正文
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定量代谢组学分析技术
设计实验时,研究者往往需根据实验目的和对象,选择合适分析方法。在进行代谢组学实验设计时,鉴于众多小分子代谢物及生物体系复杂性,即要求代谢组学的分析方法应具有高灵敏度、高特异性以及高通量的特点。目前,代谢组学研究中所运用的分析技术有色谱、
MS
、
NMR
、傅里叶变换红外线光谱(
FTIR
)、
LC-MS
、
GC-MS
和毛细管电泳
-
质谱联用(
CE-MS
)等,而用于定量代谢组学的分析手段主要有
NMR
、
GC-MS
和
LC-MS
。在对目标代谢物进行定量分析时,不同的分析技术其定量方法有所不同,如表
1
所示。
2.1
核磁共振
基于
NMR
的定量测定一般采用内标绝对定量法,也有用相对比较法。
NMR
定量方法是通过比较不同化合物的吸收峰强度而进行定量,即根据已确定化合物质子的信号强度与产生该信号的质子数目成正比的原则,通过对目标化合物某一基团质子峰面积与内标物峰面积进行比较,即可求出绝对含量。在利用内标法或相对比较法进行生物混合物分析时,只需在建立标准代谢物图谱库的基础上,利用内标物进行比较,即可求出目标代谢物的绝对含量,并不需要获得该代谢物的纯品用作对照。江春迎采用基于
NMR
的定量代谢组学技术,对金黄地鼠脂代谢紊乱模型进行跟踪研究及调血脂药物的药效学评价。结果发现,在高脂金黄地鼠中,与年轻组相比,老龄组地鼠血液中葡萄糖含量较高而柠檬酸含量较低,尿液中柠檬酸和顺乌头酸含量均较低,即老龄组糖酵解循环失衡进一步加剧;而在给予中药单体成分(大黄素、姜黄素等)和新调血脂化合物
WS090508
及
WS090138
干预后,高脂血症地鼠的血浆代谢轮廓均有正常回归趋势,说明这些受试化合物均具有调血脂功效。可见,采用基于
NMR
的定量代谢组学技术,能系统观察到生物体代谢紊乱发生、发展及药物干预后其相关循环途径的时空变化规律,可弥补传统药理学研究技术方法的不足。
2.2
色谱- 质谱联用
色谱
-
质谱联用可分为
LC-MS
和
GC-MS
,用其作为定量分析技术时,首先,需要对标准化合物进行测定,确定标准化合物准分子离子和色谱保留时间;然后,优化离子碰撞能量,确定母离子与子离子;最后,通过子离子碎片,为定量提供质谱和色谱参考。该项分析技术常用定量方法有外标法和内标法,而内标法最为常用。
GC-MS
适用于分析热稳定性好以及具有挥发性的化合物,对于那些难挥发、热稳定性较差或极性强的物质则需衍生化后再进行分析,其具有较高的准确度和灵敏度。
Quéro
等
对植物中极性代谢物进行
TMS
衍生化后,再采用
GC-MS
进行定量检测。
Berkov
等
采用
GC-MS
法,对不同种属植物中的加兰他敏进行定量检测,并且采用主成分分析方法(
PCA
)对其进行成功分组。
LC-MS
具有高灵敏度、高选择性且测试时不受样品稳定性和挥发性影响等优点。
Ma
等
采用
UPLC-QTOFMS
方法,对半乳糖胺诱导的中国小型猪急性肝损伤模型中生物标志物进行半定量检测,结果发现,模型猪血清中溶血磷脂酰胆碱类、卵磷脂及脂肪酸酰胺含量较正常水平有所下降。
Li
等
建立
UHPLC-MS-MS
方法,对长期暴露于乙草胺的大鼠的尿液进行代谢组学研究,结果发现,模型大鼠尿液中马尿酸、柠檬酸、泛酸、尿嘧啶等含量均较正常水平有所降低。
Hou
等
建立
UPLC-MS/MS
方法,同时测定大鼠血浆与尿液样品中
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种芳香类氨基酸分别为苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸,以及
4
个肠道菌群及其宿主共代谢物分别为吲哚、对甲酚、硫酸吲哚和硫酸对甲酚。而且,
Hou
所在课题组又通过建立
HILIC-MS/MS