代谢组学研究进展综述
代谢组学研究进展
代谢组学研究进展代谢组学是一门比较新的研究领域，它是在代谢物分析的基础上，利用生物信息学、系统生物学等方法研究代谢物的组成、变化规律及其与生理生化以及疾病等方面的关系。
在医学、生物技术、药物设计等领域中有着广泛的应用。
本文将简要介绍代谢组学的研究内容、技术手段以及进展情况。
代谢组学研究内容代谢组学的核心是研究代谢物，代谢物是细胞、组织或生物体内生物化学反应过程中产生的化学物质。
代谢组学主要研究代谢物在生理、病理以及环境相关因素下的变化规律，通过对代谢物的研究，揭示在不同生理状态下细胞的代谢活动和各种疾病的代谢紊乱机理，为检测、诊断、治疗、预防等方面的应用提供更加深入的理解。
代谢组学技术手段代谢组学技术手段有很多种，其中包括质谱法、核磁共振技术、色谱法、电泳法等。
其中，质谱法应用最为广泛，具有灵敏度高、精度高、分析速度快等优点，能够分析定量多种代谢物分子，不同代谢物之间的相关性，对大规模代谢组数据的处理和分析提供支持。
代谢组学在科学研究和临床实践中有广泛应用。
下文将从代谢组学在环境毒理学、代谢性疾病、肿瘤分子机制等领域的应用方面着重介绍。
1. 代谢组学在环境毒理学中的应用环境污染物对人类健康产生的影响是不可忽视的。
代谢组学可以对人类暴露于环境污染物后的内部代谢物的变化规律进行研究。
通过代谢组学的研究，可以揭示全身代谢系统在暴露于环境污染物后的代谢途径及代谢产物的分布，进一步探讨其毒性机制，为环境毒理学的研究和防治提供重要科学依据。
2. 代谢组学在代谢性疾病中的应用代谢物水平的变化与各种代谢性疾病如糖尿病、脂质代谢紊乱、肥胖症等紧密相关，代谢组学在这些疾病的研究中也扮演着重要角色。
利用代谢组学技术，可以对疾病代谢物谱系中的代谢物组成和变化规律进行快速、全面的分析，探索代谢物谱系与代谢疾病的发生和发展之间的关系，为疾病发生机制的研究提供了新的途径。
3. 代谢组学在肿瘤分子机制中的应用肿瘤代谢变化是肿瘤发生与发展中的一个重要角色，代谢组学研究也逐渐成为肿瘤研究的一个热点。
代谢组学研究进展
代谢组学研究进展代谢组学是研究生物体内大量小分子代谢产物（代谢物）的研究领域，是生物系统学的一个重要组成部分。
随着技术的不断进步，代谢组学在生物医学研究、疾病诊断、药物开发和环境监测等方面起到越来越重要的作用。
本文将就代谢组学研究进展进行探讨。
首先是代谢组学的技术进展。
随着质谱技术、核磁共振技术以及分子生物学技术的不断发展，代谢组学研究的实验手段得以不断提高。
质谱技术主要包括质谱仪的改进与发展，可以基于液相色谱、气相色谱和毛细管电泳等技术手段进行代谢物的分析与鉴定。
核磁共振技术可以提供代谢物的结构信息，通过分析代谢物的谱图可以推测其代谢产生途径与代谢通路。
此外，分子生物学技术如基因芯片与转录组学的发展，也可与代谢组学结合，从而揭示代谢物的转录水平与代谢调控的关系。
其次是代谢组学在生物医学研究中的应用。
代谢组学可为疾病的早期诊断与预测提供依据。
通过与正常人群进行代谢谱分析，可以获取与特定疾病相关的代谢物指纹。
例如，在癌症研究中，代谢组学可以发现潜在的生物标志物，用于癌症的早期诊断与治疗监测。
此外，代谢组学还可以研究药物在体内的代谢与作用机制，以及演化与环境因素对代谢的影响。
第三，代谢组学在药物开发中的应用。
药物代谢组学是一项重要的工具，用于研究药物在体内的转化与代谢通路。
通过代谢组学的研究，可以了解药物的生物活性与代谢反应之间的关系，从而优化药物设计与研发策略。
此外，药物代谢组学还可以为个体化用药提供依据，根据个体的代谢物谱分析结果，调整药物的剂量与给药方案，提高治疗效果与减少不良反应。
最后，代谢组学还应用于环境监测领域。
通过对不同环境样品中的代谢产物进行分析，可以评估环境的毒性与健康风险。
例如，通过代谢组学分析水体或土壤中的代谢物谱，可以评估其中可能存在的有害污染物，并指导环境管理与污染治理措施的制定。
综上所述，代谢组学在生物医学研究、药物开发和环境监测等领域都有广泛应用。
未来，随着技术的不断进步与代谢组学研究的深入，我们将能够更好地了解代谢物之间的相互关系，发现新的生物标志物，并加深对代谢调控机制的理解。
代谢组学研究的最新进展
代谢组学研究的最新进展近年来，代谢组学研究成为了生命科学领域中备受关注的新兴研究领域。
代谢物组成是细胞、组织和生物体内最基本的生物化学过程之一，它涉及到生物体对能量、物质和信息的处理、转化和调控等过程，在生物学、医学和营养学等方面具有广泛的应用前景。
本文将综述代谢组学研究的最新进展和成果。
一、代谢组学研究的基础代谢组学研究的核心技术是代谢组分析，它是以质谱和核磁共振（NMR）等技术为基础，对生物体内代谢物进行高通量和高灵敏度的检测和定量。
代谢组分析能够同时检测和鉴定数千种代谢物，为代谢组和生物体系研究提供重要技术支持。
代谢组学研究需要结合生物信息学、统计学和化学等多学科交叉，需要对代谢组分析数据进行预处理、质量控制、统计分析、生信注释和数据挖掘等工作。
随着计算机技术的飞速发展，代谢组学研究在数据采集和分析方面的技术不断提升，为代谢组学研究提供了更广阔的发展空间。
二、代谢组学研究的应用1、代谢组学在疾病诊断和治疗方面的应用代谢组学作为一种高通量代谢物组分析技术，在疾病的早期诊断、研究和治疗中具有很大的应用潜力。
例如，代谢组分析可以在个体水平检测临床标志物，帮助医生更准确地诊断和区分不同类型的疾病。
代谢组学可以在糖尿病、肝癌、冠心病、乳腺癌等疾病的早期诊断中发挥重要作用。
此外，代谢组学还可以用于分析药物代谢和毒性，帮助药物研发公司更好地评估药物的药效和安全性。
代谢组学在肝脏病理、肾脏病理、神经退行性疾病和肿瘤等领域的研究中也发挥着越来越重要的作用。
2、代谢组学在营养与健康领域的应用代谢组学作为一种研究营养与健康的新兴技术，可以帮助人们更好地了解人体代谢在不同生命状态下的情况。
代谢组学可以评估人体的营养状态，揭示营养素代谢途径和相关代谢物，为人们提供更科学和个性化的营养指导。
代谢组学还可以用于分析食物中的代谢产物，探索食物与健康之间的关系。
代谢组学在营养与健康领域的最新研究成果表明，食物中的特定代谢物（如白藜芦醇、咖啡因等）能够与健康相关联，提供了关于人类健康更深刻的认识。
代谢组学的研究进展及其在肾病综合征中的应用前景
陆 荣华 ， 杜 玉 君
（ 吉林 大学 白求 恩第 一 医 院 肾 内科 ， 吉林 长 春 １ ３ ０ ０ ２ １ ）
代 谢 组 学 技 术 是 检 测 体 内某 种 微 量 分 子 的 存 在 来 直 观 体现体 内代 谢 的过 程 ， 从 而 推 断 代 谢 过 程 的 一 种 技 术 手
段＿ ８ ］ 。通 过 代 谢 组 学 的 研 究 不 仅 可 以 了解 疾 病 的 发 生 、 发 展 以及 治 疗 过 程 中机 体 的 状 态 和 变 化 ， 还 可 以探 索 外 界 干 扰 因素 （ 微生 物 、 环境、 饮食、 药物 、 毒物及 生活方式 等） 对 机 体 的影 响 ， 为 临床疾病 的诊断 、 防控 、 病 理 机 制 的探 索 、 临 床 治 疗 方 案 的评 价 甚 至 新 治 疗 靶 点 的 发 现 提 供 了新 的 途 径 和 思 路。 代 谢 组 学 的 支持 者 普 遍 认 为 ， 在 所有组 学技术 中 ， 代 谢 组学在发现生 物标 记物 方 面是最 具 有潜 力 的， 最 不 可 或 缺 的 。与 其他 组学 等 领 域 相 比 ， 代谢 组学技 术更 为直接 的 、 更 为 显 而 易 见 的 呈 现 了 体 内 代谢 过程 。
１ 代 谢 组 学 的简 介 １ ． １ 代 谢 组 学 的定 义
随 着 代 谢组 学研 究 队伍 的逐 渐 扩 大 ， 检 测 技 术 的水 平 也 在 飞 速 提 高 。串 联 色谱 、 多 维 质 谱 及 超 大 功 率 磁 共 振 平 台 等
概念正驱使代谢组学 相关技 术朝着 通量更 高 、 定性更 易 、 定
代谢组学综述
代谢组学综述摘要：代谢组学是20世纪90年代中期发展起来的对某一生物或细胞所有低相对分子质量代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科,由于其广泛的应用前景,目前已成为系统生物学的重要组成部分。
现简要介绍了代谢组学的含义、代谢组学研究的历史沿革、当前代谢组学研究中的分析技术、数据解析方法,综述了代谢组学在药物毒理学研究、疾病诊断、植物和中药等领域的应用情况,并对当前代谢组学研究中存在的问题及发展趋势进行探讨。
关键词：代谢组学研究技术随着人类基因组计划等重大科学项目的实施,基因组学、转录组学及蛋白质组学在研究人类生命科学的过程中发挥了重要的作用, 与此同时, 代谢组学（metabolomics）在20世纪90年代中期产生并迅速地发展起来, 与基因组学、转录组学、蛋白质组学共同组成系统生物学。
基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等各种组学0在生命科学领域中发挥了重要的作用, 它们分别从调控生命过程的不同层面进行研究, 使人们能够从分子水平研究生命现象, 探讨生命的本质, 逐步系统地认识生命发展的规律。
这些组学手段加上生物信息学, 成为系统生物学的重要组成部分。
代谢组学的出现和发展是必要的, 同时也是必须的。
对于基因组学和蛋白质组学在生命科学研究中的缺点和不足, 代谢组学正好可以进行弥补。
代谢组学研究的是生命个体对外源性物质(药物或毒物)的刺激、环境变化或遗传修饰所做出的所有代谢应答, 并且检测这种应答的全貌及其动态变化。
代谢组学方法为生命科学的发展提供了有力的现代化实验技术手段, 同时也为新药临床前安全性评价与实践提供了新的技术支持与保障。
1 代谢组学的概念及发展代谢组学最初是由英国帝国理工大学Jeremy N icholson教授提出的, 他认为代谢组学是将人体作为一个完整的系统, 机体的生理病理过程作为一个动态的系统来研究, 并且将代谢组学定义为生物体对病理生理或基因修饰等刺激产生的代谢物质动态应答的定量测定。
代谢组学研究进展
代谢组学研究进展
代谢组学是指应用高通量技术对生物体内代谢物进行系统性研
究的一种新兴研究领域。
近年来，代谢组学的研究在生物学、医学
以及环境科学等领域取得了很大的进展。
1. 代谢组学在疾病诊断中的应用
代谢组学可以通过分析生物体内代谢物的变化来诊断疾病。
许
多疾病如糖尿病、癌症、心血管疾病等都会对代谢产生影响，通过
对这些代谢产物的检测可以诊断疾病。
此外，代谢组学还可以发现
新的代谢标志物，为疾病诊断提供更准确的工具。
2. 代谢组学在药物研发中的应用
代谢组学可以从代谢的角度解释药物疗效和毒性，并通过分析
代谢产物以及药物与代谢产物的关系来挖掘新的药物标志物和靶点。
这些信息可以指导药物的研发和优化，提高药物疗效和降低药物的
毒副作用。
3. 代谢组学在环境科学中的应用
代谢组学可以通过分析生物体内的代谢产物来揭示环境变化对
生物的影响，了解生物对环境因素的响应机制，并检测环境污染程度。
此外，代谢组学还可以发现新的环境污染标志物，为环境监测
和治理提供新的手段。
总之，代谢组学的研究进展为不同领域的研究提供了新的思路
和方法，对于理解生物代谢和生物学等方面的研究具有重要意义。
代谢组学及其在微生物领域的研究进展
代谢组学及其在微生物领域的研究进展摘要: 代谢组学是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想,对生物体内所有代谢物进行定量分析,并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式。
本文在介绍代谢组学基本含义的基础之上，对代谢组学的研究方法及其在环境微生物领域的研究进展进行了评述。
关键词:代谢组学环境微生物评述一、代谢微生物概述代谢组学(metabonomics/ metabolomics) 是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想,对生物体内所有代谢物进行定量分析,并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式,是系统生物学的组成部分。
其研究对象大都是相对分子质量1000以内的小分子物质。
先进分析检测技术结合模式识别和专家系统等计算分析方法是代谢组学研究的基本方法。
化学分析技术中最常用的是1H核磁共振(1HNMR)以及色谱(毛细管电泳)-质谱联用(X-MS)。
目前代谢组数据处理的主要方法是:应用主成分分析(PCA) 等将从原始图谱信息或预处理后的信息进行归类,并采用相应的可视化技术直观地表达出来;建立类别间的数学模型,使各类样品间达到最大的分离,并利用建立的多参数模型对未知的样本进行预测;最终建立可利用的该领域的应用数据库和专家系统。
应用代谢组学可进行疾病诊断、对药物进行毒性评价和研究植物细胞代谢等。
二、代谢组学的研究方法代谢物组学分析中,对于不同类型的代谢产物,往往要采取不同的分析方法进行研究。
目前,代谢物组学通常采用红外光谱法( infraredspectroscopy , IR) 、核磁共振( nuclear magneticresonance , NMR)、质谱(mass spectrometry , MS) 、高效液相色谱( high performance liquidchromatography , HPLC) 以及各种技术的耦联,如气象色谱耦联质谱( gas chromatography2mass spectrometry,GC/MS)和液相色谱耦联质谱(liquid chromatography2mass spectrometry,LC/MS)来分析研究代谢物并为其绘制图谱。
代谢组学研究进展
代谢组学研究进展代谢组学是一种研究生物体内代谢物的综合性科学方法，主要通过测量和分析生物体内代谢物的种类和相对含量来了解生物体代谢的状态和变化。
随着技术的发展，代谢组学在生物医学、农业、食品科学等领域取得了许多重要进展。
首先，代谢组学在生物医学研究中发挥着重要作用。
代谢组学可用于研究疾病的发病机制、诊断、治疗以及药物研发。
通过比较病理状态和正常状态下的代谢物谱，可以发现病态代谢的特征，从而有助于早期诊断和治疗。
代谢组学在肿瘤学研究中也有着广泛应用，可以通过代谢物的变化来了解癌症的发展和转移过程，并寻找特征性的代谢指标，为肿瘤的早期诊断和治疗提供依据。
其次，代谢组学在农业研究中也有着重要的应用。
代谢组学可以用来研究作物的营养需求、抗逆性和品质特性等。
通过代谢物分析，可以了解不同品种或基因型之间的代谢差异，并找到影响作物产量和品质的关键代谢途径。
此外，代谢组学还可以用于检测农产品中的残留农药和化学物质，保障食品安全。
另外，代谢组学在食品科学中也有着广泛应用。
通过代谢组学研究，可以鉴定食品中的活性成分和营养物质，了解其生物学功能和与健康之间的关系。
此外，代谢组学还可以应用于食品加工和储存过程中的品质控制。
通过分析食品中代谢物的变化，可以评估食品的新鲜度、鉴定可能导致品质变化的代谢途径，并提出改进措施。
最后，代谢组学在环境科学研究中也有着重要的应用。
代谢组学可以用于研究生物体对环境污染物的响应和代谢途径的变化。
通过分析代谢物的变化，可以研究生物体对环境污染物的适应机制，并评估环境的健康状况。
此外，代谢组学还可以用于环境污染物的监测和评估，为环境保护提供科学依据。
总之，代谢组学在各个领域的研究中都取得了重要的进展。
随着技术的不断发展，代谢组学将在未来发挥更加重要的作用，为人类健康、农业生产、食品安全和环境保护等领域提供更多的科学支持。
代谢组学综述
代谢组学综述摘要：代谢组学是20世纪90年代中期发展起来的对某一生物或细胞所有低相对分子质量代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科,由于其广泛的应用前景,目前已成为系统生物学的重要组成部分。
现简要介绍了代谢组学的含义、代谢组学研究的历史沿革、当前代谢组学研究中的分析技术、数据解析方法,综述了代谢组学在药物毒理学研究、疾病诊断、植物和中药等领域的应用情况,并对当前代谢组学研究中存在的问题及发展趋势进行探讨。
关键词：代谢组学研究技术随着人类基因组计划等重大科学项目的实施,基因组学、转录组学及蛋白质组学在研究人类生命科学的过程中发挥了重要的作用, 与此同时, 代谢组学（metabolomics）在20世纪90年代中期产生并迅速地发展起来, 与基因组学、转录组学、蛋白质组学共同组成系统生物学。
基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等各种组学0在生命科学领域中发挥了重要的作用, 它们分别从调控生命过程的不同层面进行研究, 使人们能够从分子水平研究生命现象, 探讨生命的本质, 逐步系统地认识生命发展的规律。
这些组学手段加上生物信息学, 成为系统生物学的重要组成部分。
代谢组学的出现和发展是必要的, 同时也是必须的。
对于基因组学和蛋白质组学在生命科学研究中的缺点和不足, 代谢组学正好可以进行弥补。
代谢组学研究的是生命个体对外源性物质(药物或毒物)的刺激、环境变化或遗传修饰所做出的所有代谢应答, 并且检测这种应答的全貌及其动态变化。
代谢组学方法为生命科学的发展提供了有力的现代化实验技术手段, 同时也为新药临床前安全性评价与实践提供了新的技术支持与保障。
1 代谢组学的概念及发展代谢组学最初是由英国帝国理工大学Jeremy N icholson教授提出的, 他认为代谢组学是将人体作为一个完整的系统, 机体的生理病理过程作为一个动态的系统来研究, 并且将代谢组学定义为生物体对病理生理或基因修饰等刺激产生的代谢物质动态应答的定量测定。
细胞代谢组学研究进展
细胞代谢组学研究进展细胞代谢组学是综合代谢组学和细胞生物学的交叉学科，旨在深入研究细胞的代谢调控和生物学过程，为疾病的诊断和治疗提供更深入的理解和解决方案。
在过去的几十年里，随着技术的不断进步，细胞代谢组学的研究也不断取得了新的进展。
一、技术进步随着高通量技术、基因测序技术和结构生物学技术的发展，现代生物学的研究已经从单个基因、蛋白质及代谢物的研究上升到了大规模的数据解析和整合。
细胞代谢组学的研究也受益于这些高级技术，并在技术上不断进步。
首先，代谢物组学的技术仍在不断改进，在代谢组学研究和代谢疾病诊断中扮演着越来越重要的角色。
代谢物组学技术的核心是通过质谱分析、气相色谱-质谱联用等技术手段，全面测定细胞内代谢产物，以确定基因表达和调控网络的信息。
其次，蛋白质组学技术的发展，增强了对生物学过程中氧化还原状态、蛋白质修饰等方面的了解。
最后，由于单细胞技术的发展，现在可以更好的研究细胞群体中单个细胞的异质性，或者是特定细胞类型的代谢状况，为实现更全面的分析和更准确的研究提供了保证。
二、新型代谢分析方法的应用一些新型的代谢分析方法在细胞代谢组学研究中正得到广泛的应用。
计量学习方面，机器学习在代谢组学中广泛应用，通过对代谢组学数据的深入分析，提高对预测癌症和其他疾病的能力。
代表性分析方面，对代谢物分析使用代表性分析方法，可以消除样本间个体差异产生的影响。
另外，代谢物分析还采用了新的标准桥梁化合物，提高代谢物测量的准确性。
三、代谢网络分析的应用代谢网络分析是细胞代谢组学研究的一种重要手段，是通过建立基于代谢物的反应和相互作用的代谢通路和代谢网络的模型，并利用其功能进行细致的研究和解析。
通过代谢网络建模，我们可以更好地理解细胞代谢的调控机制，进而发现新的代谢途径和代谢调节机制。
同时，在代谢物组学和基因组学数据之间，建立代谢网络模型不仅可以发现代谢通路中的潜在分子，还可以预测分子的生物学功能和作用。
代谢网络分析现在正受到越来越多的关注，有着广阔的应用前景，可以促进人类疾病的诊断和防治，为新型药物的设计提供参考。
植物代谢组学的研究进展
植物代谢组学的研究进展植物代谢组学是研究植物代谢谱的科学，代谢组学可以帮助我们更好地理解植物代谢途径的变化和控制机制，在植物生物技术、农业、医药等行业都有广泛应用。
在过去的几十年里，随着分析技术和计算化学及统计学方法的不断发展，植物代谢组学的研究成果越来越丰富。
一、代谢组学技术1. 质谱技术质谱技术已成为代谢组学的重要手段，可以分析代谢产物结构和数量多种改变。
质谱技术可分为三类：GC-MS、LC-MS和二维GC-MS。
GS-MS可以检测分子量较小的代谢产物，如氨基酸等。
LC-MS更适合较大的代谢产物，如激素和酚酸类物质。
二维GC-MS则可以分离并检测复杂的代谢组。
2. 核磁共振技术核磁共振技术可以测量可自旋核子的共振信号，从而得到代谢产物的结构和浓度信息，但是此项技术比质谱技术复杂。
3. 光谱技术光谱技术可以测量物质各种电子、振动和旋转等状态。
近红外(NIRS)、荧光和红外(IR)等光谱技术被广泛应用于代谢组学中，尤其是NIRS技术在定量分析中作用更大。
二、代谢组学在植物中的应用1. 创新药物开发代谢组学研究可以帮助我们了解植物代谢物如何影响生物过程和药物效应。
例如，角蛋白可以被提取出来作为药物成分使用，代谢组学可以检测到角蛋白在制药过程中化合物的变化，从而调整生产过程。
2. 生物气味控制植物代谢组学研究也可用于生物气味的控制。
气味物质是由代谢产物分解而产生的，可以通过代谢产物分析来控制气味物质。
例如，对茶香的研究可以通过气味物质分析来改进茶叶加工工艺，控制气味质量。
3. 植物保护植物代谢组学研究对植物保护也有积极意义。
提高植物代谢产物含量，可以增加植物的抵抗力；或根据代谢产物消耗量来制定动植物共生计划，从而保护生态平衡。
4. 品质控制代谢组学研究也可用于产品品质控制。
例如，利用代谢产物分析检测到，烯丙基普通对苯酚是和葡萄酒中风味物质共同解释葡萄酒中的特殊风味和口感。
因此，代谢组学可以帮助各行业提高产品品质。
代谢组学和蛋白组学的研究进展
代谢组学和蛋白组学的研究进展代谢组学和蛋白组学是一种基础科学研究方法，主要是利用大规模定量分析生命体系中的代谢物和蛋白质等宏观分子，以期了解生物体内代谢物的生成和转化机制，以及蛋白分子在生物体中的功能。
随着科技的不断发展，这种研究方法的应用范围越来越广泛，有望在医疗和药物开发等领域取得重要突破。
一、代谢组学的研究进展代谢组学的研究基础是代谢通路的分析。
传统的代谢通路以酶的作用为基础，在研究中常常需要对酶的活性进行测定，但这种方法缺乏高通量和高灵敏度。
近年来，生物技术的进步，如DNA芯片、代谢物质谱、核磁共振等技术的发展，使得代谢组学研究的方式发生了变化。
著名脑科学家称赞测量蛋白质是“神经科学的最后的边界”，对于形式复杂的神经系统来说，这似乎是一个艰巨的任务。
一般而言，代谢组学的研究可以分为两类：有目的的代谢组学和非有目的的代谢组学。
有目的的代谢组学是指针对特定疾病或生理状态，通过调查特定的代谢通路或代谢物，找出与之相关的蛋白质和基因，以及与疾病或生理状态相关的代谢键，以期从认识代谢机制的角度解决不同疾病或生理状态。
非有目的代谢组学则是指在人群或药物处理实验中，通过大规模分析代谢产物，找出影响代谢产物水平的因素，如基因、酶活性、环境因素等，以期从全面掌握代谢机制的角度解决复杂代谢过程。
值得注意的是，有目的代谢组学研究中往往涉及到多个层级，包括基因表达、蛋白质表达、代谢产物表达和药物作用分析等，需要集成多种技术手段，如生物信息学、结构生物学和计算机仿真等，在调查和分析复杂代谢通路的过程中，需要协作进行。
二、蛋白组学的研究进展与代谢组学相比，蛋白组学的研究涉及到的生命体系更加广泛。
尽管作为生命体系中最本质的组成部分之一，蛋白质仍然是生命科学中最引人注目的对象之一。
蛋白组学的研究在分子生物学、生物医学工程、药物研发等领域具有重要的应用前景。
蛋白质是动植物细胞和微生物体内的主要功能性分子，同时也是细胞内最基本的重要组分之一，它们的结构、组成、功能和生理效应已成为科学家们探索生命起源和演化、以及认识生物过程的基础。
代谢组学研究进展
代谢组学研究进展一、本文概述代谢组学，作为系统生物学的一个重要分支，专注于生物体在特定生理或病理状态下所有低分子量代谢物的定性和定量分析。
这些代谢物是基因表达调控的最终产物，能够直接反映生物体的生理和病理状态。
随着生物技术的不断发展，代谢组学已成为疾病诊断、药物研发、环境科学等多个领域的研究热点。
本文旨在综述代谢组学的研究进展，包括其定义、研究方法、应用领域以及所面临的挑战和未来的发展趋势。
我们将简要介绍代谢组学的基本概念和研究范围，阐述其在不同领域的应用价值。
接着，我们将重点回顾近年来代谢组学在方法学上的突破，包括代谢物的提取、分离、检测以及数据分析等方面的技术进步。
在此基础上，我们将探讨代谢组学在疾病诊断、药物研发、营养学、环境科学等领域的应用实例和研究成果。
我们还将分析代谢组学研究中面临的挑战，如代谢物的复杂性、分析方法的灵敏度与特异性、数据处理和解释的难度等。
我们将展望代谢组学的未来发展趋势，包括技术方法的进一步创新、多组学整合分析的应用、以及代谢组学在精准医学和个性化治疗等领域的发展前景。
通过本文的综述，我们期望能够为读者提供一个全面而深入的代谢组学研究进展概览，为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示。
二、代谢组学的研究方法与技术代谢组学，作为系统生物学的一个重要分支，专注于生物体系内所有小分子代谢物的定性和定量分析。
其研究方法与技术随着科技进步而日新月异，涵盖了从样本预处理、数据采集到数据分析的整个过程。
在样本预处理方面，代谢组学要求尽可能地保留生物样本中的原始代谢信息，同时去除干扰物质。
这通常包括样本的收集、存储、提取、纯化和浓缩等步骤。
近年来，一些新的样本处理技术，如基于液液萃取的代谢物提取方法，被广泛应用于提高代谢物的提取效率和纯度。
在数据采集技术上，代谢组学主要依赖于各种高灵敏度和高分辨率的分析仪器。
核磁共振（NMR）和质谱（MS）是最常用的两种技术。
NMR 以其无损、无需标记和可定量分析的特点，在代谢组学研究中占有一席之地。
人类代谢组学研究的进展
人类代谢组学研究的进展代谢组学是一种结合生物化学、生物信息学和统计学等多个学科，通过分析生物体内代谢产物进行生命科学研究的新型技术。
代谢物组的研究有利于了解生命体内化学反应的调节机制、代谢通路的变化以及外部环境对生物体代谢方式的影响，从而为疾病的治疗和预防提供理论基础和临床指导。
在所有代谢物中，代谢物组学最具生物学和医学研究价值。
它为研究人类代谢健康提供了一种全新的视角和框架，能够揭示在代谢紊乱和疾病发生中的重要机制。
本文将分别从代谢物组学的定义、进展以及未来研究方向谈谈人类代谢物组学的研究进展及意义。
代谢物组学的定义代谢物组学（Metabolomics）可以定义为在不同状态下测量和分析生物体内代谢产物、代谢通路及其反应、代谢物之间关系的研究领域。
代谢物组学技术能够生动地反映生命体内化学反应和代谢通路的变化，在深入了解人类代谢物之间的相互关系和作用机理的同时，更直接观测了某些表型。
然而细胞、组织和器官内所检测到的代谢产物最终来源于它们在不同生理过程中的代谢通路。
拿人类代谢组学为例，代谢物组细胞水平分析表示代谢产物是一个重要组成部分，可以研究人类代谢疾病如何形成的过程，研究人类体内代谢底物如何与产物互动的机制、代谢反应的稳定性、不良代谢反应等。
此外，代谢物组学还可以通过代谢产物的变化来找到药物作用的靶点，以更好地指导新药发现。
代谢物组学的进展代谢物组学能够描述生化反应和代谢网络之间的复杂性，因此在近年来的生命科学研究中得到了广泛的应用。
代谢物组技术已极大地推动了人类代谢疾病的研究。
代谢物组学的革命性突破之一是通过快速抑制和分析代谢物组来实现对该领域的全局掌握能力。
与基因表达数据相比，代谢物组数据具有更大的时间分辨率和更高的生物学分辨率。
代谢物组学的快速发展让代谢组数据成为全方位深入了解代谢功能的重要方法之一。
糖尿病研究代谢组学研究符合复杂疾病的诊断，不仅有助于发现潜在患者，也有助于预测糖尿病的复杂结局。
代谢组学研究现状和发展趋势
代谢组学研究现状和发展趋势代谢组学是指通过高通量代谢物测量技术和数据分析手段，研究生物体内代谢物组成及变化，对生物学过程进行全面深入的探索。
为了更好的理解代谢组学的研究现状和未来发展趋势，本文将从技术手段、应用领域和前沿研究三个方面进行阐述。
技术手段代谢组学的快速发展离不开现代高通量技术的支持。
目前广泛应用的代谢组学技术包括质谱技术、核磁共振技术、色谱技术、流式细胞术等。
其中，质谱技术是最常用的技术之一。
包括气相色谱质谱联用技术（GC-MS）、液相色谱质谱联用技术（LC-MS）等。
这些技术均具备高分辨率、高准确度、可定量和屏幕多个代谢物等优势。
在技术手段的发展上，代谢组学正在发展出一些新的技术工具，以解决传统技术存在的困难和不足。
例如，新兴的离子迁移谱（IMS）技术，通过离子迁徙速率和质荷比的测量，可以快速检测代谢产物、半定量和定量分析化合物等。
另外，光学波导谐振技术（OWAVE）也可用于代谢组学测量分析中，其灵敏度高、适用范围大，对于激素、生长因子等高分子化合物的测定和分析具有显著的优势。
应用领域代谢组学目前已广泛应用于生命科学研究中。
代谢组学研究的生物体系包括细胞、组织、器官和生物体等。
它在人类健康、疾病预测和治疗方面的应用也越来越广泛，如癌症、心血管疾病、代谢性疾病、神经系统疾病等领域。
在癌症领域，代谢组学已被广泛应用于肿瘤的早期筛查、病理学分级、预后判断、评估疗效和监测治疗副作用等方面。
与此同时，代谢组学还为生长抑素剂治疗的糖尿病、心血管疾病的诊断和治疗、营养与代谢性疾病治疗提供了辅助手段，有望成为疾病管理与治疗的重要工具。
前沿研究在代谢组学研究领域，研究人员正致力于深入探索和研究代谢热点问题，如多元代谢通路之间的相互作用、多学科合作和数据互通等方面。
在这些问题的探索中，代谢组学与其他学科的融合成为必然趋势。
一方面，在代谢组学与脑神经代谢和认知功能研究中，已经取得了很大的进展。
例如，在研究失智症的代谢组学方面，已经发现血浆多元羟基磷脂酸代谢通路与疾病发生和进展相关，能够被作为失智症的生物标记之一。
代谢组学地的研究进展地的综述
代谢组学技术及其在中医研究中的探讨姓名：郭欣欣学号：22009283 导师：刘慧荣代谢组学(metabonomics) 是20世纪90年代中期发展起来的一门新兴学科,是关于生物体系受刺激或扰动后(如将某个特定的基因变异或环境变化后) 其代谢产物(内源代谢物质) 种类、数量及其变化规律的科学。
它研究的是生物整体、系统或器官的内源性代谢物质的代谢途径及其所受内在或外在因素的影响。
常用的方法是检测和量化一个生物整体代谢随时间变化的规律;建立内在和外在因素影响下,代谢整体的变化轨迹,反映某种病理(生理) 过程中所发生的一系列生物事件。
1 代谢组学研究技术平台代谢组学研究的技术平台包括以下几个部分:前期的样品制备,中期的代谢产物检测、分析与鉴定以及后期的数据分析与模型建立。
前期代谢组学研究常用的检测技术,一般不需要对标本行特别的分离、纯化等。
但离体条件下,细胞或组织内的代谢状态可迅速改变,代谢物的质与量亦随之变化,为正确反映在体的真实信息,须立即阻断内在酶的活性。
最为常用的是冰冻/液氮降温法及冷冻、干燥的保存技术,尽管如此,细胞间仍始终有一低水平的代谢活动,需尽量避免氧化等活化因素。
中期代谢产物的检测、分析与鉴定是代谢组学技术的核心部分,最常用的是NMR及质谱(MS)两种。
核磁共振技术是利用高磁场中原子核对射频辐射的吸收光谱鉴定化合物结构的分析技术,生命科学领域中常用的是氢谱( 1H NMR ) 、碳谱(13C NMR)及磷谱(31P NMR)三种。
可用于体液或组织提取液和活体分析两大类。
NMR技术在代谢组学中的应用越来越广泛,它具有如下优点: ①无损伤性,不破坏样品的结构和性质; ②可在一定的温度和缓冲范围内进行生理条件或接近生理条件的实验; ③与外界特定干预相结合,研究动态系统中机体化学交换、运动等代谢产物的变化规律; ④实验方法灵活多样。
但仪器价格及维护费用昂贵限制了该技术的进一步普及。
质谱技术是将离子化的原子、分子或是分子碎片按质量或是质荷比(m/e)大小顺序排列成图谱,并在此基础上,进行各种无机物、有机物的定性或定量分析。
前沿代谢组学研究综述
前沿代谢组学研究综述近年来，随着生物技术的快速发展，代谢组学技术的应用越来越广泛。
代谢组学研究是通过对生物体内代谢产物的分析，探索人体健康和疾病的机制以及代谢的变化规律，是系统生物学领域中的一个重要分支。
它可以同时定量分析数千种代谢物，研究复杂疾病的通路及其调控机制，从而为新药研发和临床诊断提供重要参考。
代谢组学的研究方法主要包括质谱分析、核磁共振、色谱分析等技术。
其中液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）能够同时实现高灵敏度和高分辨率的代谢物定量分析，已成为代谢组学研究的主要方法之一。
此外，还有气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）等技术也被广泛应用在代谢组学研究中。
代谢组学研究的主要对象包括人体组织、细胞、血液、尿液、糖尿病患者、癌症患者等。
对于不同对象的代谢组学研究，其研究重点也会不同。
例如，对于癌症的代谢组学研究，主要关注癌细胞与正常细胞之间的代谢差异，寻找新的治疗靶标；对于糖尿病患者的代谢组学研究，则主要聚焦代谢异常的病理生理机制，挖掘潜在的治疗方法。
在代谢组学研究中，代谢物注释是一个重点和难点。
代谢物注释可以为疾病的机制研究提供方向，并推进药物开发。
然而，当前注释代谢物的数据库覆盖率较低，且不同的数据库存在着注释结果的偏差。
为了解决这一问题，国际上出现了一些数据库整合平台，如MetaboAnalyst、XCMS Online等，将多个代谢物数据库整合在一起，提供更为全面的注释信息，有力地推动了代谢物注释的进展。
近年来，基于组学数据的机器学习方法成为代谢组学研究中的一个热点。
机器学习可以挖掘数据中的潜在关联性，并帮助找到新的疾病标志物和治疗策略。
例如，通过数据挖掘方法，已经发现了多种与糖尿病相关的代谢通路，并发现了多个潜在的治疗靶点。
随着基因组学、蛋白质组学等多组学数据的继续积累，基于组学数据挖掘的方法也会更加广泛地应用于代谢组学研究中。
总之，代谢组学研究已经成为了生命科学领域中的一个重要分支，具有广阔的研究前景。
蛋白质组学和代谢组学的研究进展
蛋白质组学和代谢组学的研究进展随着科技的不断发展和进步，生物学领域的研究也在不断深入。
其中，蛋白质组学和代谢组学是两个非常重要的热点领域。
本文将针对这两个领域的研究进展进行一些探讨。
一、蛋白质组学的研究进展蛋白质是生物体内最为基础的组成部分之一，具有重要的生物功能。
蛋白质组学研究的核心是分析生物体内所有蛋白质的组成和结构，以及这些蛋白质在不同时间和不同环境下的表达和调控。
虽然蛋白质组学研究在理论和技术方面已经有了很多突破，但是在实际应用方面仍存在许多挑战和问题。
接下来，我们将分别从技术和应用两个方面来探讨蛋白质组学的研究进展。
技术方面：在实际应用方面，蛋白质分离、蛋白质定量、蛋白质鉴定和蛋白质定位等关键步骤依然存在很多挑战。
从技术开发的角度来看，大规模蛋白质组学技术和单细胞蛋白质组学等新技术正在逐渐发展。
应用方面：蛋白质组学在临床、农业、食品科学和环境保护等方面都具有广泛的应用前景。
其中，在临床方面，蛋白质组学可以被用于新药的研发和临床前研究，也可以被用于诊断肿瘤等疾病。
在农业方面，蛋白质组学可以被用于水稻等重要农作物的研究和改良。
在环境保护方面，蛋白质组学可以被用于对环境中有毒物质的检测和分析。
二、代谢组学的研究进展代谢组学是研究生物体内代谢产物的全貌及其变化的学科。
代谢物是人体内代谢过程的产物，这些代谢产物随着代谢过程的调控而不断变化。
代谢组学所关注的代谢产物可包括葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等，通过对这些代谢物组的检测和分析，可以更加深入地了解生物代谢及其变化规律。
下面，我们将分别从技术和应用两个方面来探讨代谢组学的研究进展。
技术方面：代谢组学研究的技术含量较高，需要采用多种方法和技术手段。
代谢物分析技术包括高效液相色谱法、气相色谱法和质谱法等。
其中，质谱法已成为代谢组学研究的主流技术手段。
新一代测序技术的发展也为代谢组学研究提供了更多新的方法和技术手段。
应用方面：代谢组学在疾病预测、新药研发、营养与食品科学等领域中具有广泛的应用前景。
代谢组学应用与研究进展
㊀㊀基金项目:全军试验技术研究计划重点项目(ＳＹＦＤ１５００１２８)作者单位:１０００８３㊀北京ꎬ安徽医科大学解放军第３０６医院临床学院普通外科(李鳌㊁崔彦)ꎻ１０００８３㊀北京ꎬ中国人民解放军战略支援部队特色医学中心普通外科(孙宏伟㊁崔彦)通讯作者:崔彦ꎬ电子信箱:ｄｒｙａｎｃｕｉ＠ａｌｉｙｕｎ.ｃｏｍ代谢组学应用与研究进展李㊀鳌㊀孙宏伟㊀崔㊀彦摘㊀要㊀代谢组学(ｍｅｔａｂｏｌｉｃｓ)作为系统生物学的重要组成部分ꎬ定量对生物体内广谱代谢产物进行分析和发现不同状态下代谢产物的变化ꎬ从而明确生物体不同代谢产物与相应生理㊁病理状态的关系ꎮ代谢组学研究经历了快速的技术进步ꎬ已广泛应用于生命科学各个领域ꎬ为诠释生命现象㊁探寻疾病机制㊁研发药物㊁发现生物学标志物等提供了强大的技术平台ꎮ随着代谢组学相关研究的不断深入以及环节升级与完善ꎬ有望成为指导人类疾病诊断和治疗的有效手段ꎮ本文就代谢组学的特点㊁研究方法㊁应用以及在应激损伤㊁疾病研究中的作用做一综述ꎮ关键词㊀代谢组学㊀创伤㊀药物㊀航天医学㊀生物学标志物中图分类号㊀Ｒ３６５㊀㊀㊀㊀文献标识码㊀Ａ㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ㊀１０.１１９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７３￣５４８Ｘ.２０２０.０１.０３６㊀㊀英国研究者Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ等[１]基于磁共振(ｎｕｃｌｅａｒｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅꎬＮＭＲ)分析基础于１９９９年首次提出代谢组学这一概念ꎮ代谢组学研究拥有组学研究的 终点 之称ꎬ近年来迅猛发展㊁被生命科学家寄予厚望ꎬ目前被用作发掘多种疾病包括肿瘤的诊断㊁治疗相关代谢标志物ꎬ阐释病理状态或揭示机体接受有关诊疗后的生物学表现ꎬ并用于评价药物毒性㊁揭示其作用机制和药物相关基因功能等研究[２]ꎮ本文将就代谢组学的特点㊁基础和临床应用的研究进展做一综述ꎮ一㊁代谢组学的特点与研究方法代谢组学(ｍｅｔａｂｏｌｉｃｓ)主要应用于探究相对分子质量很小(<１５０)的分子物质ꎬ后者多为糖㊁脂质㊁蛋白质代谢过程的中间产物或最终产物ꎬ这些小分子物质不仅能够说明细胞内部的生理代谢变化ꎬ也表现出细胞接受环境污染物和药物等外界因素的影响[１ꎬ２]ꎮ相关研究涉及各个领域ꎬ分析技术也不断升级并逐渐完善ꎮ目前研究方法主要分为两类:(１)基于磁共振的起源技术:其具有不破坏样本的基础上快速准确分析的特点ꎬ缺点是不够灵敏ꎮ(２)色谱与质谱联用技术:包含气相色谱/质谱(ＧＣ－ＭＳ)联用和质相色谱/质谱联用(ＬＣ－ＭＳ)技术[３]ꎮＧＣ－ＭＳ技术发展至今ꎬ已建立了全面的代谢库ꎬ因其对气体性小分子较敏感ꎬ分辨率高ꎬ在识别气性挥发性小分子中已作为首选技术[４]ꎮＬＣ－ＭＳ适用于热不稳定㊁不易挥发且相对分子质量较大的物质[５]ꎮ代谢产物经过检测㊁分析与鉴定后ꎬ需进行后期数据分析处理ꎬ分析方法包括主成分分析(ＰＣＡ)㊁非线性映射(ＮＬＭ)㊁聚类分析(ＨＣＡ)等非监督法(ｕｎｓｕｐｅｒｖｉｓｅｄｍｅｔｈｏｄ)ꎬ并联用监督方法(ｓｕｐｅｒｖｉｓｅｄｍｅｔｈｏｄ)最小二乘法(ＰＬＳ－ＤＡ)㊁人工神经网络(ＡＮＮ)等方法ꎬ其中应用最多的是ＰＣＡ联合ＰＬＳ－ＤＡ进行代谢物质的鉴定分析[６]ꎮ二㊁代谢组学在创伤修复与应激中的研究Ｓａｒａ等[７]进行热应激实验研究ꎬ代谢组数据显示肝脏糖原分解和糖异生升高ꎬ脂肪酸合成上调ꎬ肝脏代谢过程中的糖原切割葡萄糖－１－磷酸(Ｇ１Ｐ)中间体升高ꎬ包括葡萄糖－６－磷酸(Ｇ６Ｐ)和葡萄糖ꎻ脂肪酸除了肉豆蔻酸和棕榈油酸酯升高外ꎬ大部分脂肪酸水平均下调或未改变ꎻ作为肝脏主要能源的氨基酸ꎬ除了半胱氨酸外ꎬ在热应激状态下表现下调ꎮＫａｌｋ￣ｈｏｆ等[８]收集伤口液进行代谢组学分析ꎬ最终鉴定出超过６００种蛋白ꎬ其中６０个与伤口愈合过程相关㊁１８种蛋白质参与体内平衡和血液凝固(伤口愈合阶段Ⅰ)㊁３５种蛋白质与炎症或防御反应相关(伤口愈合阶段Ⅱ)㊁１９种与蛋白水解和重塑(伤口愈合阶段Ⅲ和Ⅳ)相关ꎬ此外ꎬ还包括４种调控细胞死亡的蛋白质ꎮ研究结果显示ꎬ金属蛋白酶ＭＭＰ－８和ＭＭＰ－９㊁氧化应激标志物髓过氧化物酶(ＭＰＯ)等可用作潜在伤口愈合的标志物ꎮ另有研究表明ꎬ小鼠肌腱损伤１周后ꎬ代谢产物和中间体的１３Ｃ富集ꎬ糖酵解和乳酸合成通量以及三羧酸循环活性均显著增加ꎬ受伤４周后糖酵解和乳酸生成增加ꎻ使用丙氨酸脱氢酶激酶抑制剂(ＤＣＡ)处８６１理１周及４周后乳酸生产均减少ꎬ伤口黏液㊁损伤肌腱的黏膜堆积和异位钙化减少ꎬ表明乳酸对于肌腱修复的重要性ꎬ可作为伤口修复的新靶点[９]ꎮＪｏｎｓｃｈｅｒ等[１０]进行搭载飞船(ｓｐａｃｅｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ－１３５)小鼠实验ꎬ发现肝脏脂滴中视黄醇含量明显减少ꎬ代谢组及基因组分析ｍＲＮＡ和代谢物变化ꎬ发现视黄醇丢失与过氧化物酶体增殖物激活受体α(ＰＰＡＲα)介导的通路激活以及肝星状细胞激活有关ꎻ结果还显示脂肪酸如ω－３脂肪酸㊁二十二碳六烯酸显著增加ꎬ胆汁酸如戊二酸上调㊁甘氨胆酸显著下调ꎻ代谢组学研究表明ꎬ长时间空间环境暴露对肝脏造成进行性应激性损害ꎮＺｈｅｎｇ等[１１]将３０只大鼠随机分为创伤脑损伤(ＴＢＩ)组和假手术实验组ꎬ收集实验最初２４ｈ内大鼠血液样品进行ＧＣ/ＭＳ测量以评估急性ＴＢＩ诱导的代谢变化ꎬ鉴定出血浆中４５种代谢物ꎬ急性脑损伤组的脯氨酸㊁磷酸㊁β－羟基丁酸㊁半乳糖㊁肌酸酐㊁Ｌ－缬氨酸㊁亚油酸和花生四烯酸等发生显著变化ꎬ通过单变量和多变量统计分析表明ꎬ上述８种血浆中的代谢物可作为ＴＢＩ诊断的潜在生物学标志物ꎮ近年来ꎬ研究发现ꎬ辐射暴露损伤小鼠的大部分代谢物在辐射暴露后的３个时间点都有不同程度减少ꎬ包含三羧酸循环(ＴＣＡ)中间代谢物(富马酸㊁琥珀酸和氧戊二酸)㊁支链氨基酸(Ｌ－亮氨酸ꎬＬ－异亮氨酸)㊁瓜氨酸和马尿酸等ꎬ而一小部分代谢物包括草酸㊁磷酸㊁Ｌ－苏氨酸㊁Ｌ－天冬氨酸和饱和游离脂肪酸(肉豆蔻酸和棕榈酸)在辐射处理组中显著升高ꎻ这些代谢物在辐射暴露后尿液中的相应变化显示出剂量与时间的相关性ꎻ比较辐射组与对照组ꎬ尤其是在高剂量组ꎬ除了少量存在于尿液样本中的代谢产物之外ꎬ代谢产物水平整体下调ꎬ进一步分析表明ꎬ泌尿代谢物排泄水平可以用来评估核暴露的辐射剂量ꎬ并能揭示与辐射损伤有关的代谢紊乱[１２]ꎮＣｈｅｎｇ等[１３]通过过氧化氢(Ｈ２Ｏ２)处理肝癌细胞以模拟氧化应激ꎬ随后进行代谢组学分析发现ꎬ肝癌细胞中１ꎬ６－二磷酸果糖(Ｇ６ＰＤ)以及１ꎬ７－二磷酸七庚酮(Ｓ－１ꎬ７－ＢＰ)的水平显著升高ꎬＧ６ＰＤ活性缺乏降低二磷酸七庚酮的形成ꎬ推论二磷酸七庚酮是磷酸戊糖途径氧化应激反应过程中生成ꎬ结果显示ꎬ肝癌细胞经Ｈ２Ｏ２处理后显著增加了烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(ＮＡＤＰ＋)的表达并降低了ＡＴＰ和ＮＡＤ＋的水平ꎮＦｕｈｒｍａｎｎａ等[１４]研究发现ꎬ缺氧１６ｈ和７２ｈ后谷氨酸㊁α－酮戊二酸和异柠檬酸的水平降低ꎻ慢性缺氧导致柠檬酸盐显著增加ꎬ而马酸盐却减少ꎬ表明在慢性缺氧条件下复合物Ⅱ活性降低ꎬ电子转移黄素蛋白(ＥＴＦ)升高ꎬ并且ＥＴＦ－泛醌氧化还原酶的变化影响了线粒体呼吸功能ꎮ上述一系列研究表明ꎬ应激可以对生物体在细胞和分子水平的代谢产生影响ꎬ最终表现为代谢产物的变化ꎬ通过研究细胞及代谢组学变化ꎬ可以直观了解阐述应激对于生命活动的影响及作用机制ꎮ三、代谢组在疾病研究中的应用代谢组学在基础研究和临床应用中发挥了越来越重要的作用ꎬ已广泛用于各种生物体不同功能状态和疾病的研究[１５]ꎮＬｉ等[１６]采用超高效液相色谱－四重飞行时间质谱(ＵＨＰＬＣ－ＱＴＯＦ/ＭＳ)技术相结合ꎬ收集１５０例严重阻塞性冠心病(ＣＨＤ)患者和１５０例血管造影正常对照的血样研究组学成分ꎬ发现１０５例ＣＨＤ患者的代谢物发生显著改变ꎬ代谢组学鉴定发现棕榈酸㊁亚油酸㊁４－吡哆酸㊁磷脂酰甘油㊁肉毒碱和石胆酸这６种代谢物与ＣＨＤ具有强相关性ꎮ另一项基于ＧＣ/ＴＯＦＭＳ对３０例２型糖尿病患者和３０例健康对照者的非靶向血清代谢前瞻性研究分析ꎬ应用多变量数据分析识别代谢物ꎬ结果有５４种代谢物被鉴定出来ꎬ其参与氨基酸㊁碳水化合物㊁脂质㊁膜转运和核苷酸的代谢途径ꎬ其中龙胆酸㊁柠檬酸㊁琥珀酸㊁２－羟基丁酸和３－羟基－１－脯氨酸在内的的代谢物与２型糖尿病之间高度相关ꎬ认为可作为潜在的生物学标志物[１７]ꎮＺｈａｏ等[１８]采用超高效液相色谱－四重飞行时间质谱(ＵＰＬＣ－Ｑ－ＴＯＦ/ＭＳ)技术分析７５例原发性高血压以及健康对照者的尿液代谢产物ꎬ根据ＰＬＳ－ＤＡ模式识别分析ꎬ筛选出其间存在显著差异的物质ꎬ涉及的代谢途径为氨基酸代谢㊁脂肪酸代谢类固醇激素㊁生物合成和氧化应激等ꎬ其中包括Ｌ－蛋氨酸在内的１０种代谢物可作为潜在的生物学标志物ꎮ另有研究者应用代谢组学技术研究分析乳腺癌和健康对照组的血浆样品ꎬ发现血浆中不同浓度的代谢物达１２６９种ꎬ分析认为乳腺癌患者的这些异常代谢物主要通过合成必需生物分子提供所需能量和构建细胞生长所需构架起作用ꎬ并发挥信号转导分子的作用[１９]ꎮＦｕｋｕｍｏｔｏ等[２０]应用气相色谱/三重四极杆质谱法对鳞状细胞癌和黑色素瘤进行血清代谢组学研究ꎬ发现１１８种差异代谢物ꎬ在鳞状细胞癌组中具有显著差异的代谢物是甘油㊁４－羟基苯甲酸㊁癸二酸㊁岩藻糖和辛二酸ꎬ在黑素瘤组中ꎬ这些代谢物是谷氨９６１酸㊁癸二酸㊁辛二酸㊁４－羟基苯甲酸和苯丙氨酸ꎬ主成分分析显示可以将这两种皮肤恶性肿瘤群体与健康志愿者群体区分开来ꎮＣｈｅｎ等[２１]采用１Ｈ核磁共振光谱与拉曼光谱相结合分析高分化与低分化鼻咽癌细胞之间的代谢情况ꎬ筛选出１８种特征代谢物ꎬ包括丙氨酸㊁谷氨酸㊁谷氨酰胺㊁异亮氨酸㊁赖氨酸㊁甲硫氨酸牛磺酸和苏氨酸在内的８种氨基酸在高分化和低分化鼻咽癌细胞间比较差异有统计学意义ꎮＷａｎｇ等[２２]通过ＵＨＬＣ－ＭＳ代谢组学技术分析肺腺癌细胞的代谢改变ꎬ发现尿苷一磷酸(ＵＭＰ)㊁尿苷二磷酸(ＵＤＰ)㊁二磷酸腺苷(ＡＤＰ)㊁苹果酸㊁丙二酰辅酶Ａ㊁烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(ＮＡＤ)㊁辅酶Ａ等在内的２２种代谢物表达异常ꎬ涉及核苷酸代谢㊁尿素循环㊁三羧酸循环和甘油磷脂代谢等途径异常ꎮ大量研究表明ꎬ代谢组学技术在多种疾病研究中的广泛应用正在大范围揭示一系列疾病的病理生理机制ꎮ四㊁代谢组学在药物研究中的应用代谢组学在评价药物毒性㊁揭示其作用机制和药物相关功能中具有独特作用ꎬ现已广泛运用于各种药物研究[２ꎬ４]ꎮＷｕ等[２３]采用使用模式识别分析ꎬ研究当归四逆汤的相关作用ꎬ发现模型和对照组之间可以明确分离ꎻ当归四逆汤在干预血瘀过程中调节了９种代谢产物ꎬ认为滋补血液对温暖经络的作用有关ꎬ同时表明ꎬ当归四逆汤对血瘀综合征的干预作用可能涉及调节花生四烯酸㊁甘油磷脂㊁胆汁酸生物合成和丙酮酸代谢等途径ꎮＲｙｕ等[２４]应用顺铂处理小鼠ꎬ然后对其血液及尿液进行代谢组学分析ꎬ发现丙氨酸㊁葡萄糖㊁甘氨酸㊁胍基乙酸盐㊁乙酸盐和乳酸的尿浓度显著升高ꎬ而尿液代谢物中柠檬酸盐和马尿酸盐的浓度在顺铂处理后上显著降低ꎬ通过血清和尿１ＨＮＭＲＯＰＬＳ－ＤＡ与血清生化及肾脏组织病理学改变的相关性分析ꎬ发现尿液１ＨＮＭＲ分析可用于预测/筛选顺铂肾毒性的可靠指标ꎮ另有研究者通过对肝癌细胞使用新型潜在抗癌药物Ｎａｔｒｉｎ培养后进行代谢组学研究ꎬ主成分分析(ＰＣＡ)和偏最小二乘判别分析(ＰＬＳ－ＤＡ)揭示了肝癌细胞代谢受到Ｎａｔｒｉｎ作用影响ꎬ１３种代谢物被鉴定为与Ｎａｔｒｉｎ诱导的细胞凋亡高度相关的潜在生物学标志物ꎬ部分代谢物对应了鞘脂代谢㊁脂肪酸生物合成㊁脂肪酸代谢㊁甘油磷脂代谢和糖鞘脂代谢等５种代谢途径ꎬ证明了Ｎａｔｒｉｎ的抗癌活性[２５]ꎮＹａｎｇ等[２６]用高脂饮食诱导血脂异常大鼠模型ꎬ中药黄精提取物(ｐｏｌｙｇｏｎａｔｕｍｋｉｎｇｉａｎｕｍꎬＰ.ｋｉｎｇｉａｎｕｍ)灌胃１４周ꎬ随后使用超高效液相色谱/质谱法对血清㊁尿液和肝脏样品中的代谢物进行分析ꎬ分别鉴定出１９㊁２４和３８种潜在的生物学标志物ꎬ涉及苯丙氨酸㊁酪氨酸㊁色氨酸㊁谷氨酸㊁亮氨酸和异亮氨酸的生物合成以及色氨酸㊁酪氨酸㊁苯丙氨酸㊁淀粉㊁甘油磷脂㊁花生四烯酸㊁亚油酸㊁烟酸㊁烟酰胺和鞘脂的代谢ꎻ研究发现黄精提取物通过调节血清㊁尿液和肝脏样品中的内源性代谢物来减轻高脂饮食诱导的大鼠血脂异常ꎬ认为其有望成为治疗血脂异常和相关疾病的脂质调节剂ꎮ纵观国内外有关药物毒性实验和新药研发热点问题ꎬ代谢组学技术以其高敏感度㊁准确性和直观反映细胞生命活动的特性而提供了良好的技术平台ꎮ五㊁代谢组学在失重医学研究领域的应用基于代谢组学分析技术的高通量㊁高分辨率㊁高敏感度等特点ꎬ也拓展应用于航天航空失重医学研究领域ꎮＸｕ等[２７]在模拟微重力环境中饲养大鼠１４天诱导抑郁模型ꎬ随后采用主成分分析和正交偏最小二乘判别法寻找大鼠尿液内源性差异代谢产物ꎬ多变量统计分析显示微重力处理的大鼠和对照大鼠的尿代谢谱之间存在明显分离ꎬ其中柠檬酸㊁草酸琥珀酸㊁肌酸㊁脯氨酸㊁苯乙酰甘氨酸㊁５－羟基吲哚乙醛㊁琥珀胆碱㊁脱氧尿苷㊁３－羟基马尿酸㊁谷氨酰胺和５－羟色氨酸等表达明显下调ꎬ而吲哚－模型组中３－乙醛㊁黄尿酸㊁牛磺酸㊁犬尿喹啉酸㊁马尿酸㊁５－羟基吲哚乙酸㊁２－苯基乙醇葡糖苷酸㊁２－异丙基－３－氧代琥珀酸和肾上腺素水平显著升高ꎬ这些生化改变涉及色氨酸㊁精氨酸㊁脯氨酸和苯丙氨酸代谢以及能量代谢ꎬ这为鉴别空间和重力引发的抑郁具有重要临床意义ꎮＭｉｃｈａｌｅｔｔｉ等[２８]应用ＵＨＰＬＣ－ＨＲＭＳ技术分析失重环境培养的人成骨细胞ꎬ发现微重力环境下糖酵解加速ꎬ主要与戊糖磷酸途径相关ꎻ苹果酸脱氢酶减少诱导苹果酸－天冬氨酸穿梭逆转ꎬ导致ＡＴＰ合成失调ꎻ脂肪酸β－氧化被抑制ꎬ促进甘油三酯生成和甘油梭减少ꎻ微重力促发氧化应激反应ꎬ氧化型谷胱甘肽和抗氧化酶显著降低ꎻ结论认为失重环境抑制成骨细胞功能ꎬ损害线粒体能量潜能和细胞能量状态ꎮ上述研究结果表明ꎬ代谢组学技术对促进航天航空失重医学发展具有重要意义ꎬ这方面的应用尚有限ꎬ有待深入研究ꎮ六㊁展㊀㊀望综上所述ꎬ代谢组学研究经历了快速的技术进步ꎬ已广泛应用于生命科学各个领域ꎬ为诠释生命现象㊁探寻疾病机制㊁研发药物㊁发现生物学标志物等ꎬ０７１提供了强大的技术平台ꎬ展现了崭新的理论视角ꎮ代谢组学研究方兴未艾ꎬ因数据采集时间和数据大小等因素ꎬ尚难以在高通量条件下执行单细胞代谢组学ꎬ技术稳定性和代谢物覆盖度等亦需进一步完善ꎮ随着代谢组学相关研究的不断深入以及环节升级与完善ꎬ有望成为指导人类疾病诊断和治疗的有效手段ꎮ参考文献１㊀ＮｉｃｈｏｌｓｏｎＪＫꎬＬｉｎｄｏｎＪＣꎬＨｏｌｍｅｓＥ.Ｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓ:ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｔｈｅｍｅｔａｂｏｌｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｌｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｔｏｐａｔｈｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｉｍｕｌｉｖｉａｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂｉｏｌｏｇｉｃａｌＮＭＲｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃｄａ￣ｔａ[Ｊ].Ｘｅｎｏｂｉｏｔｉｃａꎬ１９９９ꎬ２９(１１):１１８ｌ－１１８９２㊀ＰｉｎｕＦＲꎬＢｅａｌｅＤＪꎬＰａｔｅｎＡＭꎬｅｔａｌ.Ｓｙｓｔｅｍｓｂｉｏｌｏｇｙａｎｄｍｕｌｔｉ－ｏｍｉｃｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ:ｖｉｅｗｐｏｉｎｔｓｆｒｏｍｔｈｅｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｍｍｕ￣ｎｉｔｙ[Ｊ].Ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓꎬ２０１９ꎬ９(４):Ｅ７６３㊀ＡｌｏｎｓｏＡꎬＭａｒｓａｌＳꎬＪｕｌｉàＡ.Ａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓｉｎｕｎｔａｒｇｅｔｅｄｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓ:ｓｔａｔｅｏｆｔｈｅａｒｔｉｎ２０１５[Ｊ].ＦｒｏｎｔＢｉｏｅｎｇＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌꎬ２０１５ꎬ３:２３４㊀ＥｖｅｒｅｔｔＪＲꎬＬｏｏＲＬꎬＰｕｌｌｅｎＦＳ.Ｐｈａｒｍａｃｏｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓａｎｄｐｅｒｓｏｎ￣ａｌｉｚｅｄｍｅｄｉｃｉｎｅ[Ｊ].ＡｎｎＣｌｉｎＢｉｏｃｈｅｍꎬ２０１３ꎬ５０(６):５２３－５４５５㊀ＡｌｄｅｒＬꎬＧｒｅｕｌｉｃｈＫꎬＫｅｍｐｅＧꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｉｄｕｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆ５００ｈｉｇｈｐｒｉｏｒｉｔｙｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ:ｂｅｔｔｅｒｂｙＧＣ－ＭＳｏｒＬＣ－ＭＳ/ＭＳ?[Ｊ].ＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍＲｅｖꎬ２００６ꎬ２５(６):８３８－８６５６㊀ＢｊｅｒｒｕｍＪＴ.Ｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓ:ａｎａｌｙｔｉｃａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｎｄａｓｓｏｃｉａｔｅｄｃｈｅ￣ｍｏｍｅｔｒｉｃｓａｔａｇｌａｎｃｅ[Ｊ].ＭｅｔｈｏｄｓＭｏｌＢｉｏｌꎬ２０１５ꎬ１２７７:１－１４７㊀ＳａｒａＦꎬＪａｓｔｒｅｂｓｋｉꎬＳｕｓａｎＪꎬｅｔａｌ.Ｃｈｉｃｋｅｎｈｅｐａｔｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｃｈｒｏ￣ｎｉｃｈｅａｔｓｔｒｅｓｓｕｓｉｎｇｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅａｎｄｍｅｔａｂｏｌｏｍｅａｎａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＰＬｏＳＯｎｅꎬ２０１７ꎬ１２(７):ｅ０１８１９００８㊀ＫａｌｋｈｏｆＳꎬＦöｒｓｔｅｒＹꎬＳｃｈｍｉｄｔＪꎬｅｔａｌ.Ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓａｎｄｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓｆｏｒｉｎｓｉｔｕｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｗｏｕｎｄｈｅａｌｉｎｇ[Ｊ].ＢｉｏｍｅｄＲｅｓＩｎｔꎬ２０１４:９３４８４８９㊀ＺｈａｎｇＫꎬＨａｓｔＭＷꎬＩｚｕｍｉＳꎬｅｔａｌ.Ｍｏｄｕｌａｔｉｎｇｇｌｕｃｏｓｅｍｅｔａｂｏｌｉｓｍａｎｄｌａｃｔａｔｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｉｎｉｎｊｕｒｅｄｍｏｕｓｅｔｅｎｄｏｎｓ:ｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｉｔｈｄｉｃｈｌｏ￣ｒｏａｃｅｔａｔｅꎬａｌａｃｔａｔｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｉｎｈｉｂｉｔｏｒꎬｉｍｐｒｏｖｅｓｔｅｎｄｏｎｈｅａｌｉｎｇ[Ｊ].ＡｍＪＳｐｏｒｔｓＭｅｄꎬ２０１８ꎬ４６(９):２２２２－２２３１１０㊀ＪｏｎｓｃｈｅｒＫＲꎬＡｌｆｏｎｓｏ－ＧａｒｃｉａＡꎬＳｕｈａｌｉｍＪＬꎬｅｔａｌ.Ｓｐａｃｅｆｌｉｇｈｔａｃ￣ｔｉｖａｔｅｓｌｉｐｏｔｏｘｉｃｐａｔｈｗａｙｓｉｎｍｏｕｓｅｌｉｖｅｒ[Ｊ].ＰＬｏＳＯｎｅꎬ２０１６ꎬ１１(４):ｅ０１５２８７７１１㊀ＺｈｅｎｇＦꎬＸｉａＺＡꎬＺｅｎｇＹＦꎬｅｔａｌ.Ｐｌａｓｍａｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓｐｒｏｆｉｌｅｓｉｎｒａｔｓｗｉｔｈａｃｕｔｅｔｒａｕｍａｔｉｃｂｒａｉｎｉｎｊｕｒｙ[Ｊ].ＰＬｏＳＯｎｅꎬ２０１７ꎬ１２(８):ｅ０１８２０２５１２㊀ＺｈａｏＭꎬＬａｕＫＫꎬＺｈｏｕＸꎬｅｔａｌ.Ｕｒｉｎａｒｙｍｅｔａｂｏｌｉｃｓｉｇｎａｔｕｒｅｓａｎｄｅａｒｌｙｔｒｉａｇｅｏｆａｃｕｔｅｒａｄｉａｔｉｏｎｅｘｐｏｓｕｒｅｉｎｍｏｄｅｌ[Ｊ].ＭｏｌＢｉｏｓｙｓｔꎬ２０１７ꎬ１３(４):７５５－７６６１３㊀ＣｈｅｎｇＭＬꎬＬｉｎＪＦꎬＨｕａｎｇＣＹꎬｅｔａｌ.Ｓｅｄｏｈｅｐｔｕｌｏｓｅ－１ꎬ７－ｂｉｓｐｈｏｓ￣ｐａｔｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｍｅｔａｂｏｌｉｃａｎｏｍａｌｉｅｓｉｎｈｅｐａｔｏｍａｃｅｌｌｓｅｘｐｏｓｅｄｔｏｏｘｉｄａｔｉｖｅｓｔｒｅｓｓ[Ｊ].ＯｘｉｄＭｅｄＣｅｌｌＬｏｎｇｅｖꎬ２０１９:５９１３６３５１４㊀ＦｕｈｒｍａｎｎＤＣꎬＯｌｅｓｃｈＣꎬＫｕｒｒｌｅＮꎬｅｔａｌ.Ｃｈｒｏｎｉｃｈｙｐｏｘｉａｅｎｈａｎｃｅｓβ－ｏｘｉｄａｔｉｏｎ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｐｏｒｔｖｉａｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｆｌａｖｏｐｒｏｔｅｉｎｓ[Ｊ].Ｃｅｌｌｓꎬ２０１９ꎬ１８ꎬ８(２):Ｅ１７２１５㊀ＬｅｅＭＹꎬＨｕＴ.Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｔｈｅｄｉｓｃｏｖｅｒｙｏｆｍｅｔａｂｏｌｉｃｍａｒｋｅｒｓｏｆｃｏｍｐｌｅｘｔｒａｉｔｓ[Ｊ].Ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓꎬ２０１９ꎬ９(４):Ｅ６６１６㊀ＬｉＹꎬＺｈａｎｇＤꎬＨｅＹꎬｅｔａｌ.Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｎｏｖｅｌｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓｐｏｔｅｎ￣ｔｉａｌｌｙｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓｏｆｃｏｒｏｎａｒｙｈｅａｒｔｄｉｓｅａｓｅｕｓｉｎｇａＵＨＰＬＣ－ＱＴＯＦ/ＭＳ－ｂａｓｅｄｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓａｐｐｒｏａｃｈ[Ｊ].ＳｃｉＲｅｐꎬ２０１７ꎬ７(１):１５３５７１７㊀ＷａｎｇＨꎬＺｈａｎｇＨꎬＹａｏＬꎬｅｔａｌ.Ｓｅｒｕｍｍｅｔａｂｏｌｉｃｐｒｏｆｉｌｉｎｇｏｆｔｙｐｅ２ｄｉａｂｅｔｅｓｍｅｌｌｉｔｕｓｉｎＣｈｉｎｅｓｅａｄｕｌｔｓｕｓｉｎｇａｎｕｎｔａｒｇｅｔｅｄＧＣ/ＴＯＦＭＳ[Ｊ].ＣｌｉｎＣｈｉｍＡｃｔａꎬ２０１８ꎬ４７７:３９－４７１８㊀ＺｈａｏＨꎬＬｉｕＹꎬＬｉＺꎬｅｔａｌ.Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｅｓｓｅｎｔｉａｌｈｙｐｅｒｔｅｎｓｉｏｎｂｉｏｍａｒｋｅｒｓｉｎｈｕｍａｎｕｒｉｎｅｂｙｎｏｎ－ｔａｒｇｅｔｅｄｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓｂａｓｅｄｏｎＵＰＬＣ－Ｑ－ＴＯＦ/ＭＳ[Ｊ].ＣｌｉｎＣｈｉｍＡｃｔａꎬ２０１８ꎬ４８６:１９２－１９８１９㊀ＪｏｖéＭꎬＣｏｌｌａｄｏＲꎬＱｕｉｌｅｓＪＬꎬｅｔａｌ.Ａｐｌａｓｍａｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓｉｇｎａｔｕｒｅｄｉｓｃｌｏｓｅｓｈｕｍａｎｂｒｅａｓｔｃａｎｃｅｒ[Ｊ].Ｏｎｃｏｔａｒｇｅｔꎬ２０１７ꎬ８(１２):１９５２２－１９５３３２０㊀ＦｕｋｕｍｏｔｏＴꎬＮｉｓｈｉｕｍｉＳꎬＦｕｊｉｗａｒａＳꎬｅｔａｌ.Ｎｏｖｅｌｓｅｒｕｍｍｅｔａｂｏｌｏ￣ｍｉｃｓ－ｂａｓｅｄａｐｐｒｏａｃｈｂｙｇａｓｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ/ｔｒｉｐｌｅｑｕａｄｒｕｐｏｌｅｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｈｕｍａｎｓｋｉｎｃａｎｃｅｒｓ:ｃａｎｄｉｄａｔｅｂｉｏｍａｒｋ￣ｅｒｓ[Ｊ].ＪＤｅｒｍａｔｏｌꎬ２０１７ꎬ４４(１１):１２６８－１２７５２１㊀ＣｈｅｎＹꎬＣｈｅｎＺꎬＳｕＹꎬｅｔａｌ.ＭｅｔａｂｏｌｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｒｅｖｅａｌｉｎｇｃｅｌｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｏｆｎａｓｏｐｈａｒｙｎｇｅａｌｃａｒｃｉｎｏｍａｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇＮＭＲｓｐｅｃ￣ｔｒｏｓｃｏｐｙｗｉｔｈＲａｍａｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ[Ｊ].ＣａｎｃｅｒＣｅｌｌＩｎｔꎬ２０１９ꎬ１９:３７２２㊀ＷａｎｇＹꎬＷａｎｇＣＨꎬＺｈａｎｇＹＦꎬｅｔａｌ.ＵＰＬＣ－ＭＳ－ｂａｓｅｄｍｅｔａｂｏｌｏ￣ｍｉｃｓｒｅｖｅａｌｓｍｅｔａｂｏｌｉｃｄｙｓｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｉｎＡＬＤＨ１Ａ１－ｏｖｅｒｅｘｐｒｅｓｓｅｄｌｕｎｇａｄｅｎｏｃａｒｃｉｎｏｍａｃｅｌｌｓ[Ｊ].Ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓꎬ２０１９ꎬ１５(４):５２２３㊀ＷｕＪＸꎬＺｈｅｎｇＨꎬＹａｏＸꎬｅｔａｌ.Ｄａｎｇｇｕｉ－ＳｉｎｉＤｅｃｏｃｔｉｏｎｏｎａｂｌｏｏｄｓｔａｓｉｓｓｙｎｄｒｏｍｅｒａｔｍｏｄｅｌｕｓｉｎｇｕｎｔａｒｇｅｔｅｄｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓ[Ｊ].ＡｎａｌｙｔＴｅｃｈｎｏｌＢｉｏｍｅｄＬｉｆｅＳｃｉꎬ２０１９ꎬ１１０５:１６４－１７５２４㊀ＲｙｕＳＨꎬＬｅｅＪＤꎬＫｉｍＪＷꎬｅｔａｌ.１ＨＮＭＲｔｏｘｉｃｏｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓｆｏｌ￣ｌｏｗｉｎｇｃｉｓｐｌａｔｉｎ－ｉｎｄｕｃｅｄｎｅｐｈｒｏｔｏｘｉｃｉｔｙｉｎｍａｌｅｒａｔｓ[Ｊ].ＳｅｎｄｔｏＪＴｏｘｉｃｏｌＳｃｉꎬ２０１９ꎬ４４(１):５７－７１２５㊀ＬｕＳꎬＬｕＲꎬＳｏｎｇＨꎬｅｔａｌ.Ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓｔｕｄｙｏｆｎａｔｒｉｎ－ｉｎｄｕｃｅｄａｐｏｐｔｏｓｉｓｉｎＳＭＭＣ－７７２１ｈｅｐａｔｏｃｅｌｌｕｌａｒｃａｒｃｉｎｏｍａｃｅｌｌｓｂｙｕｌｔｒａ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｌｉｑｕｉｄｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ－ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ/ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｆｌｉｇｈｔｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ[Ｊ].ＩｎｔＪＢｉｏｌＭａｃｒｏｍｏｌꎬ２０１９ꎬ１２４:１２６４－１２７３２６㊀ＹａｎｇＸＸꎬＷｅｉＪＤꎬＭｕＪＫꎬｅｔａｌ.ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｐｒｏｆｉｌｉｎｇｆｏｒａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｎｔｉｌｉｐｉｄｅｍｉｃｅｆｆｅｃｔｓｏｆＰｏｌｙｇｏｎａｔｕｍｋｉｎｇｉａｎｕｍｅｘｔｒａｃｔｏｎｄｙｓｌｉｐｉｄｅｍｉａｉｎｒａｔｓ[Ｊ].ＷｏｌｄＪＧａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌꎬ２０１８ꎬ２４(４８):５５０５－５５２４２７㊀ＸｕＴꎬＬｕＣꎬＦｅｎｇＬꎬｅｔａｌ.Ｌｉｑｕｉｄｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ－ｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍ￣ｅｔｒｙ－ｂａｓｅｄｕｒｉｎａｒｙｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓｓｔｕｄｙｏｎａｒａｔｍｏｄｅｌｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙ－ｉｎｄｕｃｅｄｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ[Ｊ].ＪＰｈａｒｍＢｉｏｍｅｄＡｎａｌꎬ２０１９ꎬ１６５:３１－４０２８㊀ＭｉｃｈａｌｅｔｔｉＡꎬＧｉｏｉａＭꎬＴａｒａｎｔｉｎｏＵꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙｏｎｏｓｔｅｏｂｌａｓｔｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａ:ａｐｒｏｔｅｏｍｉｃａｎｄｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓｐｒｏｆｉｌｅ[Ｊ].ＳｃｉＲｅｐꎬ２０１７ꎬ７(１):１５３７６(收稿日期:２０１９－０４－２４)(修回日期:２０１９－０５－０５)１７１。
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代谢组学技术及其在中医研究中的探讨
姓名：郭欣欣学号：22009283 导师：刘慧荣
代谢组学(metabonomics) 是20世纪90年代中期发展起来的一门新兴学科,是关于生物体系受刺激或扰动后(如将某个特定的基因变异或环境变化后) 其代谢产物(内源代谢物质) 种类、数量及其变化规律的科学。
它研究的是生物整体、系统或器官的内源性代谢物质的代谢途径及其所受内在或外在因素的影响。
常用的方法是检测和量化一个生物整体代谢随时间变化的规律;建立内在和外在因素影响下,代谢整体的变化轨迹,反映某种病理(生理) 过程中所发生的一系列生物事件。
1 代谢组学研究技术平台
代谢组学研究的技术平台包括以下几个部分:前期的样品制备,中期的代谢产物检测、分析与鉴定以及后期的数据分析与模型建立。
前期代谢组学研究常用的检测技术,一般不需要对标本行特别的分离、纯化等。
但离体条件下,细胞或组织内的代谢状态可迅速改变,代谢物的质与量亦随之变化,为正确反映在体的真实信息,须立即阻断内在酶的活性。
最为常用的是冰冻/液氮降温法及冷冻、干燥的保存技术,尽管如此,细胞间仍始终有一低水平的代谢活动,需尽量避免氧化等活化因素。
中期代谢产物的检测、分析与鉴定是代谢组学技术的核心部分,最常用的是NMR及质谱(MS)两种。
核磁共振技术是利用高磁场中原子核对射频辐射的吸收光谱鉴定化合物结构的分析技术,生命科学领域中常用的是氢谱( 1H NMR ) 、碳谱(13C NMR)及磷谱(31P NMR)三种。
可用于体液或组织提取液和活体分析两大类。
NMR技术在代谢组学中的应用越来越广泛,它具有如下优点: ①无损伤性,不破坏样品的结构和性质; ②可在一定的温度和缓冲范围内进行生理条件或接近生理条件的实验; ③与外界特定干预相结合,研究动态系统中机体化学交换、运动等代谢产物的变化规律; ④实验方法灵活多样。
但仪器价格及维护费用昂贵限制了该技术的进一步普及。
质谱技术是将离子化的原子、分子或是分子碎片按质量或是质荷比(m/e)大小顺序排列成图谱,并在此基础上,进行各种无机物、有机物的定性或定量分析。
新的离子化技术则使质谱技术的灵敏度和准确度均有很大程度的提高。
NMR技术与MS技术相比,各有其优缺点,需要在研究中灵活选用。
总体而言,NMR技术应用的更为广泛。
此外,根据代谢组学的研究需要,还常用于其他的一些分析技术,如气相色谱(GC) ,高效液相色谱仪(HPLC) ,高效毛细管电泳(HPCE)等。
它们往往与NMR或MS技术联用,进一步增加其灵敏性。
但不容忽视的是,随着分析手段更新,敏感性及分辨率提高,“假阳性”的概率也就越大,可能是仪器技术方法固有的，亦或是数据分析过程中产生的。
后期代谢组学研究的后期需借助于生物信息学平台。
它往往借助于一定的软件,联合多种数据分析技术,将多维、分散的数据进行总结、分类及判别分析,发现数据间的定性、定量关系,解读数据中蕴藏的生物学意义,阐述其与机体代谢的关系。
如果说分析技术在我们面前打开了“一扇门”,正确的数据分析方法和模型建立便是“找到宝藏”的钥匙。
主成分分析法( PCA) 是最常用的分析方法。
其将分散于一组变量上的信息集中于几个综合指标(PC)上,如糖代谢、脂质代谢、氨基酸代谢等,利用主成分描述机体代谢的变化情况,发挥了降维分析的作用,避免淹没于大量数据中。
其他的模式识别技术,如聚类分析、辨别式功能分析、最小二乘法投影法等在代谢组学研究中亦有其重要的地位。
现实情况下,代谢组学的数据更为复杂,特别是NMR对病理生理过程的研究,将代谢物的表达谱与时间相联系,分析时更加困难,需要借助复杂的模型或是专家系统进行分析(在应用
的部分,结合具体研究简单加以阐述) 。
2 基于代谢组学技术的中医证候研究的设想
从现代医学生物学观点看,每一个证候群显然都具有其特定的生物学基础,这个基础可以包括生理、病理、生化。
分子生物学等方面,也就是说,每个证候群都有支持它的结构基因组、蛋白组学或代谢组学背景,证候群复杂的多样性表现很可能就是基因多态性、多功能基因异常表达或物质代谢通路改变的表型，这种外在表现在临床上由一组特定的症状和体征所组成,并由此构成中医证候的最基本的临床特征。
中医证候的科学研究,必须紧紧抓住证候的临床表征和现代医学生物学基础这两个基本要素,在这一认识基础上进行证候的科学研究,是真正推动中医证候现代化的基本保证。
基于代谢组学技术具有无损伤性,不会破坏样品的结构和性质；可在接近生理条件下进行实验；具有高通量样品检测和保证样品在检测期内维持原有性质；可以进行实时和动态的检测；可满足对尽可能多的化合物进行检测；没有偏向性,对所有化合物的灵敏度是一样的特点。
代谢组学技术是研究中医证候的绝好平台。
中医证候生物学本质研究首先以病人为直接研究对象称为可能性。
尽管动物实验和实验动物在医学发展过程中具有十分重要的作用和地位,是医学研究不可缺少的,但由于证候概念的特殊内涵决定了要在动物身上模拟人的证候起码在现阶段几乎是不可能的在技术条件满足的条件下, 实事求是地直接以人作为研究对象, 是最为便捷和科学的。
因此，基于代谢组学技术可满足中医证候的研究, 我们设想中医证候病理生理本质研究可使用如下技术路线。
2、1 从病证结合入手，选择同病异证的病例进行代谢组学研究,得到同病异证病例的各证“相关代谢物指纹图谱”分析“代谢指纹图谱”变化的原因, 确定与中医证候发生密切相关的“代谢组学特征”和小分子标志化合物“证相关生物标志物”。
2.2 从中医证候入手,选择异病同证的病例进行代谢组学研究得到异病同证病例的各病
相关代物指纹图谱分析代谢指纹图谱变化的原因,确定与中医证候发生密切相关的“代谢组学特征”和小分子标志化合物“证相关生物标志物”。
2.3 从方证相应入手,选择异病同证的病例进行代谢组学研究得到异病同证病例的治疗前后的“相关代谢物指纹图谱”,分析“代谢指纹图谱”变化的原因, 确定与中医证候发生和方药作用机理密切相关的“代谢组学特征”和小分子标志化合物“证相关生物标志物”。
阐明药物作用靶点及作用机理,为中医证候和方药作用机理的系统研究提供科学依据。
2.4 由于代谢组学侧重于体内生物化学反应的产物的整体变化,而基因组、转录组和蛋白质组研究更强调生命过程的调控机制和物质基础。
因此需进一步以基因组、转录组和蛋白质组方法从动物实验入手来研究机体内生物化学反应的过程及代谢通路变化的调控机理。