代谢组学技术及其应用的研究进展

代谢组学是一种研究生物体内所有小分子代谢物的系统生物学方法,它利用气相色谱质谱联用（GC—MS）,液相色谱质谱联用（LC—MS）,核磁共振波谱（NMR）等先进的仪器分析技术来检测各种生物样品中代谢物组的信息并结合模式识别等分析计算方法对所得代谢组学数据进行处理,最后综合解析这些数据以用于评价药物疗效、检测药物毒性、诊断疾病、分析疾病状态。代谢组学自提出以来发展十分迅速,目前已在药学、毒理学、疾病研究和诊断等领域得到广泛应用。本文主要对代谢组学的概念,研究方法及其应用进行综述,最后就代谢组学的发展趋势作一讨论。     

代谢组学方法在糖尿病肾病研究中的应用

糖尿病肾病作为糖尿病最严重的并发症之一.近年来其发病率持续上升,严重危害糖尿病人生命健康.目前用于诊断和治疗糖尿病肾病的常规方法效果并不理想,而代谢组学方法可一次性对待测样品中多种代谢产物进行定性、定量、高灵敏度分析.利用气相/液相色谱、质谱学方法、气质/液质联用,以及核磁共振等方法检测糖尿病肾病潜在生物标志物已成为目前该领域的研究热点,其结果对糖尿病肾病的早期诊断、致病机理研究、疾病有效治疗具有重要意义.本文从代谢组学常用分析工具、数据分析方法及其在糖尿病肾病研究中的应用三个方面进行综述,旨在阐述近几年代谢组学方法在糖尿病肾病研究中的应用进展.由于相关仪器设备本身分析能力的局限性及数据分析方法不全面,目前代谢组学方法距离临床应用仍有一定距离,但是随着分析技术的不断发展与完善,可以预见代谢组学策略终将可以被应用于糖尿病肾病以及其他疾病的早期诊断并指导相关疾病的治疗.     

代谢组学在肿瘤研究中的应用

代谢组学是后基因组时代迅速发展起来的新兴学科,是在基因组学、转录组学和蛋白质组学之后,生命科学领域的重要组成部分.与前三者不同的是,代谢组学研究的是生物事件的终点,可以与生物事件建立直接的关系.肿瘤是严重危害人类健康的疾病之一,其发病率与死亡率都比较高,且肿瘤的发生发展过程中必然伴随着代谢的改变.在近些年来的肿瘤治疗当中,代谢组学的应用研究越来越深入.它可以在肿瘤早期进行诊断,并从代谢角度整体对肿瘤疾病进行分析,个体化治疗及预后的判断上有独特的优势.     

新生儿疾病筛查的发展进程

新生儿疾病筛查是提高人口素质的一项重要工作,近年来得到快速发展。疾病检查的种类由1962年单一疾病的筛查,发展到对传染病、血红蛋白病、先天性代谢病、内分泌系统疾病等50多种疾病的筛查。新生儿疾病筛查的方法由细菌筛查抑制法发展到免疫学方法、酶学评定、DNA序列检测方法、高压液相色谱及电泳等。这些进展使新生儿疾病的筛查范围和水平得到显著提高。     

代谢组学中机器学习研究进展

以往代谢组学的综述都着眼于对其应用情况进行总结,而对机器学习方法的对比研究不多。为此,在分析讨论目前机器学习方法在代谢组学研究方面最新进展的基础上,对各种机器学习方法及在代谢组学研究上的应用效果进行了总结,给出了代谢组学研究所使用的数据源,比较了各方法的应用效果及其利弊,指出目前代谢组研究中存在的主要问题及可能的改进方案。列举了相关方法在疾病诊断、药物开发等方面的最新应用,展望了代谢组学的研究前景,以期为改进代谢组学研究中机器学习算法的研究工作提供启示和帮助。     

代谢指纹分析技术进展及应用

代谢组学主要考察生物体系受刺激或扰动后其内源性代谢产物的变化,从而研究生物体系的代谢途径。代谢指纹分析技术是代谢组学常用的研究手段之一。本文对代谢组学及代谢指纹分析技术的研究进展作相应的论述。     

植物代谢组学技术研究进展

 代谢组学对生物体或细胞中全部小分子代谢物进行定性、定量分析, 是继基因组学、蛋白组学之后又一门新兴的组学技术。植物代谢物在种类、含量、生理功能方面极具多样性, 因此植物代谢组学在代谢组学的研究中占据重要地位。植物代谢物是植物生理状态在代谢水平的反映, 从整体上研究植物代谢物的变化及其调控将为解析植物生长发育及其与环境因子的互作奠定基础。植物代谢组学已经被广泛的应用于代谢物积累模式及其遗传基础研究、代谢相关基因的鉴定及途径解析方面, 成为现代植物生物学研究中的热点领域之一。本文综述植物代谢组学分析技术的基本组成、发展状况及植物代谢组学应用于现代植物生物学研究的现状和趋势。     

代谢组学技术在兽药违规使用监测中的应用及研究进展

兽药残留分析检测技术的开发与创新是动物源性食品安全监测的重要研究内容。作为系统生物学的重要组成部分,代谢组学研究及其检测技术在动物源性食品安全领域发挥了不可或缺的作用。基于当前代谢组学技术在兽药残留检测领域的研究成果,阐述了代谢组学的概念、原理与分类;以"瘦肉精"和类固醇两类违禁兽药残留检测为例,简述了液相色谱串联质谱法(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS)、气相色谱串联质谱法(gas chromatographytandem mass spectrometry,GC-MS)等代谢组学常用检测技术对动物血液、尿液等生物样本进行残留分析检测的应用现状,分析了非靶向代谢组学与靶向代谢组学存在的精确度差与通量低等问题,以及代谢组学技术对大型仪器设备与专业数据库过度依赖的局限性;进一步提出了代谢组学技术在兽药残留检测的应用中应根据样品特点及检测目的,将多技术平台(液相色谱-电喷雾飞行质谱、超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱)、分析平台(主成分分析、偏最小二乘判别分析)与多组学技术(基因组学、转录组学、蛋白组学)联合使用以提高代谢组学技术在兽药残留检测领域的适用性与应用范围,为兽药残留分析检测提供新的研究方向。     

辛伐他汀治疗慢性阻塞性肺疾病合并代谢综合征患者的临床观察

目的:探讨辛伐他汀对慢性阻塞性肺疾病(COPD)合并代谢综合征患者的影响及临床价值。方法:将60例慢性阻塞性肺疾病合并代谢综合征患者随机分为辛伐他汀片治疗组和对照组,治疗组加用辛伐他汀片,治疗8周,于治疗前、后记录CAT得分、肺功能及血浆CRP、IL-8、IL-6、SOD的含量。结果:治疗后治疗组与治疗前比较CAT得分、CRP、IL-8、IL-6、SOD及血脂均前明显降低,差异有统计学意义(P<0.05);治疗后治疗组比对照组也有明显下降,差异有统计学意义(P<0.05);对照组治疗前后差异无统计学意义;治疗前后治疗组、对照组及两组间相比,FEVl、FEVl%差异无统计学意义(P>0.05)。结论:短期辛伐他汀治疗能改善COPD合并代谢综合征患者临床症状及降低CRP及炎症介质水平,但不能改善肺功能。     

基于代谢组学研究的新策略在体育科学中的应用展望

体育科学的发展离不开生物医学的发展,随着后基因组时代的到来,代谢组学研究的策略在体育科学中有了长足的应用。对代谢组学的含义、产生的背景、研究领域以及代谢组学在体育科学中的应用等方面内容进行了介绍,并对当前代谢组学在体育科学研究中存在的问题以及今后的发展趋势试作了探讨,提出了我国体育科学工作者利用代谢组学研究技术进行功能基因组学研究的必要性和可能性。     

基于UPLC-代谢组学技术研究泽泻结合有氧运动对高脂血症大鼠的改善作用

基于UPLC-代谢组学技术和预防性给样法研究泽泻提取物结合有氧运动对高脂血的改善作用。用高脂饲料喂饲大鼠4周,同时进行4周的泽泻提取物(AR)、有氧运动、AR结合有氧运动联合干预。第4周末处死大鼠,获得血清,采用UPLC方法测定大鼠血清,研究不同治疗组的治疗效果。测定血清TC,TG,HDL-C,LDL-C,SOD,GSH-Px,CAT和MDA的含量。代谢组学方法与生化指标的结果证明4周时间高脂血症模型成功制作,代谢组学结果显示不仅AR结合有氧运动组对高脂血症的有一定的治疗作用,而且二者联合的治疗效果优于单一AR组或有氧运动组。生化指标显示AR和有氧运动均可显著降低大鼠血清TC,TG和LDL-C含量;AR提取物结合有氧运动组大鼠血清SOD,GSH-Px,CAT显著升高,同时MDA的水平下降。AR提取物结合有氧运动可治疗高脂血症大鼠血脂异常。代谢组学可以作为判断药物或有氧运动改善疾病程度及效果的一个新方法。     

代谢组学在中草药研究中的应用

代谢组学分析侧重于生物样品中大量的小分子代谢物的检测。目前,越来越多的专家学者将其应用于中草药的分析研究中。代谢组学分析被用于识别中草药的来源和地理分布,或者用于研究其对动物和人的药理作用和临床安全性。目前,核磁共振法、质谱法和液质联用法是代谢组学分析应用最广泛的方法,并且仪器的发展在代谢组学研究中草药在体内外代谢的生物标志物方面是一大驱动力。     

代谢组学在疾病诊断方面的研究进展

代谢组学(metabonomics;metabolomics)是研究关于生物体被扰动后(如基因的改变或环境变化后)其代谢产物(内源性代谢物质)种类、数量及其变换规律的科学.目前代谢组学已广泛应用于病理阐述、药物开发、药物毒性研究、疾病诊断、微生物代谢研究等方面.对近5年来代谢组学在疾病诊断方面的研究进行了综述,并对代谢组学研究进行展望.     

基于代谢组学分析COPD肾虚痰瘀证与异常黑胆质证共性特征

 从代谢组学角度进行慢性阻塞性肺部疾病(COPD)中维西医病证结合的临床研究,解析中维医不同分型间及其与正常人群间代谢表型的构成差异,寻找并鉴定中维医证型的代谢生物标记物,阐述中医肾虚痰瘀证及维医异常黑胆质证在代谢组学方面的共性特征改变及其物质基础,以体现两者在代谢组学方面的交互性,为COPD的诊断、防治提供新的思路和方法奠定一定的基础。首先,按照纳入标准收集COPD稳定期患者105例,进行西医的诊断分级以及中医、维吾尔医的辨证分型,分为中医肾虚痰瘀证组和维医异常黑胆质证组,对所有患者及正常对照组受试者血样分批进行核磁共振技术(NMR)的代谢组学方面的测定和分析;得到健康人与各组COPD患者的血浆一维及二维氢谱,对1H-NMR谱进行分段积分后的积分值进行OPLS-DA分析,得到3D平面分布图,显示COPD患者肾虚痰瘀证组、异常黑胆质证组分别与正常对照组的分布区域完全分开,而中维医二组的分布区域未完全分开,说明两组血浆在代谢成分上无明显差异,同样表现为血桨中多种氨基酸显著降低,差异有统计学意义(P<0.05),其中包括异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸、谷氨酰胺、酪氨酸、苯丙氨酸。此外,糖蛋白、不饱和脂类及极低密度脂蛋白也较健康人显著降低,差异有统计学意义(P<0.05);而乳酸、肉碱及丙酮、乙酰乙酸较健康人增高,差异有统计学意义(P<0.05);因此COPD二组中维医证患者血浆中代谢紊乱较正常对照组严重,提示氨基酸、蛋白质的代谢异常及脂肪代谢减弱、三大营养物质代谢反复相互影响的程度更重,使代谢紊乱状态更加严重。总之,从代谢组学角度出发,进行COPD中维医病证结合的对比研究,发现肾虚痰瘀证及异常黑胆质证患者代谢组学改变更突出,但两证的代谢组学变化基本一致,其生物表型相似,表现为氨基酸、脂肪及糖代谢异常,提示COPD肾虚痰瘀证与异常黑胆质证患者机体内三大物质代谢紊乱、能量代谢异常,相比健康人显示机体的免疫功能更低下、内分泌功能更紊乱、预后更差。     

代谢组学：系统生物学的前沿

该书由两位日本学者Masaru Tomita和Takaaki Nishioka共同主编，是一本全面介绍代谢组学现状的书籍，从广义的角度带给读者有关代谢组学的知识。     

代谢组学在监控运动员身体机能中的应用进展

代谢组学是一个全面的代谢物评估方法,包括测量生物样本的整体代谢标志物.用代谢组学方法研究运动训练的生物化学变化,可以及时、准确地了解训练对运动员身体机能的影响,系统全面地揭示不同项目运动中的物质代谢过程及特征,探寻运动训练引起运动员整体代谢的反应规律,充分发挥整合生物学的优势.结合代谢组学方法从代谢物层面反映运动训练后整体代谢特征模式,并根据代谢模式制定科学、合理、个性、安全的训练计划和膳食营养方案,对达到最大化运动训练效果、提高运动成绩、促进运动员健康具有重要意义.主要介绍了代谢组学在运动员身体机能监控中的应用现状,随着组学技术的不断发展,代谢组学将在运动医学以及运动人体科学研究的各个领域具有广泛的应用前景.     

细胞膜上的离子通道

离子通道是细胞膜上控制离子进出的功能蛋白,在细胞生命活动中发挥重要作用．离子通道具有对离子的选择性、通透的饱和性和开关的可控制性等特点;膜电压的变化、机械刺激和某些信号分子都可以调控离子通道开关;离子通道担负着离子吸收、渗透压调控、电冲动的形成和信号转导等重要的生理功能．离子通道的结构或功能失常会导致一些严重的疾病,对离子通道进行研究,寻找和设计调控离子通道的有效药物是治疗相关疾病的重要手段。     

MPFGE: 一种有效的抑制水峰的方法及其基于NMR的代谢组学中的应用

建立适用于代谢组学研究生物体液样品的核磁共振测定实验方法。鉴于代谢组学研究的核磁共振测定中传统方法预饱和压抑水峰的实验结果不甚理想,通过在脉冲序列的适当位置引入新的脉冲元素,对相关脉冲序列进行结构改造,以延迟信号检测时间,消除梯度脉冲涡流电流效应的影响。由结果可知,建立了代谢组学研究的尿样、血样核磁共振检测方法 1D MPFGE 1H NMR、2D MPFGE1H1H COSY和2D MPFGE NOESY等新的脉冲序列实验方法。因此,新的核磁共振方法压制水峰效果好,实验谱图偏共振效应弱、基线平稳,明显优于传统的预饱和实验方法。在黄药子代谢组学研究中取得满意结果,实验方法亦适用于其它的相关代谢组学研究。     

铅离子导致神经胶质细胞毒性的代谢组学机制

以神经胶质细胞为细胞模型,观察铅离子暴露细胞形态变化、细胞存活率和凋亡,并采用UPLC QTOF液质联用技术测定铅离子暴露的神经胶质细胞和正常细胞代谢物水平。结果显示：10 μmol/L 铅离子可引起神经胶质细胞的形态发生显著变化,细胞存活率降低,凋亡比例上升;多达973个潜在代谢物水平变化大于1.5倍（在P<0.05时）;主成分分析显示铅离子暴露组和正常对照组细胞具有显著不同的聚类趋势;差异代谢物的通路富集分析显示铅离子显著改变神经胶质细胞中谷氨酰胺和谷氨酸盐代谢、抗坏血酸/醛酸代谢、丁酸盐代谢以及谷胱甘肽代谢等多个涉及氧化还原等功能的重要代谢通路。铅离子生物毒性作用机制研究可为缓解铅毒性药物研发提供实验基础和理论参考。     

植物应答高温和干旱胁迫组学研究进展

 近20多年来,基于高通量分析的系统生物学研究飞速发展,组学研究不断拓展。组学研究涉及核酸、蛋白、代谢物、表型等各个层次,包括基因组学、转录组学、蛋白组学、代谢组学等一系列组学技术。非生物环境胁迫严重影响植物的生长发育,植物组学的技术方法有助于研究植物对非生物环境胁迫的应答机制。高温和干旱是全球气候变化的两个重要表征,亦是最可能同时出现的两个因子。本文综述基因组学、蛋白组学与代谢组学等组学技术用于分析植物应答高温和干旱胁迫的研究进展,以期为植物应答高温和干旱胁迫研究的未来发展提供参考。