代谢流分析技术及其在肿瘤代谢中的应用进展

代谢重编程是肿瘤的一大特征.研究肿瘤代谢有助于解析肿瘤的发生机制并实现个性化治疗.近年来兴起的代谢组学技术,通过全局分析内源性小分子代谢物,表征细胞、组织和体液的代谢轮廓,从而理解生理与病理变化;但稳定同位素标记的代谢流分析技术更能体现细胞代谢网络的动态变化,反映遗传或环境因素扰动下的代谢重编程规律.代谢流分析技术不仅...     

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。     

基于GC-MS研究OPFRs对PC12细胞代谢的影响

基于气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)研究了4种有机磷阻燃剂(organophosphate flame retardants, OPFRs)对神经细胞PC12代谢的影响.首先将PC12细胞分别暴露于4种不同浓度的阻燃剂中,利用噻唑蓝(methyl thiazolyl tetrazolium, MTT)比色法选出对细胞存活率影响较小的浓度.然后在该浓度下培养细胞并提取代谢物,利用GC-MS对细胞内的代谢物进行非靶向代谢组学分析.接着采用SIMCA软件对定量后的代谢数据进行OPLS-DA分析,找出细胞中受到OPFRs影响的关键代谢物,并利用生物信息学方法分析这些关键代谢物所涉及的重要代谢通路.该研究共鉴定出PC12细胞中的38种小分子代谢物.经过多元统计分析发现4种OPFRs均影响PC12细胞的代谢表型.OPFRs在100μmol/L和1 000μmol/L浓度下,对PC12细胞表现出显著的细胞毒性.其中糖代谢和氨基酸代谢是受影响的主要代谢通路.     

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。     

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。     

代谢组学及其在药用植物研究中的应用

指出了代谢组学是继基因组学和蛋白组学之后新兴的一门研究生物体内源代谢物的种类、数量及其在内外因素作用下变化规律的组学技术,是以组群指标分析为基础,以高通量检测和数据处理为手段,以信息建模与系统整合为目标的系统生物学的一个分支.近年来,随着代谢组学积累的数据和信息量的增大,其在药用植物学各个领域的应用价值也与日俱增.主要对代谢组学的产生、研究方法和技术及其在药用植物研究中的应用进行了阐述,以期为相关研究提供参考.     

基于气相色谱的铅中毒大鼠尿液代谢指纹图谱研究

代谢组学是近年来新发展起来的一门学科,其在毒理学领域的应用越来越受到关注.本文通过对色谱条件的优化建立了一种基于气相色谱的代谢组学技术,检测铅染毒大鼠内源性代谢物谱变化,并运用主成分分析的模式识别方法对这一变化过程进行分析.发现正常组、低剂量染毒组、中剂量染毒组以及高剂量染毒组大鼠处于不同的空间位置,说明随着染毒剂量的不同,各组大鼠的尿液代谢指纹图谱发生了明显的变化.进一步分析发现,各组大鼠的气相色谱图谱在保留时间为3.5 min和5.5 min时的差异对上述总体差异的贡献最大.表明不同剂量的铅染毒能导致大鼠的尿液代谢指纹图谱发生明显的改变,这种改变能用结合模式识别的气相色谱技术检测出来;气相色谱技术可作为核磁共振技术等其它平台的补充工具用于代谢组学研究.     

气相色谱-质谱用于2型糖尿病患者血清代谢特征研究

目的研究2型糖尿病患者的血清代谢特征。方法采用气相色谱-质谱(GC/MS)联用技术对健康人及2型糖尿病患者的血清代谢物谱进行分析测定。对采集的图谱进行峰提取、峰匹配和过滤后,采用SIMCA-P 11.0软件及SPSS13.0软件进行数据分析。结果 2型糖尿病患者与健康人的血清代谢物谱之间存在明显差异,偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)得分散点图中疾病组与健康对照组得到了良好区分;单元统计分析发现,在2型糖尿病组与健康对照组间共有22个变量存在着显著性差异,主要涉及糖代谢、脂代谢及氨基酸代谢。在糖类代谢物中,葡萄糖、半乳糖含量在糖尿病患者血清中明显高于正常对照组;在脂类代谢物中,甘油和游离脂肪酸(FFA C16:0、FFA C18:1、FFA C18:2)含量高于正常对照组;氨基酸类代谢物中,缬氨酸及其代谢物2-酮戊二酸、亮氨酸、异亮氨酸以及代谢物2-酮异己酸的浓度较正常组显著升高,而甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和天冬酰胺的浓度显著降低。结论 2型糖尿病患者的血清代谢谱发生了明显改变,差异代谢物的紊乱反映了糖尿病状态下糖、脂、氨基酸代谢途径的改变,这些代谢物在2型糖尿病的发病过程中可能具有重要的病理意义,同时也为临床诊断提供了依据。     

基于气质联用代谢组学技术的玉屏风散抗疲劳作用研究

玉屏风散为古代经典名方,临床用于小儿慢性咳嗽、慢性肾炎等治疗,具抗炎、抗氧化活性、抗疲劳作用。应用气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometer, GC-MS)代谢组学方法考察玉屏风散对小鼠负重力竭游泳模型的抗疲劳作用及机制解释。将小鼠随机分为5组(正常组、模型组、玉屏风散低、中、高3个剂量实验组),每组6只。连续灌胃14 d,采用GC-MS技术分析各组小鼠血清中代谢物,进行多元统计分析获取差异性代谢物信息,构建代谢通路对抗疲劳作用进行解释。结果表明：玉屏风散高剂量组的小鼠负重力竭游泳时间显著长于模型组;给药组小鼠代谢轮廓趋近于正常组,表现一定抗疲劳作用。确定了血清中18种差异代谢物与负重力竭游泳模型有关,涉及的3条主要代谢通路为：亚油酸代谢,甘油代谢以及磷酸肌醇代谢。推测玉屏风散可能通过调节脂质代谢对负重力竭游泳模型小鼠发挥抗疲劳作用。     

对苯二甲酸二钠内标在定量核磁共振代谢组学中的应用

定量核磁共振(qNMR)技术常用来分析内源性小分子代谢物的差异和变化.qNMR中应用最多的是内标法,常见的水溶性内标易与血液中存在的大量蛋白结合,使其化学位移和线宽发生改变,从而影响代谢物定量的准确性,这是qNMR存在的重大挑战.采用对苯二甲酸二钠作为qNMR代谢组学在全血、血浆、血清样品中的内标,其信号峰为清晰稳定的单峰,并且与大多数内源性小分子代谢物的信号峰有着较好的区分.通过与常见qNMR内标的蛋白结合参数进行对比发现,对苯二甲酸二钠的蛋白结合程度更低,在血浆中半峰宽比值(内标/β-葡萄糖)仅为0.24.以代谢物乳酸为例,对20份肠癌患者的血液样品进行乳酸含量的定量测定,发现其血液样品中乳酸含量和淋巴结的受累程度呈正相关.该方法的发展为qNMR技术在代谢组学上的应用提供了简便有效的方法,有望应用于疾病诊断关键代谢物的发现和定量研究.     

Transferrin receptor on endothelium of brain capillaries

The blood/brain barrier prevents the passive diffusion of proteins and metabolites from cerebral blood vessels into tissue spaces around neuronal and glial cells. To provide nutrients for these cells, transport mechanisms must exist and indeed have been demonstrated for metabolites. We now show that monoclonal antibodies against rat and human transferrin receptors label blood capillaries in the brain but not in other tissues. In the rat this labelling occurs after injection of antibody into the blood, thus the receptors seem to be accessible at the endothelial surface. It is possible that transferrin receptors are expressed on these cells to allow transport of transferrin (and thus iron) into brain tissues.     

十字花科植物中的硫代葡萄糖苷及其降解产物

硫代葡萄糖苷是一种含硫的阴离子亲水性植物次生代谢产物,广泛分布于十字花科植物中。植物体中硫代葡萄糖苷和葡萄糖硫苷酶(俗称黑芥子酶)形成硫代葡萄糖苷一葡萄糖硫苷酶体系。在完整的植物中,硫代葡萄糖苷存在于细胞的液泡中,葡萄糖硫苷酶存在于特定的蛋白体中,两者相互分离,但当组织和细胞受到损伤时,葡萄糖硫苷酶就会被释放出来,葡萄糖硫苷酶将硫代葡萄糖苷水解,产生异硫代氰酸盐等降解产物。近年来的研究发现,异硫代氰酸盐以阻遏和抑制因子发挥抗癌作用。     

粘细菌代谢产物对乳腺癌细胞抗性的作用

粘细菌是一类具有丰富代谢产物的药源微生物,有潜在的新药开发价值。乳腺癌是多发于女性的一种恶性肿瘤,目前尚不能较好的控制,使用具有新作用机理的新型药物治疗可能提供其良好的解决方案。本研究对内蒙古鄂尔多斯地区土壤样品中分离到的七株粘细菌进行鉴定并对其代谢产物进行抗人乳腺癌MCF-7细胞检测,为研发高效安全的新型抗肿瘤活性物质奠定基础。采用兔粪诱导法、大肠杆菌划线法、大肠杆菌点种法、纤维素诱导法对采集的土样进行粘细菌的分离,通过形态学结合分子生物学手段鉴定纯化的粘细菌菌株。采用CCK-8法对粘细菌产生的代谢产物进行MCF-7细胞毒性检测,并对其抗肿瘤活性进行评价。经鉴定,E44属珊瑚球菌属珊瑚状珊瑚球菌（Corallococcus coralloides）,E603、E1201、E1202为粘球菌属变绿粘球菌（Myxococcus virescens）,E701、E703、E705为粘球菌属橙色粘球菌（Myxococcus fulvus）,其代谢产物均对人乳腺癌MCF-7细胞株具有抑制作用,最高肿瘤细胞抑制率在70.45%-106.29%之间,其中Myxococcus fulvus E701代谢产物对肿瘤细胞的抑制效果最强。本次实验分离的七株粘细菌菌株对人乳腺癌MCF-7细胞株均有明显的抑制效果,该研究为今后菌株活性物质的分离鉴定及作用机理研究奠定了基础。     

Microbial control of diamondback moth, Plutella xylostella L. （Lepidoptera： Yponomeutidae） using bacteria （Xenorhabdus nematophila） and its metabolites from the entomopathogenic nematode Steinernema carpocapsae

Cells and cell-free solutions of the culture filtrate of the bacterial symbiont, Xenorhabdus nematophila taken from the entomopathogenic nematode Steinernema carpocapsae in aqueous broth suspensions were lethal to larvae of the diamondback moth Plutella xylostella. Their application on leaves of Chinese cabbage indicated that the cells can penetrate into the insects in the absence of the nematode vector. Cell-free solutions containing metabolites were also proved as effective as bacterial cells suspension. The application of aqueous suspensions of cells of X.nematophila or solutions containing its toxic metabolites to the leaves represents a possible new strategy for controlling insect pests on foliage.     

Dystrophin expression in the mdx mouse restored by stem cell transplantation.

The development of cell or gene therapies for diseases involving cells that are widely distributed throughout the body has been severely hampered by the inability to achieve the disseminated delivery of cells or genes to the affected tissues or organ. Here we report the results of bone marrow transplantation studies in the mdx mouse, an animal model of Duchenne's muscular dystrophy, which indicate that the intravenous injection of either normal haematopoietic stem cells or a novel population of muscle-derived stem cells into irradiated animals results in the reconstitution of the haematopoietic compartment of the transplanted recipients, the incorporation of donor-derived nuclei into muscle, and the partial restoration of dystrophin expression in the affected muscle. These results suggest that the transplantation of different stem cell populations, using the procedures of bone marrow transplantation, might provide an unanticipated avenue for treating muscular dystrophy as well as other diseases where the systemic delivery of therapeutic cells to sites throughout the body is critical. Our studies also suggest that the inherent developmental potential of stem cells isolated from diverse tissues or organs may be more similar than previously anticipated.     

感染蚌螨卵对褶纹冠蚌体内不同组织的病理学影响

采用石蜡切片技术,分别制作未感染蚌螨卵或已感染蚌螨卵褶纹冠蚌的外套膜、鳃、斧足、唇瓣、水管5种组织的切片,并进行显微观察与比较.结果显示,未受感染的蚌体内,各组织的上皮细胞排列整齐,结缔细胞分布均匀;而在受感染的蚌体内,各组织的上皮细胞排列不整齐,且在蚌螨卵的寄生部位周围形成一个致密的包囊,从而使其周边的组织受到压迫,上皮与结缔细胞变形.表明蚌螨卵的感染对褶纹冠蚌的多种组织造成了病理损伤,从而发生了明显的病理变化.     

微重力细胞培养与组织工程

组织工程主要致力于组织和器官的形成和再生，其核心就是建立细胞与生物材料的三维复合体，形成具有生命力的活体组织，用于对病损组织进行形态结构和功能的重建并达到永久性替代。目前有关微重力和模拟微重力条件下细胞体外生长的研究提示微重力培养环境有利于细胞体外增生，维持有功能的细胞长期生长，并且有助于形成组织样结构，使培养得到的组织更接近于活体组织。因此微重力细胞培养为组织工程的研究开辟了新的前景。     

Mode of action for inorganic arsenic toxicity and carcinogenesis

Inorganic arsenic(iAs) at high doses is a known human carcinogen, inducing tumors of the skin,urinary bladder, and lung. It is also associated with noncancer toxicities. An understanding of the mode of action(MOA) for arsenic-induced effects is needed to develop a scientifically-based risk assessment. To determine an MOA for iAs induced toxicities, it is necessary to understand the metabolism, kinetics, cell transport, and interaction with specific proteins of iAs. Based on in vitro investigations using animal and human cells, studies from animal models,and clinical and epidemiological studies, we have proposed an MOA involving formation of sufficient levels of reactive trivalent metabolites which interact with critical free sulfhydryl groups, leading to cytotoxicity and regenerative cell proliferation. There is a strong correlation between in vitro cytotoxicity([0.1 lmol/L trivalent arsenicals) and the no effect levels in rodents [approximately 1 ppm(1 ppm = 1 mg/L) of water or diet]. In epithelial target tissues, the cytotoxic effects of iAs result in chronic precursor lesions which have the potential for an increased risk of developing cancer. In non-epithelial tissues, noncancer toxicities such as hypertension and atherosclerosis develop. This MOA implies a non-linear, threshold dose–response relationship for both non-cancer and cancer end points of exposure to iAs.     

硒矿区土壤中真菌的分离培养及抗肿瘤活性筛选

利用单菌落挑选与划线培养技术,从硒矿区土壤样品中分离纯化真菌。通过摇床发酵培养,提取制备发酵样品。采用MTT法,用MDA-MB-231细胞、Hela细胞、SMMC-7721细胞测试发酵样品的抗肿瘤活性。从采自湖北恩施全球唯一独立硒矿床区的6个不同土样中分离真菌73株。其中,对人宫颈癌Hela细胞的IC_(50)小于90μg/m L的菌株32株,对人乳腺癌MDA-MB-231细胞的IC_(50)小于90μg/m L的菌株13株,对人肝癌SMMC-7721细胞的IC_(50)小于90μg/m L的菌株9株。这些活性菌株为筛选抗肿瘤天然产物提供了良好的药源菌株。     

A new retinoic acid receptor identified from a hepatocellular carcinoma

Processes as diverse as growth, vision and reproduction depend on the presence of vitamin A and its metabolites (retinoids), but the molecular mechanisms which govern these diverse actions remain unclear (for reviews see refs 1,2). A crucial advance recently was the isolation of a specific nuclear receptor for retinoic acid, one of the physiologically active vitamin A derivatives. This nuclear receptor is a member of the steroid/thyroid hormone receptor family. Our analysis of an uncharacterized member of this class of intracellular receptors, encoded by a complementary DNA clone from a human placental library, has led us to discover a second retinoic acid receptor. This new receptor is expressed at high levels in a number of epithelial-type tissues. The gene for the receptor was first identified in a hepatocellular carcinoma where it surrounds a site of integration of hepatitis B virus. Activation by this virus may play a role in tumour development in liver cells, where it is normally not expressed.