代謝組學(xué)技術(shù)在疾病動物模型研究中的應(yīng)用.pdf

1、代謝是生命的本質(zhì)。任何疾病的發(fā)生和發(fā)展都會影響機體代謝，從而導(dǎo)致體液中代謝物質(zhì)發(fā)生顯著變化。通過比較機體生理與疾病狀態(tài)，可以找到與疾病診斷相關(guān)的一組生物標記物，從而發(fā)現(xiàn)表征這些疾病的生物學(xué)特征模式，用于輔助疾病的診斷與分型。代謝產(chǎn)物是基因表達的最終產(chǎn)物，與機體生理、病理狀態(tài)有密切的聯(lián)系，因此，代謝組學(xué)為疾病診斷的研究提供了一種可行的方法。本文采用基于核磁共振(NMR)的代謝組學(xué)技術(shù)研究兩種疾病動物模型機體的代謝變化，并初步探討其發(fā)病機制

2、。為了更好的從含量變化的角度了解體液中小分子代謝物的變化，本文利用1H NMR技術(shù)建立了定量測定血漿中小分子代謝物含量的方法。本文的研究工作主要包含以下幾個部分：
　　 1、利用基于核磁共振和氣質(zhì)聯(lián)用的代謝組學(xué)方法對Ⅱ型糖尿病腎病動物模型db/db小鼠的發(fā)病機制進行研究。采集血漿、尿液和腎臟組織進行1H NMR分析，建立特征代謝譜，并結(jié)合模式識別方法進行統(tǒng)計分析。與對照組比較，db/db小鼠腎臟提取物中乳酸、TMAO和糖等代謝物

3、的含量顯著升高，而谷氨酸、乙酸和甘氨酸的含量顯著降低，纈氨酸、肌酸、尼克酰胺、苯丙氨酸和酪氨酸含量略有降低。對兩組小鼠血漿的GC/TOF-MS檢測數(shù)據(jù)的多元統(tǒng)計分析結(jié)果顯示，兩組小鼠的代謝差異主要表現(xiàn)在乳酸、尿素、磷酸、葡萄糖、丙氨酸、絲氨酸、甘氨酸、硬脂酸、軟脂酸及11-順-十八碳烯酸等代謝產(chǎn)物含量的變化上。結(jié)果表明db/db小鼠由于其常染色體隱性遺傳的瘦素受體基因缺陷，導(dǎo)致其體內(nèi)糖酵解、糖異生及其相關(guān)代謝途徑異常，如：由瘦素受體基因

4、調(diào)控的一些氨基酸代謝出現(xiàn)異常。
　　 2、利用1H NMR技術(shù)建立了定量測定血漿中小分子代謝物含量的方法。運用STD實驗從初步選定的6種內(nèi)標物中篩選出不與血漿中蛋白相結(jié)合的內(nèi)標物。結(jié)果表明，這6種內(nèi)標物均與蛋白有不同程度的結(jié)合。因此，從半峰寬的加寬程度及峰面積的減少程度兩方面對6種內(nèi)標物與蛋白的結(jié)合程度進行考察。在考察的過程中利用NMR對平移擴散的敏感性確定了定量檢測的脈沖序列，并用反轉(zhuǎn)恢復(fù)法測定了各小分子的馳豫時間，確定了馳豫

5、延遲時間。并以此實驗參數(shù)測定分別定量加入內(nèi)標物的6種血漿待測溶液，考察6種內(nèi)標物與蛋白的結(jié)合程度。結(jié)果顯示，甲酸鈉與血漿中蛋白結(jié)合程度最小。應(yīng)用建立方法測定Ⅱ型糖尿病腎病模型db/db小鼠血漿中的酮體含量，結(jié)果表明兩組小鼠血漿中酮體的量并無顯著差異。
　　 3、利用基于核磁共振的代謝組學(xué)技術(shù)對不同病程的心肌梗死后慢性心衰動物模型的代謝物的變化進行研究。心組織提取物NMR結(jié)果顯示，與假手術(shù)組比較，術(shù)后3w，模型組大鼠主要表現(xiàn)在膽堿

6、、低密度脂蛋白和極低密度脂蛋白含量升高，乳酸、谷氨酰胺、磷酸膽堿、?；撬?、肌酸、肌苷和去甲腎上腺素等代謝物的含量降低；術(shù)后6w與術(shù)后3w具有相同的表現(xiàn)，但不同的是除模型組大鼠低密度脂蛋白的含量又明顯升高，膽堿含量升高也不如3w明顯，到術(shù)后9w，膽堿含量又再次明顯升高，12w時，極低密度脂蛋白含量的升高也有所緩解。結(jié)果表明術(shù)后模型組大鼠心臟提取物的1H NMR代謝譜圖并沒有發(fā)生明顯的改變，說明心肌受損后很難恢復(fù)，其中主要表現(xiàn)在對心肌細胞具