代谢组学在天然产物毒性评价和毒理学研究中的应用进展

为了尽可能避免毒性效应并安全使用天然产物,更全面的毒性认知已成为迫切需要。通常认为小分子代谢产物可以代表生物体的生理或病理状态,因此,基于代谢组学的毒理学研究既可以用于评价毒性,也可以鉴定天然产物的毒理学生物标志物,有助于指导临床用药并减少药物不良反应。近几十年来,代谢组学在中药单体成分、提取物和复方制剂诱导的肾毒性、肝毒性、心脏毒性和中枢神经系统的毒性评价中应用广泛。综述常用的代谢组学技术,包括样品制备、样品检测、数据处理和分析方法,以及基于代谢组学的天然产物毒理学研究等方面的进展,并对该研究的潜在问题进行探讨并对今后的发展方向进行展望。     

黄芩素干预快速老化小鼠SAMP8肝脏组织的代谢组学研究

目的基于~1H-NMR代谢组学技术,研究黄芩素对快速老化小鼠SAMP8肝脏的保护作用并探索其作用机制。方法采用SAMP8小鼠作为快速老化模型,考察黄芩素(ig)对SAMP8小鼠肝脏的保护作用。小鼠随机分3组,对照组为SAMR1小鼠、模型组为SAMP8小鼠、给药组为SAMP8小鼠+黄芩素。对照组和模型组给予等量生理盐水,给药组给予200 mg/kg黄芩素。分别取各组小鼠肝脏组织,采用苏木精-伊红(HE)染色观察其肝组织损伤程度,并对肝脏组织进行~1H-NMR检测,结合多元统计分析探讨黄芩素抗衰老小鼠肝损伤的作用。结果肝脏指数以及HE染色结果显示,黄芩素能明显改善SAMP8小鼠的肝损伤情况。代谢组学分析共找到8个潜在生物标志物,主要涉及3条代谢通路,分别是丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸代谢,甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢和肌醇磷酸代谢。结论黄芩素对SAMP8小鼠的肝损伤具有保护作用,其机制涉及多靶点、多途径。     

菊茎叶提取物改善肠功能失调的代谢组学研究

目的整体评价菊茎叶水提取物(JST)和乙醇提取物(JCT)对肠功能失调的改善作用及其机制。方法应用脂多糖(LPS)制备兔肠功能失调模型,给予JST和JCT,应用1H-NMR技术研究兔粪便内源性代谢物变化规律。结果相比对照组,模型组乳酸盐、甲酸盐显著增加,丙酸盐、谷氨酰胺、谷氨酸盐、天冬氨酸等显著下降;JST和JCT均能够增加天冬氨酸、腺嘌呤、苯丙氨酸、酪氨酸水平,同时降低甲酸盐水平。结论代谢通路分析表明JST和JCT通过调节LPS所致紊乱的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸盐代谢,以及甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,发挥改善肠道功能紊乱的作用。     

代谢组学在中药肾毒性研究中的应用进展

中药的肾毒性问题不容忽视,需要进行有效监测与防治。目前,生化及病理指标检测是最主要的研究手段,但存在灵敏度差、有创伤等问题。近年来,代谢组学因其系统性优势在中药肾毒性研究中展现出广阔的应用前景,且已取得一系列成果。然而要实现研究成果的临床转化,仍需要进行大样本临床研究的进一步证实。对目前代谢组学应用于中药肾毒性的毒效学、生物标志物及毒理机制等方面的研究现状进行总结,以期为中药肾毒性研究提供参考。     

耐药口腔鳞癌Tca8113胞外代谢产物的代谢组学分析

目的 探讨口腔鳞癌Tca8113细胞在产生耐药性后胞外代谢产物的变化,寻找差异代谢物.方法 制备胞外代谢产物样本,运用氢谱核磁共振(1H-NMR)获取口腔鳞癌Tca8113细胞和耐药Tca8113/CBP细胞的胞外代谢物图谱,偏最小二乘判别分析(PLS-DA)得出对区分2组细胞贡献较大的差异性变量,将同时满足VIP＞ 1.0和单维统计P＜0.05的代谢物确定为最终的差异代谢物.结果 基于氢谱核磁共振的代谢组学方法可以区分Tca8113和Tca8113/CBP;最终的差异性代谢物有醋酸盐、牛磺酸、丝氨酸、葡萄糖和亮氨酸,它们涉及到了蛋白质代谢、糖代谢和三羧酸循环.结论 应用代谢组学方法成功找到了耐药Tca8113细胞的差异代谢物.     

基于液相色谱-质谱技术的乳腺癌转移相关 代谢标志物的筛选

摘要：目的 应用代谢组学技术筛选与乳腺癌转移相关的代谢标志物。方法 收集100例乳腺癌患者和50例 健康志愿者的血清标本,采用高效液相色谱-轨道离子阱质谱联用（HPLC-LTQ Orbitrap XL MS）代谢组学研究平台分 析乳腺癌未转移患者、乳腺癌转移患者和健康人群血清标本的代谢轮廓,并通过模式识别方法结合非参数检验对数 据进行分析。结果 由乳腺癌未转移组、乳腺癌转移组和健康对照组的代谢轮廓构建的正交偏最小二乘判别分析 （OPLS-DA）模型具有很好的判别能力（R2=95.2%,Q2=86.7%）,可以鉴别出用于区分乳腺癌转移与否的8个代谢标志 物,包括溶血磷脂酸［18∶1（9Z）/0∶0］、溶血磷脂酰胆碱（18∶0）、溶血磷脂酰胆碱［20∶3（5Z,8Z,11Z）］、胆碱、磷酸二羟 丙酮（18∶0e）、2R,3S-番石榴酸、芥酸、L-氢化乳清酸。结论 利用代谢组学方法获得的血清代谢轮廓可以用来构建 区分模型和寻找乳腺癌转移相关的代谢标志物,为乳腺癌的早期诊治、预后评估和药物治疗靶点的选择提供支持和 依据。     

头颈鳞癌与中心碳代谢通路研究

目的:探究头颈鳞癌代谢重编程机制。方法:通过对头颈鳞癌和癌旁组织进行真核有参转录组学、TMT标记定量蛋白质组学和非靶向代谢组学分析,找到差异表达基因、蛋白质和代谢物,进行基因本体（GO）富集分析和京都基因和基因组百科全书（KEGG）富集分析等生物信息学分析,两两组学联合分析预测参与头颈鳞癌代谢重编程的重要代谢通路。然后进行平行反应监测（PRM）验证通路重要蛋白,找到差异表达蛋白及代谢通路。结果:联合分析结果提示,肿瘤中心碳代谢和蛋白质消化吸收途径可能与肿瘤有关。PRM结果表明,表皮生长因子受体（EGFR）、乳酸脱氢酶A（LDHA）、磷酸甘油酸酯转位酶1（PGAM1）、己糖激酶3（HK3）和磷酸果糖激酶（PFKP）在肿瘤中表达升高并参与肿瘤中心碳代谢途径。结论:肿瘤中心碳代谢通路及相关蛋白EGFR、 PGAM1、 LDHA、 HK3、 PFKP在头颈鳞癌发生、发展中起关键作用。     

Metabolomics-based comparative analysis of the effects of host and environment on Viscum coloratum metabolites and antioxidative activities

Viscum coloratum (Kom.) Nakai is a well-known medicinal hemiparasite widely distributed in Asia. The synthesis and accumulation of its metabolites are affected by both environmental factors and the host plants, while the latter of which is usually overlooked. The purpose of this study was to comprehensively evaluate the effects of host and habitat on the metabolites in V. coloratum through multiple chemical and biological approaches. The metabolite profile of V. coloratum harvested from three different host plants in two habitats were determined by multiple chemical methods including high-performance liquid chromatography-ultraviolet (HPLC-UV), gas chromatography-flame ionization detector (GC-FID) and ultra-performance liquid chromatography quadrupole time of flight mass spectrometry (UPLC-QTOF/MS). The differences in antioxidant efficacy of V. coloratum were determined based on multiple in vitro models. The multivariate statistical analysis and data fusion strategy were applied to analyze the differences in metabolite profile and antioxidant activity of V. coloratum. Results indicated that the metabolite profile obtained by various chemical approaches was simultaneously affected by host and environment factors, and the environment plays a key role. Meanwhile, three main differential metabolites between two environment groups were identified. The results of antioxidant assay indicated that the environment has greater effects on the biological activity of V. coloratum than the host. Therefore, we conclude that the integration of various chemical and biological approaches combined with multivariate statistical and data fusion analysis, which can determine the influences of host plant and habitat on the metabolites, is a powerful strategy to control the quality of semi-parasitic herbal medicine.     

基于血浆代谢组学的蒙药三臣小儿退热贴膏解热作用机制研究

目的基于血浆代谢组学探究蒙药三臣小儿退热贴膏的解热作用及其机制。方法 SD大鼠随机分为对照组、模型组、阿司匹林(100mg/kg)组以及三臣小儿退热贴膏高、中、低剂量(16、8、4mg/kg)组和空白基质贴膏组,模型组和各给药组采用干酵母法建立发热模型,造模后第4、7小时各给药组给予相应药物进行干预,造模后每小时测量1次大鼠体温。采集造模后10 h大鼠血浆,采用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱(UPLC-QE-MS)法并结合多元统计分析,检测各组大鼠血浆代谢相关生物标志物的变化。结果造模4h后模型组大鼠体温显著升高(P0.01),造模后5h三臣小儿退热贴膏组大鼠体温显著降低(P0.01),呈剂量相关性。基于代谢组学发现模型组大鼠血浆中7种潜在的生物标志物发生明显变化,分别为酮亮氨酸、鞘磷脂[d17∶1/24∶1(15Z)]、鞘磷脂[d18∶1/24∶1(15Z)]、鞘磷脂[d18∶1/18∶1(9Z)]、磷脂酰胆碱(16∶0/14∶0)、磷脂酰胆碱(18∶0/15∶0)、磷脂酰胆碱(16∶0/16∶0);三臣小儿退热贴膏组大鼠血浆中上述7种生物标志物含量均显著回调,且牛磺酸和异柠檬酸含量升高。代谢通路分析显示,三臣小儿退热贴膏能够影响牛磺酸和亚牛磺酸代谢、乙醛酸和二元酸代谢、柠檬酸循环、氨基酸代谢、初级胆汁酸生物合成、α-亚麻酸代谢、烟酸和烟酰胺代谢、鞘脂代谢等多种代谢通路。结论三臣小儿退热贴膏对干酵母致发热大鼠模型具有较好的解热作用,其药效与阿司匹林相当,其解热机制与酶抑制、脂肪代谢、氨基酸及能量代谢等多通路协同作用有关。