代谢组学的研究进展及在糖尿病中的应用

代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后新发展的一门系统科学,主要研究代谢产物的变化规律,揭示机体生命活动的代谢本质.本文主要介绍了代谢组学的研究方法如核磁共振波谱技术(NMR)、质谱技术(MS)等,同时回顾了近年来代谢组学技术在临床诊断、药物开发、毒理学等研究领域的应用及进展.着重综述了代谢组学在糖尿病研究中的应用,并对其发展前景进行展望.     

维吾尔族青少年发病的成人型糖尿病家系成员血清代谢组学研究

目的 研究2个维吾尔族青少年发病的成人型糖尿病(MODY)家系成员血清代谢产物变化的特点.方法 收集到2个新疆喀什地区维吾尔族四代健在的MODY家系,成员共52名,分析其成员一般资料及血糖、血脂、血压等指标,运用核磁共振氢谱(1H NMR)对各成员血清代谢产物进行检测,对采集图谱进行数据预处理后,采用主成分分析法(PCA)进行数据解读.根据血糖、血压、体重指数(BMI)高低各分两组对代谢产物进行比较.通过Pearson相关系数显著性差异检测及二维谱技术确定各组间血清中的差异性代谢成分.结果 家系成员中糖尿病组与非糖尿病组血液代谢产物比较,异亮氨酸、酪氨酸含量降低,α-葡萄糖、β-葡萄糖含量增加,且差异均有统计学意义(均P＜0.05).家系成员中高血压组与正常血压组血液代谢产物比较,柠檬酸、肌醇、1-甲基组氨酸及酪氨酸含量均显著降低(均P＜0.05).正常BMI组与高BMI组血液代谢产物比较无显著差异.结论 MODY家系成员中糖尿病和高血压患者体内三羧酸循环代谢紊乱,反映糖尿病患者体内肝糖原分解和肌糖原酵解下降,而高血压患者体内脂肪代谢受阻.     

高脂血症性胰腺炎患者代谢组学研究

核磁共振波谱(nuclear magnetic resonance,NMR)、气相色谱-飞行时间质谱(gas chromatography time-of-flight mass spectrometry,GC-TOF MS)等是当前代谢组学的主要分析手段.     

代谢综合征危险因素的特征

目的研究重庆地区人群代谢综合征的危险因素的特征.方法 640例研究对象分为高血压病组(EH,117例)、糖尿病组(DM,118例)、代谢综合征组(MS,188例)、对照组(217例),进行问卷调查,比较4组研究对象的危险因素特征.代谢综合征采用1999年WHO诊断标准.结果 MS组与EH组比较,在被动吸烟、体重增加、高血压家族史、糖尿病家族史等方面有明显差异; MS组与DM组比较,在吸烟、膳食口味、体重增加等方面有明显差异.与EH组比较,MS组蔬菜、奶制品摄入量明显减少,坚果类摄入量明显增加;与DM组比较,MS组蔬菜摄入量亦明显减少;与对照组比较,EH组、DM组和MS组的运动量明显减少,经济收入较高,但三组间无明显差异.结论高血压、糖尿病、代谢综合征三者的危险因素和遗传背景有所差异.高体重指数(BMI)、高腰臀比(WHR)、低劳动强度、高经济收入、吸烟、性格情绪急躁、运动少、膳食口味咸、高碳水化合物饮食、高脂饮食、高血压家族史、糖尿病家族史等与重庆地区代谢综合征发病有关.     

代谢综合征相关性眼病的研究进展

代谢综合征(MS)是一组复杂的代谢紊乱症候群,包括中心性肥胖、高血糖、高血压、血脂异常等.以往认为代谢综合征使糖尿病、冠心病及其他心血管疾病的危险明显增加.但越来越多的研究显示,MS也是眼部病变的重要致病因素之一.MS及其各组分可能通过多种机制参与眼部疾病的发生、发展,常见的有视网膜病变、青光眼、白内障等.而MS相关性眼病的治疗,除了传统的眼科治疗之外,对MS及其各组分的控制更为重要.     

长期系统性强化教育干预对糖尿病并发症的影响

目的 研究长期系统性强化教育干预对糖尿病并发症的影响.方法 采用前瞻性研究方法,强化教育干预组(干预组)、对照组各130例.对照组实施常规糖尿病治疗和糖尿病基本知识教育,干预组除接受与对照组相同的措施外,对糖尿病患者及家属进行系统性、个体化、一对一的指导与行为干预,试验前和试验后5年收集相关资料,以评价代谢变化及各种并发症的发生情况.结果 糖尿病教育干预5年后,干预组代谢指标控制均较对照组好,干预组的体重指数(BMI)、空腹血糖(FBG)、餐后2h血糖(2 hPBG),糖化血红蛋白(Hb) Alc、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白-胆固醇(LDL-C)均低于对照组(P＜0.05);高血压、糖尿病视网膜病变,糖尿病肾病、糖尿病神经病变、糖尿病性脑梗死、糖尿病性心脏病、糖尿病足病的发生率均低于对照组,差异有统计学意义(P＜0.05);干预组的发生率分别为3.7％,3.9％,8.8％,8.8％,1.96％,1.96％,0.1％;对照组的发生率分别为33％,15.1％,23％,28％,9％,9％,9％.结论 对糖尿病患者进行长期系统性、个体化、一对一的全方位教育干预能全面持久的改善糖、脂代谢,减少或延缓各种并发症的发生和发展.     

2型糖尿病及代谢综合征与非酒精性脂肪肝相关因素分析

目的 了解非酒精性脂肪肝(NAFLD)与2型糖尿病及代谢综合征的关系.方法 收集137例代谢综合征患者,151例2型糖尿病患者,98例健康体检者.测血糖、血脂,测量身高及体重,计算体质指数(BMI).受试者均行肝脏超声检查.结果 健康对照组、2型糖尿病组、代谢综合征组NAFLD患病率分别为17%、36%、68%,差异有显著性(P＜0.05).脂肪肝组较非脂肪肝组血糖、血压、BMI、甘油三脂(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)更高,高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)更低,差异有显著性(P＜0.05).Logistic回归分析显示NAFLD与BMI、FBG、DBP、TG相关.结论 NAFLD与2型糖尿病及代谢综合征密切相关.     

糖尿病性勃起功能障碍与血管内皮功能的相关性

勃起功能障碍(ED)是糖尿病常见的慢性并发症之一,其发病机制目前尚未明确,有研究表明血管内皮功能障碍是ED发生的基本病理生理机制[1].本文旨在分析糖尿病性ED与血管内皮功能相关性. 1资料与方法 1.1 临床资料2008年4月至2010年7月本院住院的男性2型糖尿病患者84人,年龄24～45[平均(34.6±9.7)]岁,均符合WHO 1999年2型糖尿病诊断标准.其中糖尿病合并ED组43人,糖尿病无ED组41人.两组患者年龄、收缩压(DBP)、舒张压(SBP)、体重指数(BMI)等一般资料比较差异无统计学意义(P＞0.05).     

Study on the relationship between urine albumin excretion and iron metabolism biomarkers in patients with type 2 diabetes mellitus

目的 观察2型糖尿病患者在不同尿白蛋白排泄量时铁代谢指标的变化并探讨其意义.方法 根据尿白蛋白/肌酐( Alb/Cr)比值将80例2型糖尿病患者分为正常蛋白尿组(尿Alb/Cr＜ 30 μg/mg Cr),微量蛋白尿组(尿Alb/Cr 30 ～300 μg/m gCr)及大量蛋白尿组(尿Alb/Cr＞300 μg/mg Cr),比较铁蛋白(SF)、血清铁(SI)和可溶性转铁蛋白受体(sTfR)等铁代谢指标的变化,及其与体重指数( BMI)、血压、腹围、空腹血糖(FBG)、空腹胰岛素(INS)、糖化血红蛋白(HbA1c)、血尿酸(SUA)、血脂的关系.结果 大量蛋白尿组SF水平高于正常蛋白尿组及微量蛋白尿组,SI低于正常蛋白尿组及微量蛋白尿组;微量蛋白尿组SF水平高于正常蛋白尿组,SI低于正常蛋白尿组,差异均有统计学意义(P＜0.05).SF与SUA、血胆固醇(TC)、低密度脂蛋白(LDL-C)、HbA1c、FBG相关,SI与SUA相关,sTfR与HbA1c、BMI、腹围、INS相关.结论 铁代谢指标随尿白蛋白排泄量增加而改变,在糖尿病肾病发病过程中有一定作用,可作为糖尿病微血管并发症的预测因子之一,但其确切调控机制仍有待进一步研究.     

江苏省社区人群中代谢综合征和吸烟对糖尿病发病的综合作用分析

目的 探讨代谢综合征和吸烟与糖尿病之间的关系及前两者之间的交互作用.方法 以江苏省多代谢异常和代谢综合征综合防治研究中随访时间满5年的人群为研究对象,对符合纳入标准且资料完整的3598名35～74岁基线非糖尿病患者,其中男1451名,女2147名,观察并分析其发展为糖尿病的危险与代谢综合征和吸烟之间的关系,并通过Logistic回归模型计算相乘交互作用指标和相加交互作用指标,用于评价代谢综合征和吸烟之间的交互作用.结果 在调整年龄、性别、家族史及吸烟、饮酒后,代谢综合征患者与非代谢综合征患者发生糖尿病的调整相对危险度为2.79(95%Cl:2.03～3.83),代谢综合征组分中高甘油三酯与高空腹血糖对糖尿病有显著影响,调整相对危险度分别为1.78(1.28～2.50)和3.72(2.70～5.13).代谢综合征组与非代谢综合征组中现吸烟者与不吸烟者相比发生糖尿病的调整相对危险度分别为3.03(1.69～5.45)和5.45(2.12～14.03).交互作用分析结果显示,相对超危险度比为5.57(0.37～11.50),归因比为0.44(0.16～0.72),交互作用指数为1.90(1.09～3.32).结论 代谢综合征和吸烟均为糖尿病的危险因素,当代谢综合征和吸烟同时存在时发生糖尿病的危险性明显增加,两者之间存在明显的相加交互作用.     

Hepatitis C virus infection diagnosis using metabonomics

Summary. Metabonomics based on nuclear magnetic resonance (NMR) can reveal the profile of endogenous metabolites of low molecular weight in biofluids related to disease. The profile is identified a ‘metabolic fingerprint’ like from the pathological process, why this metabonomics has been used as a diagnostic method. The aim of the present study was to apply metabonomics to identify patients infected with the hepatitis C virus (HCV) through an analysis of ¹H NMR spectra of urine samples associated with multivariate statistical methods. A pilot study was carried out for the diagnostic test evaluation, involving two groups: (i) 34 patients positive for anti‐HCV and HCV‐RNA and negative for anti‐HBc (disease group); and (ii) 32 individuals positive for anti‐HBc and negative for HBsAg and anti‐HCV. The urine samples were analyzed through ¹H NMR, applying principal component analysis and discriminant analysis for classification. The metabonomics model was capable of identifying 32 of the 34 patients in the disease group as positive and 31 of the 32 individuals in the control group as negative, demonstrating 94% sensitivity and specificity of 97% as well as positive and negative predictive values of 97% and 94%, respectively, and 95% accuracy (P < 0.001). In conclusion, the metabonomics model based on ¹H NMR spectra of urine samples in this preliminary study discriminated patients with HCV infection with high sensitivity and specificity, thereby demonstrating this model to be a potential tool for use in medical practice in the near future.     

Nuclear magnetic resonance-based metabonomics reveals strong sex effect on plasma metabolism in 17-year-old Scandinavians and correlation to retrospective infant plasma parameters

Nuclear magnetic resonance (NMR)-based metabonomics was carried out on plasma samples from a total of seventy-five 17-year-old Danes to investigate the impact of key parameters such as sex, height, weight, and body mass index on the plasma metabolite profile in a normal, healthy population. Principal component analysis identified sex to have a large impact on the NMR plasma metabolome, whereas no apparent effects of height, weight, and body mass index were found. Partial least square regression discriminant analysis and quantification of relative metabolite concentrations by integration of NMR signals revealed that the sex effect included differences in plasma lipoproteins (mainly high-density lipoprotein), glucose, choline, and amino acid content. Accordingly, the present study suggests a higher lipid synthesis in young women than young men and a higher protein turnover in young men compared with women. Data on plasma content of triglyceride, lipoprotein fractions, and cholesterol at an age of 9 months were available for selected individuals (n = 40); and partial least square regressions revealed correlations between these infant parameters and the NMR plasma metabolome at an age of 17 years. In conclusion, the present study demonstrates the feasibility of NMR-based metabonomics for obtaining a deeper insight into interindividual differences in metabolism and for exploring relationships between parameters measured early in life and metabolic status at a later stage.     

Urine metabonomic profiling of a female adolescent with PIT-1 mutation before and during growth hormone therapy: Insights into the metabolic effects of growth hormone

ObjectiveGrowth hormone (GH) is a protein hormone with important roles in growth and metabolism. The objective of this study was to investigate the metabolism of a human subject with severe GH deficiency (GHD) due to a PIT-1 gene mutation and the metabolic effects of GH therapy using Nuclear Magnetic Resonance (NMR)-based metabonomics. NMR-based metabonomics is a platform that allows the metabolic profile of biological fluids such as urine to be recorded, and any alterations in the profile modulated by GH can potentially be detected.DesignUrine samples were collected from a female subject with severe GHD before, during and after GH therapy, and from healthy age- and sex-matched controls and analysed with NMR-based metabonomics.SettingThe samples were collected at a hospital and the study was performed at a research facility.ParticipantsWe studied a 17 year old female adolescent with severe GHD secondary to PIT-1 gene mutation who had reached final adult height and who had ceased GH therapy for over 3 years. The subject was subsequently followed for 5 years with and without GH therapy. Twelve healthy age-matched female subjects acted as control subjects.InterventionThe GH-deficient subject re-commenced GH therapy at a dose of 1 mg/day to normalise serum IGF-1 levels.Main outcome measuresUrine metabolic profiles were recorded using NMR spectroscopy and analysed with multivariate statistics to distinguish the profiles at different time points and identify significant metabolites affected by GH therapy.ResultsNMR-based metabonomics revealed that the metabolic profile of the GH-deficient subject altered with GH therapy and that her profile was different from healthy controls before, and during withdrawal of GH therapy.ConclusionThis study illustrates the potential use of NMR-based metabonomics for monitoring the effects of GH therapy on metabolism by profiling the urine of GH-deficient subjects. Further controlled studies in larger numbers of GH-deficient subjects are required to determine the clinical benefits of NMR-based metabonomics in subjects receiving GH therapy.     

蛋白质组学及代谢组学在酒精性肝病中的应用

酒精性肝病(ALD)是当今全球范围内倍受关注的公共卫生问题之一,其发病机制尚未完全阐明。蛋白质组学和代谢组学为ALD研究开辟了新的途径,且已取得一定进展。全面介绍了蛋白质组学和代谢组学在ALD研究中近10 a的应用现状、存在问题并提出联合蛋白质组学和代谢组学技术应用于ALD研究是一个很好的策略,不仅有助于"全景式"揭示其发病机制,还能为ALD的早期检测、临床诊断、治疗以及预后评估提供重要信息。     

磁共振对代谢综合征患者血浆代谢组学分析的作用

目的从代谢组学角度研究代谢综合征(MS)的特征代谢物,并探讨其在疾病发生、发展演变过程中的整体作用机制。方法采集36例受试者的血浆,包括正常人(n=11)、MS高危患者(n=13)和MS患者(n=12),采用1 H NMR技术检测血浆的代谢谱,并对谱图的积分数据进行主成分分析(PCA)和偏最小二乘法判别分析(PLS-DA),以辨识血浆代谢产物的变化,识别并分析出特征代谢物的组分。结果代谢组学可以成功区分正常组、MS高危组、MS患者组,通过对各组特征代谢物的比较和分析,可知脂代谢异常在代谢综合征演变过程中起着重要的桥梁作用,代谢综合征的发生是机体多个系统功能改变共同造成的结果,体内碳水化合物、糖类、脂类、蛋白质等代谢紊乱是代谢综合征发病的关键环节。结论代谢组学能较清晰地反映代谢综合征血浆样本间的代谢差异和变化,作为一种新的技术手段研究代谢综合征具有重要的应用价值。     

Up-Regulated Expression of Advanced Glycation End-Products and Their Receptor in the Small Intestine and Colon of Diabetic Rats

Background and Aims  

Gastrointestinal disorders and symptoms are common in diabetic patients. Advanced glycation end-products (AGEs) and their receptor (RAGE) have been proposed as an important pathological mechanism underlying diabetic complications, such as diabetic cardiopathy, retinopathy, nephropathy, etc. The aims were to study the distribution of AGE and RAGE in the normal and diabetic small intestine and colon in rats and the possible relationship between AGEs/RAGE and diabetes-induced intestinal structural remodeling.     

代谢组学及其在糖尿病研究中的应用

代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后的一门新兴学科,目前已成功地运用到多学科领域,在疾病诊断、药物评价以及临床研究中发挥了重要作用.代谢组学的研究内容是生物体系中小分子代谢中间体和终产物,核磁共振和色谱-质谱的分析技术是代谢组学研究的两种主要技术手段.现综述近年来代谢组学分析技术及数据处理技术的研究进展,重点讨论代谢组学在糖尿病研究领域的应用,并对当前代谢组学研究中存在的问题及发展趋势进行探讨.     

代谢组学及其在糖尿病研究中的应用

代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后的一门新兴学科,目前已成功地运用到多学科领域,在疾病诊断、药物评价以及临床研究中发挥了重要作用.代谢组学的研究内容是生物体系中小分子代谢中间体和终产物,核磁共振和色谱-质谱的分析技术是代谢组学研究的两种主要技术手段.现综述近年来代谢组学分析技术及数据处理技术的研究进展,重点讨论代谢组学在糖尿病研究领域的应用,并对当前代谢组学研究中存在的问题及发展趋势进行探讨.     

代谢组学及其在糖尿病研究中的应用

代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后的一门新兴学科,目前已成功地运用到多学科领域,在疾病诊断、药物评价以及临床研究中发挥了重要作用.代谢组学的研究内容是生物体系中小分子代谢中间体和终产物,核磁共振和色谱-质谱的分析技术是代谢组学研究的两种主要技术手段.现综述近年来代谢组学分析技术及数据处理技术的研究进展,重点讨论代谢组学在糖尿病研究领域的应用,并对当前代谢组学研究中存在的问题及发展趋势进行探讨.