隨機森林算法及其在代謝指紋圖譜中的應(yīng)用研究.pdf

1、代謝組學(xué)作為一種新發(fā)展起來的系統(tǒng)生物學(xué)分支學(xué)科，研究的是生物機體內(nèi)或是細胞組織系統(tǒng)內(nèi)的動態(tài)代謝變化。糖尿病動物模型的代謝組學(xué)研究，對探究糖尿病及其并發(fā)癥等的發(fā)病機制、降糖藥的藥理療效以及及早發(fā)現(xiàn)并預(yù)防糖尿病，均具有十分重要的現(xiàn)實意義。
　　本文重點研究隨機森林算法在代謝指紋圖譜中的應(yīng)用，主要內(nèi)容如下:
　　一、基于C57BL/6J小鼠和經(jīng)諾和龍/羅格列酮治療的不同周期的糖尿病KK-ay小鼠的尿液樣本中小分子內(nèi)源性代謝產(chǎn)物的定

2、性定量信息，采用隨機森林算法(RF)構(gòu)建了糖尿病小鼠經(jīng)其治療后的代謝軌跡模型圖，并經(jīng)過樹數(shù)目的選擇、相似度矩陣、多維尺度變換等處理，獲得不同組類小鼠的聚類信息，以及糖尿病小鼠經(jīng)降糖藥治療后的不同周期的代謝變化軌跡。繼而通過分析隨機森林中變量重要度篩選出的代謝物，探究諾和龍/羅格列酮治療糖尿病的機理及療效。結(jié)果表明隨機森林較之主成分分析(PCA)能得到更好的聚類信息，并能使其治療的代謝軌跡清晰可視化。且模型中糖尿病小鼠逐漸向健康小鼠靠攏，

3、也即經(jīng)諾和龍/羅格列酮治療后，其能很好調(diào)節(jié)血糖、多元醇以及有機酸，糖尿病小鼠的代謝模式逐漸轉(zhuǎn)向健康小鼠。
　　二、基于C57BL/6J（雄性和雌性）小鼠和AMPKα2-KO（雄性和雌性）小鼠的尿液樣本中小分子代謝物的定性定量信息，采用隨機森林得到四類小鼠間明顯的聚類信息。同樣運用其重要變量度篩選出不同組類小鼠中的重要內(nèi)源代謝物。以此分析AMPK基因?qū)ι餀C體內(nèi)物質(zhì)代謝的影響，并探討了其對不同性別小鼠的代謝模式的不同影響。為進一步研