基于核磁共振的代谢组学研究在糖尿病的应用进展

糖 尿 病 的主 要 病 理 生 理 变 化 为 胰 岛 素 绝 对 或 相 对 不 足 引 起 的糖 、蛋 白质 、脂 肪 、水 及 电解质 等代谢 紊乱 ，为整 体代谢 紊 乱 的内分泌代谢疾病 。因此从代谢 组学 的角度 分析 糖尿病 患 者体液 中的代谢物是 一种崭 新而有 效 的渠 道。通过 对糖 尿病 引起的代谢产物变化进行基 于核磁共 振代谢组学 分析 ，结 合各 种模式识别方 法和生物信 息学 方法 ，可探 索疾病 发生 、发展 过
代 谢 组 学在 糖 尿 病 研 究 方 面 的应 用
据国际糖尿病联盟统计 ，日前伞球 有糖尿病 患者 ２．４６亿 ， 且 以每 年新 发 ７００万 患 者 的 速 度 迅 猛 增 长。 由 于 糖 尿 病 发 病 具有 隐 匿性 ，我 国约 有 ３／４ 的糖 尿病 患 者 未 能 得 到 及 时 诊 断 Ｊ。我 困心 脏病 调查 组 发 现 ，于 ｔｌ，内科 急 诊 入 院 或 在 急 诊 留 观治疗 的冠 ｔｌ，病患者中 ，仅测空腹血糖值将导 致约 ５０％的糖 尿 病 患 者被 漏 诊 。 由 －ｊ：不 能 得 到 及 时 有 效 的 治 疗 ，超 过 ｌ／３ 的新 诊断患者 已经存在各种并发疗 ，并严 重威 胁患者 的健康 甚至生命 ，糖尿病及其并发症的早期诊断 、治疗迫在眉睫。
１．代谢组学在糖尿病基 础研究 的应用 继 Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ开创核磁共振代谢组 学在糖 尿病领域 的应用 后 ，代谢组 学技术逐 渐被 人们所认 知 ，越来越 多 的研 究者 利用 此方 法 对 糖 尿 病 进 行 研 究 。 Ｈｏｄａｖａｎｃｅ等 通 过 核 磁 共 振 技 术 分析 马的血液样品 ，清楚地辨识与糖尿病 和胰岛素抵抗 相关的 特征信 号［低密度脂 蛋 白（ＬＤＬ）、极低 密度脂蛋 白（ＶＬＤＬ）、葡 萄糖 、胆碱等 ］，认为基于核磁共振 的代谢 组学是研究 ２型糖 尿 病的有效方法 ，并指 出 由于幼 马胰 岛素抵抗 的发 生率很 高 ，可 作为研究 ２型糖尿病发病机理和代谢途径 的模型 。肥胖 Ｚｕｅｋｅｒ （ｆａ／ｆａ）鼠作 为 ２型 糖 尿 病 的一 种 重 要 模 型 ，通 过 基 于 核 磁 共 振 的代谢组学技术研究其与正常 Ｗｉｓｔａｒ鼠、非肥 胖型 Ｚｕｃｋｅｒ鼠的 体液 ，可显著辨识动物模型的年龄 、血统 、性别 、ｆｊ昼变化 Ｊ，同 时研究揭示 ｌ『肥胖 Ｚｕｃｋｅｒ（ｆａ／ｆａ）鼠线粒 体功 能及蛋 氨酸代谢 的 异 常 ，可 能 导致 肝 脏 能 量 状 态 的 降 低 ，其 肝 脏 组 织 提 取 物 中 脂 肪 酸 、甘 油 三 酯 显 著 增 加 ，谷 胱 甘 肽 及 单 链 不 饱 和 脂 肪 酸 减 少 。。。 另外 一 组 研 究 利 用 多 种 代 谢 组 学 技 术 分 析 表 明 肥 胖 Ｚｕｅｋｅｒ鼠具 有 更 高 的 血 脂 、胆 固 醇 浓 度 ，且尿 素 、花 生 四烯 酸 、 维 生 素 Ｅ、牛 磺 胆 酸 也 是 其 生 物 标 志 物 。 多 组 试 验 显 示 肥 胖
· ８５４ ·
２０１０年 ｌ２月 第 ２７卷 第 １２期
Ｊ Ｃｌｉｎ Ｉｎｔｅｒｎ Ｍｅｄ ．Байду номын сангаас
Ｄｅｃｅｒ ｏｂｅｒ ２０１０．Ｖ０１．２７．Ｎ０．１２
· 继 续 教 育 园 地 ·
基 于核 磁 共 振 的代 谢 组 学研 究 在 糖尿 病 的应 用进 展
王 雅 静 马 红
［中 图分 类 号 ］Ｒ５８７．１ ［文献 标 识 码 ］Ａ ［ＤＯＩ］１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—９０５７．２０１０．１２．０２５ ［关键词 ］ 糖尿病 ； 代谢组学 ； 核磁 共振
发ｑ三发 展 的 机 理 ，开 拓 Ｊ，糖尿 病 研 究 的新 视 野 。 以 下 就 近 年 来 基 丁核 磁 共 振 （ＮＭＲ）代 谢 组 学 技 术 在 糖 尿 病 研 究 方 面 的 进 展 进 行 综 述 ．
程及机体内物质的代谢途径 ，并寻 找疾 病生物标 志物 以辅 助临 床 诊 断 。 近年 来 ，国 际 、国 内应 用 基 于 核 磁 共 振 代 谢 组 学 对 糖 尿病 的研 究 越 来 越 多 ，并 取 得 了 一定 成 果 。
代 谢组 学 是 继 基 因组 学 、转 录 组 学 和 蛋 白 质 组 学 之 后 ，系 统 生物 学 的重 要 领 域 。代 谢 组 学 技 术 可 使 基 囚 和 蛋 白表 达 的 微小 变 化 在 代 谢 物水 平 得 到 放 大 ，并 将 代 谢 信 息 与 病 理 生 理 过程中生物学事件关联起来 ，从 而了解机体生命 活动的代谢过 程。糖尿病是一种严囊威胁人类健康 的代谢 性疾病 ，利用代湔 组学方法对糖尿病代谢产物进行分析 ，探索糖尿病 及其并发症
后 基 因 时代 产 物 — — 代 谢 组 学
代谢 组 学 是 在 后 基 【大１组 学 时代 兴 起 的 门跨 领 域 学 科 ，其 通过考察生物体系受刺激或扰动后（如某个特定 的基 因变异或 环境变化）其代谢 产物 的组 成及其 随时问 的变化 ，来 研究 生物 体 系 的代 谢 途 径 。如 同 Ｂｉｌｌｙ Ｄａｖｉｄ所 说 ：“基 因 组 学 和 蛋 白 质组 学 告 诉 你 叮能 发 生 什么 ，而代 谢 组 学 则 告 诉 你 已 经 发 生 了 什么”Ｌ 。代谢组学通 过运用核 磁共振 、质谱 （ＭＳ）、气 质联用 技术 （ＧＣ—ＭＳ）、液柑 色谱 一质谱 联用 （ＬＣ—ＭＳ）、高效液 相色谱 （ＨＰＬＣ）等 先 进 的 分 析技 术 ，对 细 胞 提 取 物 、组 织 提 取 物 和 生 物 体液随时问改变的代谢物进行检测 ，结 合有效 的模 式识别方法 进 行 定 性 、定 最和 分 类 ，并 将 这 些 代 谢 信 息 与 病 理 生 理 过 程 中 牛物 学 事 件 关 联起 米 ，从 而 ｒ解 机 体 生 命 活 动 的 代 谢 过 程 。基 于核 磁 共 振 的 代谢 组 学 技 术 是 代 谢 组 学 普 遍 采 用 的 方 法 ，利 用 高磁场 巾原 了核对 射频辐 射的 吸收光谱鉴定 体液 中化合 物结 构 。具有样品预处 理简单 、无 损伤性 、尢 偏 向性 、高通量检 测 、 检测方法多样 等优势 ，目前 已广泛用 于包括药 物毒 理性评定 、 生物信息学研 究、肿瘤学 、代谢性疾病等 的检测 。