乳糖衰老大鼠粪便代谢组学研究

目的研究D-半乳糖(D-gal)诱导的衰老大鼠的胃肠动力、粪便中内源性代谢物变化规律及代谢通路的变化。方法将12只雄性SD大鼠随机分为正常对照组和模型组,每组6只。模型组大鼠连续皮下注射D-gal,300 mg·kg~(-1)11周,正常对照组注射等量的生理盐水,收集大鼠粪便。排便实验、小肠推进率和胃排空实验检测大鼠胃肠动力。1H NMR技术表征粪便代谢物轮廓,采用多变量统计学方法分析差异代谢物。结果 Morris水迷宫实验结果表明,与正常对照组相比,D-gal衰老大鼠的学习和记忆功能均显著降低;旷场实验结果显示,D-gal衰老大鼠的直立次数和穿越格数明显降低;与正常对照组相比,D-gal衰老大鼠的小肠推进率和胃排空率均显著降低。大鼠粪便中共指认出31中内源性代谢物,与正常对照组大鼠相比,18种代谢物发生显著改变。差异代谢物主要富集在氨基酸代谢、能量代谢以及短链脂肪酸代谢等。结论长期给予D-gal可引起大鼠胃肠动力减弱,学习记忆能力下降,活动能力减弱。同时,D-gal能显著引起大鼠粪便代谢物质含量异常,代谢通路紊乱。这些物质的异常代谢反过来也对大鼠胃肠功能、学习记忆及活动能力产生显著影响。     

基于UPLC-MS技术的阿尔茨海默病模型大鼠尿液代谢组学

目的基于代谢组学研究策略,研究大鼠尿液中内源性代谢物的变化,探寻与阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)相关的潜在生物标志物,为AD的临床诊断提供新的思路。方法大鼠双侧海马注射凝聚态β淀粉样蛋白1-42(Aβ1-42)建立AD模型,采用超高效液相色谱质谱联用(UPLCMS)技术对模型组和假手术组大鼠尿液代谢物谱进行分析测定,以OPLS(orthogonal partial least squares)方法对得到的数据进行统计学分析,研究2组之间内源性代谢产物的差异。结果经OPLS分析,2组大鼠尿液的代谢特征存在明显差异,发现了8个与AD相关的潜在生物标志物(含有2个未知化合物)。与假手术组相比,AD模型组大鼠尿液中苯丙氨酸、苯乙酰甘氨酸、N2-琥珀酰-L-鸟氨酸、高香草酸的含量明显升高(P<0.05,P<0.01),而肌酸酐、异戊酰丙氨酸含量则明显降低(P<0.01)。结论 AD模型组大鼠与假手术组大鼠在尿液代谢水平上具有明显差异,具有明显变化的代谢物(苯丙氨酸、苯乙酰甘氨酸、N2-琥珀酰-L-鸟氨酸、高香草酸、肌酸酐、异戊酰丙氨酸)有可能作为AD潜在的尿液生物标志物,为AD的早期临床诊断和治疗提供参考。     

两色金鸡菊醇提物对自发性高血压大鼠尿液的代谢组学研究

目的研究两色金鸡菊醇提物对自发性高血压大鼠尿液内源性代谢产物的影响。方法将自发性高血压大鼠(SHR)分为模型组、两色金鸡菊醇提物高、中、低剂量组(3.2、1.6、0.8 g·kg-1)、卡托普利组(4 mg·kg-1)及杜仲平压片组(187.5 mg·kg-1),连续灌胃给药4周。采用无创血压计观察其对血压的影响;连续4周收集各组大鼠尿液,通过NMR核磁共振氢谱仪对尿液中内源性代谢物进行代谢谱分析,使用SIMCA-P软件进行PLS-DA分析。结果干预4周后,各给药组大鼠血压均明显下降(P<0.01);给药组与对照组相比,大鼠尿液代谢物异亮氨酸、肌酸酐、β-葡萄糖、鲨肌醇等有明显变化。结论两色金鸡菊醇提物灌胃对自发性高血压大鼠机体代谢产生了影响,而通过代谢组学发现的差异物质,可以作为标志物进一步阐释两色金鸡菊的药性研究工作并提供实验依据。     

基于~1H-NMR代谢组学技术的D-半乳糖致衰老大鼠尿液代谢谱的动态变化（英文）

目的通过代谢组学技术研究D-半乳糖(D-Gal)致衰老大鼠尿液代谢谱的动态变化,并探究差异代谢物和行为学指标的相关性。方法大鼠连续sc给予D-Gal 100 mg·kg-110周,并分别在第0,14,28,42,56和70天收集每只实验鼠的尿液,采用代谢组学技术对实验大鼠6次尿液样本进行核磁共振(NMR)数据采集并结合多元统计进行分析。第70天开始采用Morris水迷宫检测实验大鼠的学习记忆能力。行为学实验结束后,处死并制备脑切片,HE染色观察海马病理改变。结果对第0,14,28,42,56和70天模型组和正常对照组大鼠的尿液进行主成分分析发现,造模2~4周时,两组的代谢谱无差异;造模6~8周,两组大鼠逐渐不同;造模10周时,两组完全不同。采用正交校正的偏最小二乘判别分析寻找两组之间的差异物,在第10周发现,乳酸、丙氨酸、α-酮戊二酸和胆碱等12个峰面积具有显著性差异的潜在生物标志物。将差异代谢物和穿越平台次数、潜伏期以及目标象限停留时间进行关联分析。结果表明,模型组中含量显著性升高的差异代谢物胆碱、乳酸和二甲基甘氨酸与穿越平台次数具有显著性负相关(r=-0.90,-0.50和-0.52;n=10),甲酸与目标象限停留时间呈显著性负相关(r=-0.51,n=10);胆碱和甲酸与潜伏期呈显著性正相关(r=0.72和0.53;n=10);而模型组含量显著性降低的差异代谢物肌酸和牛磺酸与穿越平台次数具有显著性正相关(r=0.89和0.71;n=10),而丙氨酸与目标象限停留时间呈显著性正相关(r=0.74;n=10);牛磺酸、丙氨酸和肌酸与潜伏期呈显著性负相关(r=-0.66,-0.50和-0.85;n=10);进一步验证了差异代谢物与行为学指标的相关性。结论D-Gal诱导的衰老大鼠尿液代谢谱变化和其学习记忆能力损伤有一定的相关性,基于1H-NMR代谢组学的尿液代谢谱变化规律,可作为D-Gal致衰老大鼠模型成功与否的评价指标之一。     

三聚氰胺污染饲料致大鼠肾毒性的代谢组学研究

目的探讨三聚氰胺污染饲料致大鼠尿液和肾脏组织内源性代谢产物的变化,寻找三聚氰胺污染饲料致大鼠肾毒性的差异代谢物。方法大鼠喂食三聚氰胺污染饲料20 d后,通过光学显微镜观察大鼠肾脏组织病理变化,并采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析手段对正常对照组和三聚氰胺组大鼠尿液和肾脏组织的代谢物进行分析。利用代谢组学分析软件SIMCA-P+11对大鼠尿液和肾脏组织采集的GC-MS数据进行多元统计分析。结果与正常对照组相比,三聚氰胺组大鼠肾脏组织部分纤维化,有大量尿酸盐结晶,可见颗粒管形病变。正常对照组和三聚氰胺组大鼠尿液和肾脏组织样品在主成分分析(PCA)中得到了很好的分离,并通过偏最小二乘判别分析(PLS-DA)指认引起差异的特征代谢物。与正常对照组相比,三聚氰胺组大鼠肾脏组织中丙氨酸显著上升;缬氨酸和乙醇胺等明显下降;尿液中乳酸显著上升,而半胱氨酸和尿嘧啶等明显下降。结论三聚氰胺污染饲料引起大鼠明显的肾毒性,尿液中有17种物质,肾脏组织中有11种物质被判定为可能特征代谢物。     

山楂叶黄酮类成分在糖脂代谢紊乱大鼠体内的代谢组学研究

目的考察山楂叶黄酮(HLF)类成分对糖脂代谢紊乱大鼠内源性物质代谢的影响,为阐明山楂叶调节糖脂代谢的物质基础和作用机制提供基础研究。方法采用高脂高糖饮食诱导加腹腔注射链脲佐菌素方法建立Ⅱ型糖尿病大鼠模型,将造模成功的大鼠随机分为模型组、盐酸二甲双胍阳性对照组、HLF组、牡荆素鼠李糖苷(RHV)组,另取SD大鼠作为正常对照组。每日灌胃给予各组大鼠相应药物1次,连续给药30 d,正常对照组和模型组给予生理盐水,采集大鼠血清、尿样、粪便并处理。建立高效液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱分析生物样品的方法检测各生物样本,通过Agilent Mass Hunter Workstation统计软件对数据处理,并进行主成分分析和偏最小二乘法-判别分析筛选各组之间的差异性代谢物,结合HMDB、Metlin等数据库比对确定并在KEGG中确定代谢通路。结果与正常对照组相比,模型组大鼠血清中有24个代谢物发生显著变化;在给予HLF后,苯丙氨酸、亮氨酸、丙氨酸等20个代谢物有显著回调。与正常对照组相比,模型组大鼠尿液中发现25个代谢物的发生变化,在给予RHV和HLF后分别对其中19个有回调,HLF对其中8个回调作用优于RHV,而RHV对其中13个回调作用优于HLF。与正常对照组相比,模型组大鼠粪便中发现17个代谢物发生显著变化,在给予HLF和RHV后分别有13个和12个代谢物回调,HLF对其中3个回调作用优于RHV,而RHV对其中11个的回调作用优于HLF。结论 HLF及其单体成分牡荆素鼠李糖苷对糖脂代谢紊乱大鼠内源性代谢物有一定的回调作用,两者所调节的代谢物种类相似,涉及的代谢通路有糖代谢、胆汁酸代谢、氨基酸代谢及脂肪酸代谢,单体成分牡荆素鼠李糖苷较总黄酮回调幅度更加明显。