代谢范文10篇

代谢范文篇1

关键词：灵芝代谢产物；TNF-α；肿瘤；羟基

灵芝是我国医学宝库中的灵芝属药、食两用真菌。其在自然界生长过程中必然要与细菌等自然界其他微生物争夺营养，而灵芝作为一种真菌，生长速度要远慢于细菌，所以作为灵芝能获胜的法宝之一可能就是其代谢产物，而真菌代谢产物的开发早已被证明是非常有价值的，比如历史上青霉素的发现就是例证，在这方面我国的发展步伐却比较慢，灵芝代谢产物药理作用的开发也将丰富我国中药的用途。对于灵芝代谢产物的研究目前并不多而且主要集中在其中灵芝多糖的测定上［1］。但灵芝的代谢产物是否能够对肿瘤细胞有所作用？为解决这个问题，我们进行了如下实验。

1材料与仪器

1.1试剂环磷酰胺（CTX）注射液由上海华联制药有限公司生产（生产批号为071002）。TNF-αELISA试剂盒购于渤海生物公司。肝功能检测试剂盒购于上海荣盛公司。

1.2含灵芝的代谢产物培养基取生长于斜面固体培养基上的灵芝菌泥（约1cm2）接种于100ml液体培养基（含2%黄豆粉，2%蔗糖，0.075%的磷酸二氢钾，0.03%的硫酸镁），25℃100r/min条件下培养5d，用滤纸过滤后得到含灵芝的代谢产物培养基。将这些培养基在-20℃条件下保存待用。

1.3抗血清制备使用李丽华等［2，3］报道的琥珀酸酐法将含灵芝的代谢产物培养基中所有成分的羟基与小牛血清白蛋白（BSA）连接。使用连接后的化合物免疫昆明小鼠，制备抗血清。经琼脂双向扩散法测定该抗血清的效价是1∶16。

1.4肿瘤细胞株S180购自河北医科大学动物中心。

1.5动物昆明小鼠(由河北医科大学动物中心提供)146只，体质量为18～22g，雌雄各半。

1.6仪器微量加样器（SOCOREX，瑞士）；电热恒温培养箱（上海福玛实验设备有限公司），离心机（国产），Humalyzer2000型全自动生化仪，德国豪迈公司生产等。

2方法

2.1建立肿瘤模型选择6只昆明小鼠腹腔接种S180，接种5d后的小鼠，消毒腹部皮肤，用无菌空针抽吸腹水放入无菌容器内，置冰块保存。用0.4%台盼蓝染色后计数，在倒置式显微镜下计数，计算存活率，，用Hank''''s液稀释细胞悬液使活细胞数达到1×109个?ml-1，随机选取120小鼠，每只小鼠左前腋皮下注射0.2ml（活细胞数达到1×109个?ml-1）细胞悬液，另外20只小鼠不做任何处理作为正常组。

2.2动物分组将120只已经注射了S180的小鼠随机分为6组，每组动物各20只，分为阴性对照组、腹腔注射含灵芝代谢产物培养基组（注射产物组）、环磷酰胺（CTX）组、腹腔注射含灵芝代谢产物培养基加抗血清组（注射产物加血清组）、口服含灵芝代谢产物培养基组（口服产物组）和抗血清组。阴性对照组和正常组胃饲生理盐水0.2ml/（kg?d）；环磷酰胺组腹腔注射环磷酰氨0.075g/（kg?d）；腹腔注射含灵芝代谢产物培养基组给予腹腔注射灵芝代谢产物2ml/（kg?d），抗血清组给予腹腔注射抗血清2ml/（kg?d），腹腔注射含灵芝代谢产物培养基加抗血清组给予腹腔注射灵芝代谢产物2ml/（kg?d）同时腹腔注射抗血清2ml/（kg?d），口服含灵芝代谢产物培养基组给予口服含灵芝代谢产物培养基2ml/（kg?d）。

2.3动物处理以上各组在接瘤24h后开始给药，连续给药7d后，处死动物，取出肿瘤和肝脏，用电子天平称出肿瘤质量。同时取血放入肝素抗凝素管内分离血清备用。

2.4ELISA法测定各组血清TNF-α水平应用TNF-αELISA试剂盒（购于渤海生物公司）按说明书测定保存血清中的TNF-α水平。

2.5使用全自动生化分析仪测定测量血清中谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)。

2.6统计学方法均采用SPSS10.0软件，进行t检验。

3结果

3.1各组肿瘤质量如表1所示，阴性对照组与抗血清组肿瘤质量无差异（P＞0.05）；注射产物与血清组和环磷酰胺组无差异（P＞0.05）；阴性对照组与所有组均有差异（P＜0.05）；注射产物组与口服产物组有差异（P＜0.05），注射产物组与口服产物组有差异（P＜0.05）。

3.2各组血清中谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT）如表1所示，谷草转氨酶(AST)的结果中只有正常组与其他组有差异（P＜0.05），其余各组间谷草转氨酶(AST)的结果均无差异；谷丙转氨酶(ALT)的结果中只有正常组与其他组有差异（P＜0.05），口服产物组、环磷酰胺组与注射产物与血清组之间无差异（P＞0.05）；环磷酰胺与注射产物组有差异（P＜0.05），口服产物组与阴性对照组有差异（P＜0.05）。

3.3TNF-α水平如表1所示，环磷酰胺组TNF-α的水平与注射产物与血清组之间无差异（P＞0.05），正常组、阴性对照组与血清组无差异（P＞0.05），环磷酰胺组与阴性对照组有差异（P＜0.05）；注射产物与血清组与阴性组有差异（P＜0.05）。表1各组肿瘤质量、肝功能和细胞因子水平（略）

4讨论

有的文献报道［4，5］灵芝具有对抗肿瘤的作用，这次实验结果显示，含灵芝代谢产物的培养液也具有抗肿瘤的作用，在我们的实验结果中不论口服与腹腔注射含灵芝代谢产物的培养液肿瘤的质量均缩小，其结果具有统计学差异。但作为阳性组的环磷酰胺组其肿瘤的质量要小于口服含灵芝代谢产物的培养液组，这说明可能经口服后存在首关消除，而肝功能的指标也显示口服含灵芝代谢产物的培养液组的谷丙转氨酶要低于阴性对照组和正常组。而在培养液中到底是何种化学集团起到抗肿瘤作用呢？我们根据刘文泰等人报道的琥珀酸酐法用小牛血清白蛋白封闭了代谢产物中的羟基后，用它作为免疫原免疫老鼠产生对抗除羟基外其他化学集团的抗血清，我们用这些抗血清封闭了含灵芝代谢产物的培养液的其他化学集团，只保留了部分羟基，实验结果显示用抗血清封闭的含灵芝代谢产物的培养液的抗肿瘤活性增强，这说明可能灵芝代谢产物中的羟基在对于抗肿瘤起了很大作用。而腹腔注射的作用强于口服的作用说明，这些代谢产物中的羟基可以被肝脏清除。

我们的结果还显示同时含灵芝代谢产物的培养液与抗血清组与注射环磷酰胺组的小鼠血清TNF-α水平都很高。而环磷酰胺对肿瘤细胞有直接的杀伤作用，而这些死亡的肿瘤细胞可能刺激了小鼠血清TNF-α水平的升高。而同时含灵芝代谢产物的培养液与抗血清组的TNF-α水平也同样升高说明，这些灵芝代谢产物中可能有直接杀伤肿瘤细胞的物质存在。

参考文献：

［1］单卫华，张玲，时延增，等．灵芝菌发酵液制剂中灵芝多糖及总糖含量测定［J］．时珍国医国药，2000，11（9）：797.

［2］李丽华，刘文泰．抗中药成分的特异性抗体在中药质量检测中的应用探讨［J］．中国中医基础理论杂志，2008，14（9）：686.

［3］YamazakiM，SatoA，SaitoK，etal.MolecularphylogenybasedonRFLPanditsrelationwithalkaloidpatternsinLupinusplants［J］．BiolPharmBull，1993，16(2):1182.

代谢范文篇2

关键词：灵芝代谢产物;TNF-α;肿瘤;羟基

灵芝是我国医学宝库中的灵芝属药、食两用真菌。其在自然界生长过程中必然要与细菌等自然界其他微生物争夺营养，而灵芝作为一种真菌，生长速度要远慢于细菌，所以作为灵芝能获胜的法宝之一可能就是其代谢产物，而真菌代谢产物的开发早已被证明是非常有价值的，比如历史上青霉素的发现就是例证，在这方面我国的发展步伐却比较慢，灵芝代谢产物药理作用的开发也将丰富我国中药的用途。对于灵芝代谢产物的研究目前并不多而且主要集中在其中灵芝多糖的测定上［1］。但灵芝的代谢产物是否能够对肿瘤细胞有所作用？为解决这个问题，我们进行了如下实验。

1材料与仪器

1.1试剂环磷酰胺（CTX）注射液由上海华联制药有限公司生产（生产批号为071002）。TNF-αELISA试剂盒购于渤海生物公司。肝功能检测试剂盒购于上海荣盛公司。

1.2含灵芝的代谢产物培养基取生长于斜面固体培养基上的灵芝菌泥（约1cm2）接种于100ml液体培养基（含2%黄豆粉，2%蔗糖，0.075%的磷酸二氢钾，0.03%的硫酸镁），25℃100r/min条件下培养5d，用滤纸过滤后得到含灵芝的代谢产物培养基。将这些培养基在-20℃条件下保存待用。

1.3抗血清制备使用李丽华等［2,3］报道的琥珀酸酐法将含灵芝的代谢产物培养基中所有成分的羟基与小牛血清白蛋白（BSA）连接。使用连接后的化合物免疫昆明小鼠，制备抗血清。经琼脂双向扩散法测定该抗血清的效价是1∶16。

1.4肿瘤细胞株S180购自河北医科大学动物中心。

1.5动物昆明小鼠(由河北医科大学动物中心提供)146只，体质量为18～22g，雌雄各半。

1.6仪器微量加样器（SOCOREX,瑞士）；电热恒温培养箱（上海福玛实验设备有限公司），离心机（国产）,Humalyzer2000型全自动生化仪，德国豪迈公司生产等。

2方法

2.1建立肿瘤模型选择6只昆明小鼠腹腔接种S180，接种5d后的小鼠，消毒腹部皮肤，用无菌空针抽吸腹水放入无菌容器内，置冰块保存。用0.4%台盼蓝染色后计数,在倒置式显微镜下计数，计算存活率，,用Hank''''s液稀释细胞悬液使活细胞数达到1×109个·ml-1，随机选取120小鼠，每只小鼠左前腋皮下注射0.2ml（活细胞数达到1×109个·ml-1）细胞悬液，另外20只小鼠不做任何处理作为正常组。

2.2动物分组将120只已经注射了S180的小鼠随机分为6组，每组动物各20只，分为阴性对照组、腹腔注射含灵芝代谢产物培养基组（注射产物组）、环磷酰胺（CTX）组、腹腔注射含灵芝代谢产物培养基加抗血清组（注射产物加血清组）、口服含灵芝代谢产物培养基组（口服产物组）和抗血清组。阴性对照组和正常组胃饲生理盐水0.2ml/（kg·d）；环磷酰胺组腹腔注射环磷酰氨0.075g/（kg·d）；腹腔注射含灵芝代谢产物培养基组给予腹腔注射灵芝代谢产物2ml/（kg·d），抗血清组给予腹腔注射抗血清2ml/（kg·d），腹腔注射含灵芝代谢产物培养基加抗血清组给予腹腔注射灵芝代谢产物2ml/（kg·d）同时腹腔注射抗血清2ml/（kg·d），口服含灵芝代谢产物培养基组给予口服含灵芝代谢产物培养基2ml/（kg·d）。

2.3动物处理以上各组在接瘤24h后开始给药,连续给药7d后，处死动物，取出肿瘤和肝脏，用电子天平称出肿瘤质量。同时取血放入肝素抗凝素管内分离血清备用。

2.4ELISA法测定各组血清TNF-α水平应用TNF-αELISA试剂盒（购于渤海生物公司）按说明书测定保存血清中的TNF-α水平。

2.5使用全自动生化分析仪测定测量血清中谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)。

2.6统计学方法均采用SPSS10.0软件，进行t检验。

3结果

3.1各组肿瘤质量如表1所示，阴性对照组与抗血清组肿瘤质量无差异（P＞0.05）；注射产物与血清组和环磷酰胺组无差异（P＞0.05）；阴性对照组与所有组均有差异（P＜0.05）；注射产物组与口服产物组有差异（P＜0.05），注射产物组与口服产物组有差异（P＜0.05）。

3.2各组血清中谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT）如表1所示，谷草转氨酶(AST)的结果中只有正常组与其他组有差异（P＜0.05），其余各组间谷草转氨酶(AST)的结果均无差异；谷丙转氨酶(ALT)的结果中只有正常组与其他组有差异（P＜0.05），口服产物组、环磷酰胺组与注射产物与血清组之间无差异（P＞0.05）；环磷酰胺与注射产物组有差异（P＜0.05），口服产物组与阴性对照组有差异（P＜0.05）。

3.3TNF-α水平如表1所示，环磷酰胺组TNF-α的水平与注射产物与血清组之间无差异（P＞0.05），正常组、阴性对照组与血清组无差异（P＞0.05），环磷酰胺组与阴性对照组有差异（P＜0.05）；注射产物与血清组与阴性组有差异（P＜0.05）。表1各组肿瘤质量、肝功能和细胞因子水平（略）

4讨论

有的文献报道［4，5］灵芝具有对抗肿瘤的作用，这次实验结果显示，含灵芝代谢产物的培养液也具有抗肿瘤的作用，在我们的实验结果中不论口服与腹腔注射含灵芝代谢产物的培养液肿瘤的质量均缩小，其结果具有统计学差异。但作为阳性组的环磷酰胺组其肿瘤的质量要小于口服含灵芝代谢产物的培养液组，这说明可能经口服后存在首关消除，而肝功能的指标也显示口服含灵芝代谢产物的培养液组的谷丙转氨酶要低于阴性对照组和正常组。而在培养液中到底是何种化学集团起到抗肿瘤作用呢？我们根据刘文泰等人报道的琥珀酸酐法用小牛血清白蛋白封闭了代谢产物中的羟基后，用它作为免疫原免疫老鼠产生对抗除羟基外其他化学集团的抗血清，我们用这些抗血清封闭了含灵芝代谢产物的培养液的其他化学集团，只保留了部分羟基，实验结果显示用抗血清封闭的含灵芝代谢产物的培养液的抗肿瘤活性增强，这说明可能灵芝代谢产物中的羟基在对于抗肿瘤起了很大作用。而腹腔注射的作用强于口服的作用说明，这些代谢产物中的羟基可以被肝脏清除。

我们的结果还显示同时含灵芝代谢产物的培养液与抗血清组与注射环磷酰胺组的小鼠血清TNF-α水平都很高。而环磷酰胺对肿瘤细胞有直接的杀伤作用，而这些死亡的肿瘤细胞可能刺激了小鼠血清TNF-α水平的升高。而同时含灵芝代谢产物的培养液与抗血清组的TNF-α水平也同样升高说明，这些灵芝代谢产物中可能有直接杀伤肿瘤细胞的物质存在。

【参考文献】

［1］单卫华,张玲,时延增,等．灵芝菌发酵液制剂中灵芝多糖及总糖含量测定［J］．时珍国医国药,2000,11（9）：797.

［2］李丽华，刘文泰．抗中药成分的特异性抗体在中药质量检测中的应用探讨［J］．中国中医基础理论杂志,2008，14（9）：686.

［3］YamazakiM,SatoA,SaitoK,etal.MolecularphylogenybasedonRFLPanditsrelationwithalkaloidpatternsinLupinusplants［J］．BiolPharmBull,1993,16(2):1182.

代谢范文篇3

关键词：药用植物；代谢组学；功能基因组学

代谢组学是对生物体内代谢物进行大规模分析的一项技术［1］，它是系统生物学的重要组成部分（如图1所示），药用植物代谢组学主要研究外界因素变化对植物所造成的影响，如气候变化、营养胁迫、生物胁迫，以及基因的突变和重组等引起的微小变化，是物种表型分析最强有力的工具之一。在现代中药研究中，代谢组学在药物有效性和安全性、中药资源和质量控制研究等方面具有重要理论意义和应用价值。另外，在对模式植物突变体文库或转基因文库进行分析之前，代谢组学往往是首先考虑采用的研究方法之一。目前，国外已有成功利用代谢组学技术对拟南芥突变株进行大规模基因筛选的例子，这为与重要性状相关基因功能的阐明和选育可供商业化利用的转基因作物奠定了基础。

图1系统生物学研究的四个层次略

目前，还有许多经济作物的全基因组测序计划尚未完成，由于代谢组学研究并不要求对基因组信息的了解，所以在与这些作物有关的研究领域具有更大的利用价值，这也是其与转录组学和蛋白组学研究相比的优势之一。代谢组学研究涉及与生物技术、分析化学、有机化学、化学计量学和信息学相关的大量知识，Fiehn［2］对代谢组学有关的研究方向进行了分类（见表1）。

1代谢组学研究的技术步骤

代谢组学研究涉及的技术步骤主要包括植物栽培、样本制备、衍生化、分离纯化和数据分析5个方面（见图2）。

1.1植物栽培

对研究对象进行培育的目的是为了对样本的稳定性进行控制，相对于微生物和动物而言，植物的人工栽培需要考

表1代谢组学的分类及定义略

虑更多的问题，如中药材在不同年龄、不同发育阶段、不同部位以及光照、水肥、耕作等环境因素的微小差异都可引起生理状态的变化，而这些非可控及可控双重因素的影响很难进行精确的控制，从而影响药用植物代谢组研究的重复性。为了解决以上问题，推荐使用大容量的培养箱［3］，定时更换培养箱中栽培对象的位置，以及使用无土栽培技术等，FukusakiE［4］利用无土栽培系统将水和养分直接引入植物根部，并且对供给量进行精确地控制，大大提高了实验的重复性。

1.2样本制备

为了获得稳定的实验结果，样本制备需要考虑样本的生长、取样的时间和地点、取样量以及样本的处理方法等问题，并根据分析对象的分子结构、溶解性、极性等理化性质及其相对含量大小对提取和分离的方法进行选择，逐一优化试验方案。MaharjanRP等［5］用6种方法分别对大肠杆菌中代谢产物进行提取，发现用－40℃甲醇进行提取的效果最好。现阶段代谢组学的分析对象主要集中在亲水性小分子，尤其是初级代谢产物，气相色谱质谱联用(GCMS)和毛细管电泳质谱（CEMS）联用都是分析亲水小分子的重要技术。FiehnO等［6］使用GCMS对拟南芥叶片中的亲水小分子进行了分析，发现酒石酸半缩醛、柠苹酸、别苏氨酸、羟基乙酸等15种植物代谢物。

1.3衍生化处理

对目标代谢产物的衍生化处理取决于所使用的分析设备，GCMS系统只适合对挥发性成分进行分析，高效液相色谱法（HPLC）一般则使用紫外或荧光标记的方法对样本进行衍生处理，BlauK［7］对酯化、酰化、烷基化、硅烷化、硼烷化、环化和离子化等衍生方法进行了详细的说明。然而离子化抑制常使得质谱分析过程中目标代谢产物的离子化效率降低，这主要是由于分离过程中污染物与目标代谢物难以完全分离开所引起的，优化色谱分离时间可有效缓解离子化抑制，然而在实际操作中不可能对上百种代谢产物的分离时间进行优化，利用非放射性同位素稀释法进行相对定量可以很好的解决该问题。HanDK等［8］应用同位素编码的亲和标记（ICAT），根据经诱导分化的微粒蛋白及其同位素标记物的峰面积比，对该蛋白的相对含量进行分析。ZhangR等［9］发现同位素标记技术也可用于代谢组学的研究，但是却存在许多困难。活体的同位素标记方法对于同位素的洗脱是一种非常有潜力的技术，目前关于使用34s的研究已有报道［10］。

图2代谢组学研究技术步骤略

1.4分离和定量

分离是代谢组学研究中的重要步骤，与质谱联用的色谱和电泳分析技术都是使用紫外或电化学检测的方法进行定量，其对代谢组数据的分辨率与定量能力都有一定的影响。TomitaM等［11］总结了各种色谱分离法中经常遇到的技术问题，认为毛细管电泳和气相色谱法由于具有较高的分辨率，已成为代谢组学研究的常规技术手段之一，液相色谱因其适用范围广，应用也相当广泛。

TanakaN等［12］用高效液相色谱对样品进行分离，认为使用硅胶基质填充毛细管整体柱的高效液相色谱系统具有用量少、灵敏性高、低压降高速分离等优势；同时，TolstikovV等［13］也使用硅胶填充的毛细管液相色谱方法对聚戊烯醇类异构体进行了有效分离，获得了很好的分辨率。TanakaN等［14］发现二维毛细管液相色谱法的分辨率比传统的高效液相法高10倍。相对于其他色谱方法而言，超临界流体色谱（SFC）是分离疏水代谢物最具潜力的技术之一，特别适用于分离那些传统HPLC难以分析的疏水聚合物，BambaT等［15］通过SFC对聚戊烯醇进行分析，证明其具有较好的分离能力。针对质谱中存在的共洗脱现象，HalketJM等［16］发明了一种适用于GCMS的反褶积系统，对共洗脱的代谢产物进行分离与识别。AharoniA等［17］使用傅立叶变换离子回旋共振质谱（FTICRMS）对非目标代谢物进行分析，快速扫描植物突变样品，获得了一定量的代谢成分。

与分离一样，定量能力也是代谢组学研究中的重要因素，其取决于各分析系统的线性范围。傅立叶转换核磁共振（FTNMR)、傅立叶红外光谱（FTIR）以及近场红外光谱法（NIR）等技术由于敏感性低，重复性受共洗脱现象影响较小也被用于检测中。近年来，FTNMR技术常被用于植物代谢组的指纹图谱研究［18］，但由于NMR分析需要样品量较大，分析结果易受污染，GriffinJL［19］发现将统计模式识别与FTNMR相结合可以对代谢物进行全面分析。除FTNMR之外，FTIR通过对有机成分的结构进行常规光谱测定，也可适用于代谢组学的研究，特别是应用于构建代谢组学的指纹图谱。尽管它不能对代谢物进行全面分析，但对具有特定功能的组分却有很好的定量效果，对从工业及食品原材料中分离的代谢混合物也可以进行全面分析，目前，已有学者将其成功地应用于拟南芥［20］和番茄［21］代谢产物指纹图谱的研究中。

1.5数据转换

为阐明代谢物复杂的线性或非线性关系，需要进行多变量分析，将原始的色谱图数据转换为数字化的矩阵数据，通过对色谱峰鉴定和整合从而进行多变量分析。由于环境等因素的干扰，光谱数据需要通过适当的数据加工方法进行校正，包括：①降低噪声；②校正基线；③提高分辨率；④数据标准化。JonssonP等［22］报道了一种关于GCMS色谱图数据处理的方法，可以对大量代谢产物样品进行有效的识别。

2代谢组学中的数据分析方法

2.1主成分分析法（PCA）

主成分分析法，将实测的多个指标用少数几个潜在的相互独立的主成分指标线性组合来表示，反映原始测量指标的主要信息。使得分析与评价指标变量时能够找出主导因素，切断其他相关因素的干扰，作出更为准确的估量与评价。PCA数据矩阵通常来自于GCMS，LCMS或CEMS，因此将目标代谢产物作为自变量，而相应的代谢产物含量作为因变量，定义与最大特征值方向一致的特征向量为第一主成分，依此类推，PCA便能通过对几个主要成分的分析，从代谢组中识别出有效信息。主成分分析有助于简化分析和多维数据的可视化，但是该方法可能导致一部分有用信息的丢失。

2.2层次聚类分析法（HCA）

层次聚类分析法也常用于代谢组学的研究中，它是将n个样品分类，计算两两之间的距离，构成距离矩阵，合并距离最近的两类为一新类，计算新类与当前各类的距离。再合并、计算，直至只有一类为止。进行层次聚类前首先要计算相似度（similarity），然后使用最短距离法（NearestNeighbor）、最长距离法（FurthestNeighbor）、类间平均链锁法（BetweengroupsLinkage）或类内平均链锁法（WithingroupsLinkage）四种方法计算类与类之间的距离。该方法虽然精确，但计算机数据密集，对大量数据点进行分析时，更适合选用K均值聚类法(KMC)或批次自组织映射图法(BLSOM)，而HCA适合将数据转换为主成分后使用。2.3自组织映射图法(SOM)

神经网络中邻近的各个神经元通过侧向交互作用相互竞争，发展成检测不同信号的特殊检测器，这就是自组织特征映射的含义。其基本原理是将多维数据输入为几何学节点，相似的数据模式聚成节点，相隔较近的节点组成相邻的类，从而使多维的数据模式聚成二维节点的自组织映射图。除PCA和HCA外，SOM同样也可应用于包括基因组和转录组等组学研究中［23］。最初SOM计算时间长，依靠数据输入顺序决定聚类结果，近年来SOM逐渐发展成为不受数据录入顺序影响的批次自组织映射图法(BLSOM)。由于BLSOM可以对类进行调整，且有明确的分类标准，优化次序优于其他聚类法，已在基因组学和转录组学数据分析中得到广泛的应用。

2.4其他数据采矿方法

除PCA、HCA和SOM外，很多变量分析方法都可用于植物代谢组学的分析。软独立建模分类法(SIMCA)是利用主成分模型对未知样品进行分类和预测，适合对大量样本进行分析；近邻分类法(KNN)和K平均值聚类分析法(KMN)也可用于样品分类；主成分回归法(PCR)或偏最小二乘回归法(PLS)在某些情况下也可使用。然而到目前为止由于还没有建立一个标准的数据分析方法，代谢组学仍然是一门有待完善的学科。

3代谢组学在药用植物中的实践

植物药材来源于药用植物体，而药用植物体的形态建成是其体内一系列生理、生化代谢活动的结果。植物代谢活动分为初生代谢和次生代谢，初生代谢在植物生命过程中始终都在发生，其通过光合作用、柠檬酸循环等途径，为次生代谢的发生提供能量和一些小分子化合物原料。次生代谢往往发生在植物生命过程中的某一阶段，其主要生物合成途径有莽草酸途径、多酮途径和甲瓦龙酸途径等。植物药材含有的生物碱、胺类、萜类、黄酮类、醌类、皂苷、强心苷等活性物质的绝大多数属于次生代谢产物，因此探讨次生代谢产物在药用植物体内的合成积累机制及其影响因素，对于提高活性物质含量、保证药材质量、稳定临床疗效等具有重要意义。孙视等［24］通过对银杏叶中黄酮类成分积累规律的研究，提出了选择具有一定环境压力的次适宜生态环境解决药用植物栽培中生长和次生产物积累的矛盾。王昆等［25］以人参叶组织为材料,总结了构建人参叶cDNA文库过程中存在的一些关键问题和应采取的对策,为今后关于人参有效成分如人参皂苷的生物合成途径及其调控的基础研究提供技术参考和理论指导。最近，美国加利福尼亚大学伯克利分校的Keasling等［26］采用一系列的转基因调控方法，通过基因工程酵母合成了青蒿素的前体物质——青蒿酸，其产量超过100mg/L，为有效降低抗疟药物的成本提供了机遇。经过长期的研究积累，人们对代谢途径的主干部分（为次生代谢提供底物的初生代谢途径）已经基本了解，例如酚类的莽草酸途径，萜类的异戊二烯二磷酸(IPP)途径等。被子植物中一些相对保守的次生代谢途径也得到了很好的研究，如黄酮类、木质素的生物合成与调控。然而，对次生代谢最丰富最神奇的部分——特定产物合成与积累的过程，还所知甚少［27］。

4展望

近年来，代谢组学正日益成为研究的热点，越来越多的人已加入到代谢组学的研究中。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。它将不仅能对单个代谢物进行全方面的分析，更能寻找其代谢过程中的关键基因、通过代谢指纹分析对药用植物进行快速分类、进一步研究药用植物有效成分代谢途径以及环境因子对植物代谢和品质的影响与调控机制。

然而依据传统中医药学和系统生物学的指导思想，目前急待解决的是中药种质资源的代谢组学研究和中药体内作用的代谢组学研究。同时，代谢组学在分析平台技术、方法学手段和应用策略等方面相对于其他组学技术还需要进一步发展和完善，还需要其他学科的配合和介入。相信随着更有力的成分分析设备的使用及代谢组数据库的建立，药用植物代谢组学将对中医药学产生深远的影响。

【参考文献】

［1］WECKWERTHW.Metabolomicsinsystemsbiology［J］.AnnuRevPlantBiol，2003，54:669-689.

［2］FIEHNO.Metabolomics—thelinkbetweengenotypesandphenotypes［J］.PlantMolBiol，2002，48:155-171.

［3］TRETHEWEYRN.Metaboliteprofilingasanaidtometabolicengineeringinplants［J］.CurrOpinPlantBiol，2004，7:196-201.

［4］FUKUSAKIE，IKEDAT，SUZUMURAD，etal.Afaciletransformationofarabidopsisthalianausingceramicsupportedpropagationsystem［J］.JBiosciBioeng，2003，96:503-505.

［5］MAHARJANRP，FERENCIT.Globalmetaboliteanalysis:theinfluenceofextractionmethodologyonmetabolomeprofilesofEscherichiacoli［J］.AnalBiochem，2003，313:145-154.

［6］FIEHNO，KOPKAJ，TRETHEWEYRN，etal.Identificationofuncommonplantmetabolitesbasedoncalculationofelementalcompositionsusinggaschromatographyandquadrupolemassspectrometry［J］.AnalChe，2000，72:3573-3580.

［7］BLAUK，HALKETJM.Handbookofderivativesforchromatography［M］.2nded.JohnWiley&Sons，Chichester,1993.

［8］HANDK，ENGJ，ZHOUH，etal.Quantitativeprofilingofdifferentiationinducedmicrosomalproteinsusingisotopecodedaffinitytagsandmassspectrometry［J］.NatBiotechnol，2001,19:9469-9451.

［9］ZHANGR，SIOMACS，WANGS，etal.Fractionationofisotopicallylabeledpeptidesinquantitativeproteomics［J］.AnalChem，2001,73:5142-5149.

［10］MOUGOUSJD，LEAVELLMD，SENARATNERH，etal.Discoveryofsulfatedmetabolitesinmycobacteriawithageneticandmassspectrometricapproach［J］.ProcNatlAcadSciUSA，2002,99:17037-17042.

［11］TOMITAM，NISHIOKAT.Forefrontofmetabolomicsresearch［M］.Tokyo:SpringerVerlagTokyo，2003.

［12］TANAKAN,KOBAYASHIH,ISHIZUKAN，etal.Monolithicsilicacolumnsforhighefficiencychromatographicseparations［J］.JChromatogrA，2002，965:35-49.

［13］BAMBAT，FUKUSAKIE，NAKAZAWAY，etal.Rapidandhighresolutionanalysisofgeometricpolyprenolhomologuesbyconnectedoctadecylsilylatedmonolithicsilicacolumnsinhighperformanceliquidchromatography［J］.JSepSci，2004,27:293-296.

［14］WIENKOOPS，GLINSKIM，TANAKAN，etal.Linkingproteinfractionationwithmultidimensionalmonolithicreversedphasepeptidechromatography/massspectrometryenhancesproteinidentificationfromcomplexmixtureseveninthepresenceofabundantproteins［J］.RapidCommunMassSpectrom，2004，18:643-650.

［15］BAMBAT，FUKUSAKIE，NAKAZAWAY，etal.

Analysisoflongchainpolyprenolsusingsupercriticalfluidchromatographyandmatrixassistedlaserdesorptionionizationtimeofflightmassspectrometry［J］.JChromatogrA，2003，995:203-207.

［16］HALKETJM，PRZYBOROWSKAA，STEINSE，etal.Deconvolutiongaschromatography/massspectrometryofurinaryorganicacidspotentialforpatternrecognitionandautomatedidentificationofmetabolicdisorders［J］.RapidCommunMassSpectrom，1999,13:279-284.

［17］AHARONIA，RICDEVOSCH，VERHOEVENHA，etal.NontargetedmetabolomeanalysisbyuseofFouriertransformioncyclotronmassspectrometry［J］.Omics，2002，6:217-234.

［18］OTTKH，ARANIBARN，SINGHB，etal.Metabolomicclassifiespathwaysaffectedbybioactivecompouds.ArtificialneuralnetworkclassificationofNMRspectraofplantextracts［J］.Phytochemistry，2003，62:971-985.

［19］GRIFFINJL.Metabonomics:NMRspectroscopyand

patternrecognitionanalysisofbodyfluidsandtissuesforcharacterisationofxenobiotictoxicityanddiseasediagnosis［J］.CurrOpinChemBiol，2003，7:648-654.

［20］GIDMANAE，GOODACREBR，EMMETTCB，etal.Investigatingplantplantinterferencebymetabolicfingerprinting［J］.Phytochemistry，2003，63:705-710.

［21］JOHNSONHE，BROADHURSTD，GOODACRER，etal.Metabolic

fingerprintingofsaltstressedtomatoes［J］.Phytochemistry，2003，62:919-928.

［22］JONSSONP，GULLBERGJ，NORDSTROMA，etal.AstrategyforidentifyingdifferencesinlargeseriesofmetabolomicsamplesanalyzedbyGC/MS［J］.AnalChem，2004，76:1738-1745.

［23］HIRAIMY，YANOM，GOODENOWEDB,etal.IntegrationoftranscriptomicsandmetabolomicsforunderstandingofglobalresponsestonutritionalstressesinArabidopsisthaliana［J］.ProcNatlAcadSciUSA，2004，101:10205-10210.

［24］孙视,刘晚苟,潘福生，等.生态条件对银杏叶黄酮含量积累的影响［J］.植物资源与环境,1998,7(3):1-7.

［25］王昆,王颖,鲍永利，等.人参叶cDNA文库构建中的问题与对策［J］.人参研究，2005，17(4):2-4.

代谢范文篇4

随着人民生活水平的提高，犬已不再是单一作为看护、狩猎、侦察、畜牧等工作之用，越来越多的犬类，特别是小型犬，因其体型轻巧、性格温顺、聪明灵活，被城市以及近郊居民当作宠物饲养；但由于人们养犬往往缺乏一定的专业知识，在宠物犬的饲养和管理上经验不足，容易使它们患上各种疾病，给饲养者的精神和经济上带来不小的损失，营养代谢病是其中的一大类疾病。

营养代谢性疾病是营养紊乱和代谢紊乱疾病的总称，营养紊乱是因为动物所需的某些营养物质的量供给不足或缺乏，或因某些营养物质的过量而干扰了另一些营养物质的吸收和利用引起的疾病；而代谢紊乱是因体内一个或多个代谢过程异常改变导致内环境紊乱引起的疾病。原创：据南京市康乐宠物医院门诊部2006年2月、3月两个月的资料记载，曾接触到宠物犬产后瘫痪、睾丸萎缩、四肢无力站立、白内障、幼犬生长缓慢、急性胰腺炎等病例，经过询问主人发病犬的症状与临床检查，初步判定其为缺乏（或过量）某一种营养成分或微量元素而致，及时采取措施对症治疗，起到了明显的效果。

1宠物犬营养代谢性疾病发生的比例与种类

经过调查，发现动物医院宠物门诊平均每天有20条狗（包括复诊）前来就诊，除了常见的传染性疾病和内科病外，患营养代谢病的占15%。宠物犬的营养代谢性疾病主要有以下几种：1、碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢性疾病；2、维生素代谢性疾病；3、矿物质代谢性疾病。营养代谢性疾病一般有病程时间长、发病率高（特别是处于发育、妊娠、泌乳阶段）、临床症状多样化、具有某一特征性器官的病理变化等特点。下页表是南京市康乐宠物医院2006年2月、3月份宠物犬营养代谢病统计表。

宠物犬营养代谢病分类统计表单位:只

月龄

碳水化合物、脂肪、蛋白质代谢性疾病

维生素代谢性疾病

矿物质代谢性疾病

占总营养代谢病总数的百分比

1~6

公

2

1

4.23%

母

1

2

4.23%

总

1

4

1

8.45%

6~18

公

4

4

5

18.31%

母

3

5

4

16.90%

总

7

9

9

35.21%

18~42

公

1

1

2.82%

母

2

1

4

9.86%

总

3

1

5

12.68%

42~72

公

1

3

2

8.45%

母

1

1.41%

总

1

3

3

9.86%

72以上

公

4

2

6

16.90%

母

2

3

7

16.90%

总

6

5

13

33.80%

合计

公

10

11

15

50.70%

母

8

11

16

49.30%

总

18

22

31

100%

总数

71

1.1发病的年龄

由表可知，宠物犬的营养代谢性疾病主要发生在6~18月龄和6岁以上的狗，分别为35.21%和33.80%，这主要是因为6~18月龄的狗正处于生长发育的高峰阶段，对营养物质的要求相对比较高，也容易引起缺乏症；6岁以上的犬属于大龄犬，各器官的功能逐渐衰退，所吸收的营养物质不易被机体利用，因此也容易造成缺乏症；18~42月龄的犬发病多是由于某一营养物质、维生素或矿物质过量导致疾病。

1.2发病的种类

调查发现，在发病的宠物犬中，由矿物质缺乏引起的疾病占了相当的比重，为43.66%，这主要是因为宠物犬的食物结构相对单一造成的。患营养代谢病的犬大多由于主人饲养管理不当而造成，犬的主人有的对狗过分关心，吃的食物过于多而丰富，希望狗的营养更为全面，往往造成其体内脂肪大量聚集，引起一系列病变；而有的主人给狗的食物单一、量少，造成营养缺乏，引起疾病，后一种情况比较多，但前一种情况导致的疾病更为严重。

2宠物犬营养代谢性疾病典型病例

2.1产后缺钙

2月初，一4岁沙皮母犬前来就诊，该犬体温38.2℃，趴在地上，被毛散乱；主述20天前第二胎顺产一窝小狗，共四只，产后前4天有奶水，以后渐无，五天前母犬采食量减少，伴随四肢无力。初步诊断是由于产后缺钙引起的产后瘫痪，用10%的葡萄糖酸钙注射液静脉注射30毫升，并在食物中加入钙片（每天2.5克）和骨粉，连续用药五天，母犬能站立，食欲恢复正常，且重新泌乳。

宠物犬在妊娠时，消耗体内的大量营养物质，对钙的需要量尤其大，如果不注意钙的供给，机体就会动用体内储存的钙，导致妊娠母犬骨质出现软化，影响产后泌乳，如不能及时补充所需要的钙，则容易导致产后瘫痪。

2.2急性胰腺炎

3月初，一五月龄京巴犬前来就诊，该犬体温39℃，体重8斤，身躯肥胖，精神不振，不断用四肢趴地；主述该犬前一天呕吐不止，拉暗色稀粪，该犬一直在8层楼上，仅在房间内活动，吃的最多的食物食鸡、鸭肝和肥肉。根据症状，兽医师先给该犬作了犬细小病毒检测，结果为弱阳性，初诊为细小病毒感染导致急性胃肠炎。

根据病情，用犬细小病毒单克隆抗体和辅助药物治疗三天后，病情为见好转，犬有食欲单拉稀更为严重，在征得主人同意后对该犬进行安乐死。剖检发现该犬胃黏膜充血，胰腺组织糜烂、出血，腹腔中有大量腹水，胰腺周围、腹壁附着大量脂肪，采胰腺附近血液进行实验室检验，发现白细胞明显增多，确诊该犬是由于食用脂肪过多而引起得急性胰腺炎。

急性胰腺炎多发生于肥胖得犬，由于长期使用含高脂肪得食物，改变了胰腺细胞内酶得含量，使胰腺分泌旺盛；在治疗时，要禁食防止食物刺激胰腺分泌，同时注射葡糖糖以维持营养，补充维生素b1、维生素c维持体液平衡，并注射青霉素钠防止继发感染，辅以止痛针和地塞米松镇痛。

2.3白内障

2月底，一5岁松狮母犬前来就诊，该犬体温正常，角膜浑浊；主述其吃食比较挑剔，有时甚至不吃，早晚走路偶尔碰上障碍物。根据症状，初诊为早期白内障，需要动手术治疗，但主人希望保守治疗；我们考虑该犬是由于缺乏维生素而造成的，给其补充维生素a，同时辅助以葡萄糖补液，用药5天后，症状未有好转，后改用维生素b2，该犬有明显好转，连续用药两周（第一周颈部皮下注射、服用vb2药片，第二周服用药片），该犬角膜清晰，确定为维生素b2缺乏引起的疾病。

维生素b2又称核黄素，广泛存在于植物组织、多叶蔬菜、鱼、肉等食物中，它参与细胞呼吸、体内的氧化还原、组织代谢等过程，一般情况下犬不容易缺乏，但若犬厌食、挑食就容易发生此病，长期滥用抗菌药物也会造成vb2缺乏[2]。

3宠物犬营养代谢性疾病的防治措施

调查发现，宠物犬的营养代谢性疾病并未得到养犬者的广泛重视，结合宠物犬饲养管理的现状，提出以下几点防治措施。

3.1注意观察，及早防治

宠物犬的营养代谢性疾病发生缓慢，病程较长，且不容易发觉，有的甚至造成预后不良，这就要求我们在饲养宠物的时候注意细心观察，对宠物的基本情况如平均日采食量、排尿排粪情况、精神状态、体重、体温、心率（70~120次/分）、呼吸频率（10~30次/分）、体表感觉等有一个较为全面的了解，定期作好记录，这样有利于及早发现宠物犬的疾病，并且进行相应的治疗。宠物犬发生疾病的主要表现有：精神沉郁不愿活动，或嗜睡呆卧，不听主人使唤，食欲不振，面红耳烫，鼻部干热，打喷嚏，排便次数增多等。

3.2平衡营养，科学饲喂

随着生活水平的提高，宠物犬的“地位”也逐步提高，在饲养宠物犬时要作到“适可而止”，掌握其饮食规律，作到定时、定点、定量的原则。即每天在规定的时间在特定的地点给予维持需要食物的量、特定生理活动需要的量。成年宠物犬的维持营养需要蛋白质占干物质的20~30%，能量占55~60%，脂肪占5~10%，矿物质和维生素占3~5%，一般喂200~500g，还要保证宠物犬足够的饮水，每公斤体重100~150ml；特定生理活动时指宠物犬在剧烈运动、妊娠、泌乳、生病时所应添加的有利于其身体恢复正常状态所需的食物。宠物犬的食物一般要求丰富、切忌单一，宠物犬的日粮有肉类及副产品、谷物、矿物质和维生素的混合物，其比较喜欢的食物有玉米糊、肝脏、新鲜水果等，平均每天饲喂2~3次，应喂新鲜的熟食，并且在其饮食时注意观察，这样才能使宠物犬正常生长发育[1]。

3.3综合防疫，对症治疗

宠物犬出生以后，终生健康而不生病是不可能的，但可以采用合适的预防措施，尽量使其少患病，主要有传染病、寄生虫病、营养代谢病等。因此，饲养时一要施行严格的卫生制度，消除致病微生物，经常对犬的饮食器皿、休息场所、排泄地点和调教玩具等定期彻底消毒；二要作好防疫工作，一般有国产五联苗、进口六联苗两种，分别于4周龄、8周龄、10周龄免疫和以后每年一次免疫。在发现或确诊宠物犬缺乏某种营养物质、维生素或矿物质的时候，最普通的方法是喂药治疗，合理的喂药方法有拌食服药和口服灌药两种。在给宠物犬服药时要根据犬的身体、生理状态和药的形态选择合适的方法，在喂药的同时要注意人的安全和犬的安全。

代谢范文篇5

关键词：药用植物；代谢组学；功能基因组学

代谢组学是对生物体内代谢物进行大规模分析的一项技术［1］，它是系统生物学的重要组成部分（如图1所示），药用植物代谢组学主要研究外界因素变化对植物所造成的影响，如气候变化、营养胁迫、生物胁迫，以及基因的突变和重组等引起的微小变化，是物种表型分析最强有力的工具之一。在现代中药研究中，代谢组学在药物有效性和安全性、中药资源和质量控制研究等方面具有重要理论意义和应用价值。另外，在对模式植物突变体文库或转基因文库进行分析之前，代谢组学往往是首先考虑采用的研究方法之一。目前，国外已有成功利用代谢组学技术对拟南芥突变株进行大规模基因筛选的例子，这为与重要性状相关基因功能的阐明和选育可供商业化利用的转基因作物奠定了基础。

图1系统生物学研究的四个层次略

目前，还有许多经济作物的全基因组测序计划尚未完成，由于代谢组学研究并不要求对基因组信息的了解，所以在与这些作物有关的研究领域具有更大的利用价值，这也是其与转录组学和蛋白组学研究相比的优势之一。代谢组学研究涉及与生物技术、分析化学、有机化学、化学计量学和信息学相关的大量知识，Fiehn［2］对代谢组学有关的研究方向进行了分类（见表1）。

1代谢组学研究的技术步骤

代谢组学研究涉及的技术步骤主要包括植物栽培、样本制备、衍生化、分离纯化和数据分析5个方面（见图2）。

1.1植物栽培

对研究对象进行培育的目的是为了对样本的稳定性进行控制，相对于微生物和动物而言，植物的人工栽培需要考

表1代谢组学的分类及定义略

虑更多的问题，如中药材在不同年龄、不同发育阶段、不同部位以及光照、水肥、耕作等环境因素的微小差异都可引起生理状态的变化，而这些非可控及可控双重因素的影响很难进行精确的控制，从而影响药用植物代谢组研究的重复性。为了解决以上问题，推荐使用大容量的培养箱［3］，定时更换培养箱中栽培对象的位置，以及使用无土栽培技术等，FukusakiE［4］利用无土栽培系统将水和养分直接引入植物根部，并且对供给量进行精确地控制，大大提高了实验的重复性。

1.2样本制备

为了获得稳定的实验结果，样本制备需要考虑样本的生长、取样的时间和地点、取样量以及样本的处理方法等问题，并根据分析对象的分子结构、溶解性、极性等理化性质及其相对含量大小对提取和分离的方法进行选择，逐一优化试验方案。MaharjanRP等［5］用6种方法分别对大肠杆菌中代谢产物进行提取，发现用－40℃甲醇进行提取的效果最好。现阶段代谢组学的分析对象主要集中在亲水性小分子，尤其是初级代谢产物，气相色谱质谱联用(GCMS)和毛细管电泳质谱（CEMS）联用都是分析亲水小分子的重要技术。FiehnO等［6］使用GCMS对拟南芥叶片中的亲水小分子进行了分析，发现酒石酸半缩醛、柠苹酸、别苏氨酸、羟基乙酸等15种植物代谢物。

1.3衍生化处理

对目标代谢产物的衍生化处理取决于所使用的分析设备，GCMS系统只适合对挥发性成分进行分析，高效液相色谱法（HPLC）一般则使用紫外或荧光标记的方法对样本进行衍生处理，BlauK［7］对酯化、酰化、烷基化、硅烷化、硼烷化、环化和离子化等衍生方法进行了详细的说明。然而离子化抑制常使得质谱分析过程中目标代谢产物的离子化效率降低，这主要是由于分离过程中污染物与目标代谢物难以完全分离开所引起的，优化色谱分离时间可有效缓解离子化抑制，然而在实际操作中不可能对上百种代谢产物的分离时间进行优化，利用非放射性同位素稀释法进行相对定量可以很好的解决该问题。HanDK等［8］应用同位素编码的亲和标记（ICAT），根据经诱导分化的微粒蛋白及其同位素标记物的峰面积比，对该蛋白的相对含量进行分析。ZhangR等［9］发现同位素标记技术也可用于代谢组学的研究，但是却存在许多困难。活体的同位素标记方法对于同位素的洗脱是一种非常有潜力的技术，目前关于使用34s的研究已有报道［10］。

图2代谢组学研究技术步骤略

1.4分离和定量

分离是代谢组学研究中的重要步骤，与质谱联用的色谱和电泳分析技术都是使用紫外或电化学检测的方法进行定量，其对代谢组数据的分辨率与定量能力都有一定的影响。TomitaM等［11］总结了各种色谱分离法中经常遇到的技术问题，认为毛细管电泳和气相色谱法由于具有较高的分辨率，已成为代谢组学研究的常规技术手段之一，液相色谱因其适用范围广，应用也相当广泛。

TanakaN等［12］用高效液相色谱对样品进行分离，认为使用硅胶基质填充毛细管整体柱的高效液相色谱系统具有用量少、灵敏性高、低压降高速分离等优势；同时，TolstikovV等［13］也使用硅胶填充的毛细管液相色谱方法对聚戊烯醇类异构体进行了有效分离，获得了很好的分辨率。TanakaN等［14］发现二维毛细管液相色谱法的分辨率比传统的高效液相法高10倍。相对于其他色谱方法而言，超临界流体色谱（SFC）是分离疏水代谢物最具潜力的技术之一，特别适用于分离那些传统HPLC难以分析的疏水聚合物，BambaT等［15］通过SFC对聚戊烯醇进行分析，证明其具有较好的分离能力。针对质谱中存在的共洗脱现象，HalketJM等［16］发明了一种适用于GCMS的反褶积系统，对共洗脱的代谢产物进行分离与识别。AharoniA等［17］使用傅立叶变换离子回旋共振质谱（FTICRMS）对非目标代谢物进行分析，快速扫描植物突变样品，获得了一定量的代谢成分。

与分离一样，定量能力也是代谢组学研究中的重要因素，其取决于各分析系统的线性范围。傅立叶转换核磁共振（FTNMR)、傅立叶红外光谱（FTIR）以及近场红外光谱法（NIR）等技术由于敏感性低，重复性受共洗脱现象影响较小也被用于检测中。近年来，FTNMR技术常被用于植物代谢组的指纹图谱研究［18］，但由于NMR分析需要样品量较大，分析结果易受污染，GriffinJL［19］发现将统计模式识别与FTNMR相结合可以对代谢物进行全面分析。除FTNMR之外，FTIR通过对有机成分的结构进行常规光谱测定，也可适用于代谢组学的研究，特别是应用于构建代谢组学的指纹图谱。尽管它不能对代谢物进行全面分析，但对具有特定功能的组分却有很好的定量效果，对从工业及食品原材料中分离的代谢混合物也可以进行全面分析，目前，已有学者将其成功地应用于拟南芥［20］和番茄［21］代谢产物指纹图谱的研究中。

1.5数据转换

为阐明代谢物复杂的线性或非线性关系，需要进行多变量分析，将原始的色谱图数据转换为数字化的矩阵数据，通过对色谱峰鉴定和整合从而进行多变量分析。由于环境等因素的干扰，光谱数据需要通过适当的数据加工方法进行校正，包括：①降低噪声；②校正基线；③提高分辨率；④数据标准化。JonssonP等［22］报道了一种关于GCMS色谱图数据处理的方法，可以对大量代谢产物样品进行有效的识别。

2代谢组学中的数据分析方法

2.1主成分分析法（PCA）

主成分分析法，将实测的多个指标用少数几个潜在的相互独立的主成分指标线性组合来表示，反映原始测量指标的主要信息。使得分析与评价指标变量时能够找出主导因素，切断其他相关因素的干扰，作出更为准确的估量与评价。PCA数据矩阵通常来自于GCMS，LCMS或CEMS，因此将目标代谢产物作为自变量，而相应的代谢产物含量作为因变量，定义与最大特征值方向一致的特征向量为第一主成分，依此类推，PCA便能通过对几个主要成分的分析，从代谢组中识别出有效信息。主成分分析有助于简化分析和多维数据的可视化，但是该方法可能导致一部分有用信息的丢失。

2.2层次聚类分析法（HCA）

层次聚类分析法也常用于代谢组学的研究中，它是将n个样品分类，计算两两之间的距离，构成距离矩阵，合并距离最近的两类为一新类，计算新类与当前各类的距离。再合并、计算，直至只有一类为止。进行层次聚类前首先要计算相似度（similarity），然后使用最短距离法（NearestNeighbor）、最长距离法（FurthestNeighbor）、类间平均链锁法（BetweengroupsLinkage）或类内平均链锁法（WithingroupsLinkage）四种方法计算类与类之间的距离。该方法虽然精确，但计算机数据密集，对大量数据点进行分析时，更适合选用K均值聚类法(KMC)或批次自组织映射图法(BLSOM)，而HCA适合将数据转换为主成分后使用。2.3自组织映射图法(SOM)

神经网络中邻近的各个神经元通过侧向交互作用相互竞争，发展成检测不同信号的特殊检测器，这就是自组织特征映射的含义。其基本原理是将多维数据输入为几何学节点，相似的数据模式聚成节点，相隔较近的节点组成相邻的类，从而使多维的数据模式聚成二维节点的自组织映射图。除PCA和HCA外，SOM同样也可应用于包括基因组和转录组等组学研究中［23］。最初SOM计算时间长，依靠数据输入顺序决定聚类结果，近年来SOM逐渐发展成为不受数据录入顺序影响的批次自组织映射图法(BLSOM)。由于BLSOM可以对类进行调整，且有明确的分类标准，优化次序优于其他聚类法，已在基因组学和转录组学数据分析中得到广泛的应用。

2.4其他数据采矿方法

除PCA、HCA和SOM外，很多变量分析方法都可用于植物代谢组学的分析。软独立建模分类法(SIMCA)是利用主成分模型对未知样品进行分类和预测，适合对大量样本进行分析；近邻分类法(KNN)和K平均值聚类分析法(KMN)也可用于样品分类；主成分回归法(PCR)或偏最小二乘回归法(PLS)在某些情况下也可使用。然而到目前为止由于还没有建立一个标准的数据分析方法，代谢组学仍然是一门有待完善的学科。

3代谢组学在药用植物中的实践

植物药材来源于药用植物体，而药用植物体的形态建成是其体内一系列生理、生化代谢活动的结果。植物代谢活动分为初生代谢和次生代谢，初生代谢在植物生命过程中始终都在发生，其通过光合作用、柠檬酸循环等途径，为次生代谢的发生提供能量和一些小分子化合物原料。次生代谢往往发生在植物生命过程中的某一阶段，其主要生物合成途径有莽草酸途径、多酮途径和甲瓦龙酸途径等。植物药材含有的生物碱、胺类、萜类、黄酮类、醌类、皂苷、强心苷等活性物质的绝大多数属于次生代谢产物，因此探讨次生代谢产物在药用植物体内的合成积累机制及其影响因素，对于提高活性物质含量、保证药材质量、稳定临床疗效等具有重要意义。孙视等［24］通过对银杏叶中黄酮类成分积累规律的研究，提出了选择具有一定环境压力的次适宜生态环境解决药用植物栽培中生长和次生产物积累的矛盾。王昆等［25］以人参叶组织为材料,总结了构建人参叶cDNA文库过程中存在的一些关键问题和应采取的对策,为今后关于人参有效成分如人参皂苷的生物合成途径及其调控的基础研究提供技术参考和理论指导。最近，美国加利福尼亚大学伯克利分校的Keasling等［26］采用一系列的转基因调控方法，通过基因工程酵母合成了青蒿素的前体物质——青蒿酸，其产量超过100mg/L，为有效降低抗疟药物的成本提供了机遇。经过长期的研究积累，人们对代谢途径的主干部分（为次生代谢提供底物的初生代谢途径）已经基本了解，例如酚类的莽草酸途径，萜类的异戊二烯二磷酸(IPP)途径等。被子植物中一些相对保守的次生代谢途径也得到了很好的研究，如黄酮类、木质素的生物合成与调控。然而，对次生代谢最丰富最神奇的部分——特定产物合成与积累的过程，还所知甚少［27］。

4展望

近年来，代谢组学正日益成为研究的热点，越来越多的人已加入到代谢组学的研究中。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。它将不仅能对单个代谢物进行全方面的分析，更能寻找其代谢过程中的关键基因、通过代谢指纹分析对药用植物进行快速分类、进一步研究药用植物有效成分代谢途径以及环境因子对植物代谢和品质的影响与调控机制。

然而依据传统中医药学和系统生物学的指导思想，目前急待解决的是中药种质资源的代谢组学研究和中药体内作用的代谢组学研究。同时，代谢组学在分析平台技术、方法学手段和应用策略等方面相对于其他组学技术还需要进一步发展和完善，还需要其他学科的配合和介入。相信随着更有力的成分分析设备的使用及代谢组数据库的建立，药用植物代谢组学将对中医药学产生深远的影响。

【参考文献】

［1］WECKWERTHW.Metabolomicsinsystemsbiology［J］.AnnuRevPlantBiol，2003，54:669-689.

［2］FIEHNO.Metabolomics—thelinkbetweengenotypesandphenotypes［J］.PlantMolBiol，2002，48:155-171.

［3］TRETHEWEYRN.Metaboliteprofilingasanaidtometabolicengineeringinplants［J］.CurrOpinPlantBiol，2004，7:196-201.

［4］FUKUSAKIE，IKEDAT，SUZUMURAD，etal.Afaciletransformationofarabidopsisthalianausingceramicsupportedpropagationsystem［J］.JBiosciBioeng，2003，96:503-505.

［5］MAHARJANRP，FERENCIT.Globalmetaboliteanalysis:theinfluenceofextractionmethodologyonmetabolomeprofilesofEscherichiacoli［J］.AnalBiochem，2003，313:145-154.

［6］FIEHNO，KOPKAJ，TRETHEWEYRN，etal.Identificationofuncommonplantmetabolitesbasedoncalculationofelementalcompositionsusinggaschromatographyandquadrupolemassspectrometry［J］.AnalChe，2000，72:3573-3580.

［7］BLAUK，HALKETJM.Handbookofderivativesforchromatography［M］.2nded.JohnWiley&Sons，Chichester,1993.

［8］HANDK，ENGJ，ZHOUH，etal.Quantitativeprofilingofdifferentiationinducedmicrosomalproteinsusingisotopecodedaffinitytagsandmassspectrometry［J］.NatBiotechnol，2001,19:9469-9451.

［9］ZHANGR，SIOMACS，WANGS，etal.Fractionationofisotopicallylabeledpeptidesinquantitativeproteomics［J］.AnalChem，2001,73:5142-5149.

［10］MOUGOUSJD，LEAVELLMD，SENARATNERH，etal.Discoveryofsulfatedmetabolitesinmycobacteriawithageneticandmassspectrometricapproach［J］.ProcNatlAcadSciUSA，2002,99:17037-17042.

［11］TOMITAM，NISHIOKAT.Forefrontofmetabolomicsresearch［M］.Tokyo:SpringerVerlagTokyo，2003.

［12］TANAKAN,KOBAYASHIH,ISHIZUKAN，etal.Monolithicsilicacolumnsforhighefficiencychromatographicseparations［J］.JChromatogrA，2002，965:35-49.

［13］BAMBAT，FUKUSAKIE，NAKAZAWAY，etal.Rapidandhighresolutionanalysisofgeometricpolyprenolhomologuesbyconnectedoctadecylsilylatedmonolithicsilicacolumnsinhighperformanceliquidchromatography［J］.JSepSci，2004,27:293-296.

［14］WIENKOOPS，GLINSKIM，TANAKAN，etal.Linkingproteinfractionationwithmultidimensionalmonolithicreversedphasepeptidechromatography/massspectrometryenhancesproteinidentificationfromcomplexmixtureseveninthepresenceofabundantproteins［J］.RapidCommunMassSpectrom，2004，18:643-650.

［15］BAMBAT，FUKUSAKIE，NAKAZAWAY，etal.

Analysisoflongchainpolyprenolsusingsupercriticalfluidchromatographyandmatrixassistedlaserdesorptionionizationtimeofflightmassspectrometry［J］.JChromatogrA，2003，995:203-207.

［16］HALKETJM，PRZYBOROWSKAA，STEINSE，etal.Deconvolutiongaschromatography/massspectrometryofurinaryorganicacidspotentialforpatternrecognitionandautomatedidentificationofmetabolicdisorders［J］.RapidCommunMassSpectrom，1999,13:279-284.

［17］AHARONIA，RICDEVOSCH，VERHOEVENHA，etal.NontargetedmetabolomeanalysisbyuseofFouriertransformioncyclotronmassspectrometry［J］.Omics，2002，6:217-234.

［18］OTTKH，ARANIBARN，SINGHB，etal.Metabolomicclassifiespathwaysaffectedbybioactivecompouds.ArtificialneuralnetworkclassificationofNMRspectraofplantextracts［J］.Phytochemistry，2003，62:971-985.

［19］GRIFFINJL.Metabonomics:NMRspectroscopyand

patternrecognitionanalysisofbodyfluidsandtissuesforcharacterisationofxenobiotictoxicityanddiseasediagnosis［J］.CurrOpinChemBiol，2003，7:648-654.

［20］GIDMANAE，GOODACREBR，EMMETTCB，etal.Investigatingplantplantinterferencebymetabolicfingerprinting［J］.Phytochemistry，2003，63:705-710.

［21］JOHNSONHE，BROADHURSTD，GOODACRER，etal.Metabolic

fingerprintingofsaltstressedtomatoes［J］.Phytochemistry，2003，62:919-928.

［22］JONSSONP，GULLBERGJ，NORDSTROMA，etal.AstrategyforidentifyingdifferencesinlargeseriesofmetabolomicsamplesanalyzedbyGC/MS［J］.AnalChem，2004，76:1738-1745.

［23］HIRAIMY，YANOM，GOODENOWEDB,etal.IntegrationoftranscriptomicsandmetabolomicsforunderstandingofglobalresponsestonutritionalstressesinArabidopsisthaliana［J］.ProcNatlAcadSciUSA，2004，101:10205-10210.

［24］孙视,刘晚苟,潘福生，等.生态条件对银杏叶黄酮含量积累的影响［J］.植物资源与环境,1998,7(3):1-7.

［25］王昆,王颖,鲍永利，等.人参叶cDNA文库构建中的问题与对策［J］.人参研究，2005，17(4):2-4.

代谢范文篇6

【关键词】代谢综合征；病机；中医

Abstract：Reviewtheliterature,weanalysisthemetabolicsyndrome(MS)pathogenesisofChineseandWesternMedicinefeatures,andexplorerelationshipsandpathogenesisofthespleen,liverandRenalatthedifferentstagesofMS:spleendeficiencyinthekidneydampness,heatofLiverdepression,phlegmhindrancewastingdisease,toAnalysisthemetabolicsyndrome''''sdynamicevolutionoftheoverallrelevanceinherent.Wecandrawtheresultthatitisthekeytopreventtimelyprocessingoffatmetabolismdisorderofmetabolicsyndrome.AnditprovidesabasistheoreticalguidingforclinicaltreatmentofmetabolicsyndromewiththeChineseandWesternmedicine

Keywords：metabolicsyndrome;Pathogenesis;TCM

代谢综合征（MetabolicSyndrome，MS）是多种代谢异常成分聚集于同一体，并主要以心血管疾病为临床终点的病理状态。其病理非常复杂，病程较长；胰岛素抵抗是其核心特征。腹型肥胖是公认的高危因素，脂肪代谢障碍在发病中起到关键作用，其中游离脂肪酸（freefattyacid，FFA）的异位（胰岛β细胞、肝细胞、肌肉等）沉淀对非脂肪细胞产生毒性作用，是导致相关细胞对葡萄糖的摄取和利用障碍、降低清除胰岛素及胰岛素抵抗的病理现象的根本原因［1］。因此，调节脂肪代谢紊乱是防治MS的首选有效措施之一。目前认为MS是个渐进的过程，初期多以血脂紊乱为主，渐见糖耐量低减，其后出现糖尿病。具体可涉及血脂紊乱、脂肪肝、糖尿病、高血压病以及糖尿病后期的各种并发症如心肌梗塞、脑梗塞、糖尿病性肾病、周围神经炎、骨质疏松等。现代中西医结合研究表明MS病机可历经脾虚湿盛、肝郁化热、痰瘀互阻、虚损变症,而痰湿可贯穿于MS的整个病理过程。现仅从中医理论探讨其病机，对该病症的防治提供参考。

1代谢综合征的病因病机概述

MS因其是个综合征，对病因目前并无统一的认识，但倾向于脂肪代谢紊乱，于现代检测手段可见血脂偏离正常范围，多见于体型肥胖之人。中医并无MS，对于脂肪代谢紊乱中医多责之于脾虚痰湿。内因脾胃虚弱，运化失职；外因多为嗜食肥甘厚味，二者互为因果，致使运化失常，影响水谷精微的代谢，导致痰湿瘀浊内生，脂质沉积。中医认为MS的病因脾胃虚弱是其本，痰湿内盛为其标。在其发病过程中病理产物痰湿又与脾（胃）、肝、肾三脏功能失调密切相关，早期病在中焦脾虚痰湿不化，多为糖耐量减低之阶段或未患糖尿病；随之发展，波及肝脏，肝郁夹痰湿，可变生为热，又可致瘀导致脂肪肝、胸痹、糖尿病等；肝气不畅又可困阻脾阳，久之可耗气伤阳，并波及下焦肾脏，而化热又可伤及阴液，终致阳阴互损而致脏器虚损。

2代谢综合征初期：关键在脾

脾主运化，为生痰之源，脾虚易致痰湿。痰浊为人体代谢障碍的病理产物，故代谢综合征其标在痰浊，其本在脾虚。MS血脂紊乱期多以脾虚痰湿型为主，以后痰浊阻郁，郁久化热，热灼阴伤，阴虚燥热形成消渴。如《素问·奇病论》曰：“此肥美之所发也，此人必数食肥美而多肥也，肥者令人内热，甘者令人中满，故其气上溢，转为消渴。”阴虚燥热或损及肝，致阳亢风动，挟痰上扰清窍，形成眩晕；或痰浊阻络而致气滞血行不畅，痰瘀互结，出现胸痹等血瘀症状。另一面，脾虚痰湿困阻脾阳，日久损伤脾阳，导致痰湿无以温化，痰湿反而又伤阳气，形成恶性循环，导致MS的难以控制。显然脾虚痰湿始终贯穿于MS全过程。对于脾胃、饮食与痰湿的关系，正如张仲景《金匮要略》曰：“内湿，多因久病脾虚或饮食不节、贪食生冷、嗜饮酒类损伤脾气，以致脾阳不振,运化失司，气化不利。”李东垣《脾胃论》谓：“油腻厚味，滋生痰涎”。中西医结合研究发现2型糖尿病患者的痰湿证型可见于2型糖尿病整个病程中并见血脂、血液流变学等指标的异常［2］，而从健脾燥湿化痰治疗糖尿病取得良好疗效的现代研究［3，4］等反证了传统糖尿病阴虚燥热的局限性。中西医结合研究表明，改善和控制饮食生活习惯，可以改善血脂的状况。也验证了饮食痰湿与脾胃的关系，因此，脾虚湿盛作为MS基本病理，与血脂紊乱密切关联。

3代谢综合征转变期：关键在肝

《灵枢·本脏》指出：“肝脆则善病消瘅易伤”，认识到肝与消渴的关系，肝作为MS发展转变的枢纽，可使化热伤阴或致寒化伤阳。肝之疏泄调畅气机，使脾之运化升降出入正常，各脏腑平衡协调，水谷津液在体内输布排泄正常运行，使痰湿无以聚集。正如《血证论·脏腑病机论》曰：“木之性主于疏泄，食气入胃，全赖肝木之气以疏泄之，而水谷乃化”。若肝之疏泄失职，胆汁无以正常化生，脾运无以正常升清，则饮食不化，代谢减弱，津液输布不畅聚浊酿痰，生成脂膏，其痰湿，从阴土寒化为害，损伤脾肾之阳，并困阻脾（肾）阳而见肥胖，疲乏无力，纳呆，腰酸腿软，阳痿，阴寒等。若湿蕴日久，从燥土热化为害，可郁结化热成毒，变生肝胃郁热，以及肠热而见口臭，消谷善饥，肢重，困楚怠惰，口渴喜饮等。或肝郁脾虚，痰浊内盛，浸淫脉道，血行不畅而成瘀，气滞血瘀，痰瘀互结而见胸胁苦满，胃脘痞满，月经不调，闭经，失眠多梦等，甚至变生胸痹，中风等证。而气机紊乱，又进一步加重肝脾功能异常及各脏腑间的功能失常，变生他症。由是可见，脾失健运、肝失疏泄、痰瘀互结、热毒内生在MS是一个相互影响、相互加剧的病理过程，最终导致MS中各种临床症状的发生。

另外，人的精神意识活动，气血的运行，饮食的消化、吸收，糟粕的排泄，津液的宣发、输布和排泄，均赖肝之疏泄来调理。肝之疏泄功能可调节人的情志活动。若长期过度的情志刺激，导致肝气郁结，郁而化火，消灼津液，也可引发消渴。正如《灵枢·五变篇》云：“…怒则气上，胸中蓄积，血气逆流，…转而为热，热者消肌肤，故为消瘅”。《临证指南医案·三消》亦云：“心境愁郁，内火自燃，乃消症大病。”说明肝郁在MS消渴证发病机制中的作用。现代医学研究发现体力活动少、精神压力大或抑郁症的人群中容易患MS，也说明了MS与肝失疏泄、情志抑郁密切相关的病机特点。张世筠等［5］发现糖尿病患者的肝火上炎、肝血亏虚、肝肾阴虚、肝阳化风、血虚生风、肝肾阳虚积分以及肝证总积分高于非糖尿病人。临床治验［6，7］说明肝在MS发病时占重要的地位。现代医学已有大量实验证实，胆固醇、脂蛋白、甘油三酯主要由肝脏参与合成和代谢，而肝脏为脂质代谢失调时异位沉着的重要靶器官，脂肪肝可为胰岛素抵抗之因。肝脏的内分泌功能参与体内脂质代谢功能，且脂肪肝的严重度与内脏的脂肪堆积和胰岛素抵抗呈正相关性［8］。中西医结合研究的结果说明MS中脂肪代谢紊乱与肝脏功能密切相关，也说明中医从肝论治MS的正确性。

4代谢综合征之虚损变症期：关键在肾

MS的主要临床特征即中心型肥胖、血脂异常、糖尿病、高血压病，均可归于中医的痰浊、湿阻、血瘀的范畴，尤其在糖尿病晚期阶段，其虚损变症最多（诸如中风、厥证、关格、真心痛等），最能体现出肾虚的本质。正如《石室秘录》曰：“消渴一证，虽分上、中、下，但肾虚以致渴则无不同也。”张景岳也言“若由真水不足，则系属阴虚，无论上、中、下三消，宜急治肾，必使肾气渐充，精力渐复，则病自愈。”从MS临床特征的痰湿病因来看，肾虚也充当及其重要的角色，如《景岳全书》曰：“盖痰即水也，其本在肾，其标在脾。”“脾主湿，湿动则为痰；肾主水，水泛亦为痰，故痰之化，无不在脾，痰之本，无不在肾”可见，脾肾两虚、痰湿内停是MS的相互关联的根本原因，可贯穿于整个疾病阶段。而肾虚在MS虚损变症阶段更是治疗时不可忽视的原因。现代研究表明肾本质涉及下丘脑－垂体－甲状腺（性腺、肾上腺皮质）轴，关系到全身内分泌和免疫功能状态，如糖尿病患者常出现“低T3，T4综合征”；男性2型糖尿病患者血浆E2,E2/T较正常人显著升高，T显著下降［9］；老年2型糖尿病患者中性粒细胞的吞噬和杀菌率以及T淋巴细胞明显低于老年常见的慢性支气管炎患者，表明肾虚非特异性免疫和细胞免疫水平低下的状态［10］，因此临床糖尿病患者表现为肺系感染、泌尿系感染、皮肤感染的机会比正常人高。而中医临床从肾论治糖尿病取效［11，12］也证明MS的肾虚本质。

因此，对于内藏元阴元阳之肾，具有维持和调节人体各脏器的基本代谢的功能有着不可忽视的作用。肾藏精，一方面助脾化生精微，另一方面精血互生涵养肝阳，助肝以调达肝气。若肾气不足，则温化失职，无力助脾化生精微，加之饮食过量，嗜食肥甘厚味，又加重脾肾功能失调，湿聚脂积，气血瘀阻。若气虚及阳，损及脾阳，脾失运化，则水湿停聚，变生痰饮。并且肾主水，饮食物代谢之水液在肾阳的蒸腾气化下，升清降浊，膀胱开合有度，使尿液的生成和排泄正常。如肾之元阴元阳受损则各脏器组织温煦功能下降，变生痰饮水湿，积聚泛溢肌肤体表。其肾精不足，则五脏失养，而饮食不节、外邪入侵、情志失调等因素的作用下更易发为代谢综合征的虚损变症。故调补肾阴肾阳对于MS虚损变症期防治并发症具有重要的意义。

5小结

纵观MS的发展，可以发现，痰湿是该病的致病因素又是其病理产物，为其核心病理因素。其根源不外脾肾两端，其发病、变动关乎肝，突破了传统对MS中消渴病从“肺胃肾”“阴虚燥热”论治的认识局限。因此，临床治疗应该从疾病的系统的动态的角度出发，权衡虚实两方面症候的多寡，虚多时分辨健脾或益肾，兼以调肝活血化痰通络；在痰瘀等实象显著时则以涤痰化瘀为主兼以调节脏腑功能扶助正气。总之，结合现代医学技术的研究成果，应运用传统的辨证理论，系统动态地把握MS的发展进程，而防治MS的关键是应树立未病先防、及时处理脂肪代谢紊乱的临床意识。

【参考文献】

［1］迟家敏.代谢综合征与血脂代谢异常［J］.中华老年医学杂志,2006,25（7）:553.

［2］盛梅笑,郭惠芳.糖尿病与痰湿关系的临床观察［J］.南京中医药大学学报,1996,12（1）:12.

［3］林绍志,刘炳国,魏守宽.糖尿病从痰湿论治——附35例Ⅱ型糖尿病病例分析［J］.上海中医药杂志,1999,2:8.

［4］方文佳.运脾燥湿化痰法治疗Ⅱ型糖尿病30例［J］.陕西中医,2002,23(9):775.

［5］张世筠,杜宝俊,周群清,等.中医肝证与糖尿病患病关系的研究［J］.中国中医药信息杂志,2003,7(10):90.

［6］倪海祥,刘刚,罗苏生,等.从肝论治2型糖尿病的临床研究［J］.中国中西医结合杂志,2000,20(8):577.

［7］朱永娟.从肝论治Ⅱ型糖尿病100例临床观察［J］.上海中医药杂志,1999,7:19.

［8］EguchiY.,EguchiT.,MizutaT.,等.内脏脂肪堆积与胰岛素抵抗是非酒精性脂肪性肝病的重要发病因素［J］.世界核心医学期刊文摘·胃肠病学分册,2006,11:41.

［9］邝安埅.男性Ⅱ型糖尿病中医辨证论治与血浆性激素关系的初步观察［J］.中西医结合杂志,1988,2:79.

［10］王展.老年糖尿病患者免疫功能分析［J］.上海免疫学杂志,1995,6:372.

代谢范文篇7

一、关于代谢综合征的定义和诊断标准

Reaven在提出代谢综合征(X综合征)之前，即有死亡四重奏的名称，即肥胖、高血压、高血糖与高血脂构成对心血管的威胁，以后DeFronzo提出胰岛素抵抗综合征，之后将代谢综合征与胰岛素抵抗综合征两者等同起来。近年，Reaven认为代谢综合征的基础是胰岛素抵抗与高胰岛素血症，胰岛素抵抗综合征所包含的内容更广泛，它还包括脂肪肝、睡眠呼吸暂停、多囊卵巢综合征及某些恶性肿瘤的发生等，故认为两种综合征不完全相同，代谢综合征的提出比较切合实际。

国际上对代谢综合征的定义和诊断标准尚未统一，WHO的诊断标准强调将胰岛素抵抗作为基本要求并列入微量白蛋白尿测定，这显然不适用于群体筛查和流行病学调查工作。美国胆固醇教育计划(ATPⅢ)则规定，腹型肥胖、高血压、血甘油三酯升高、高密度脂蛋白胆固醇降低和空腹血糖受损5项指标中只要≥3项即可诊断为代谢综合征，不必测定胰岛素水平和微量白蛋白尿，更适合于群体筛查和临床应用。代谢综合征发病率随年龄增长、体重增加、运动过少、食用碳水化合物过多及吸烟而增加。美国人肥胖超重率高，腹围普遍较大，代谢综合征患病率可高达24％。中华医学会糖尿病学分会(CDS)采用WHO的标准，并根据中国当前实际情况合理吸收两者的长处，做了两点修改：一是肥胖定为体重指数≥28kg／m和(或)腰围男性≥85cm，女性≥80cm；二是胰岛素抵抗(HOMA胰岛素抵抗指数)以上1／4位点为切割点，但不作为代谢综合征的基本判定指标，例如在经济条件差的地区，已明确为糖尿病者可省略胰岛素测定。由于所采用的诊断指标不一，包括数值上的差异，各地区代谢综合征患病率相差较大。

二、代谢综合征与2型糖尿病和心血管疾病

代谢综合征代表着一系列心血管疾病危险因子的集聚状态，它还包括糖尿病前期的糖调节受损和糖耐量减退。超重、肥胖、血脂异常相当常见，高血压又常见于肥胖，因而血管病变相当多见。尤其大血管病变以动脉粥样硬化为突出的病理变化，导致心脑血管疾病和事件。动脉粥样硬化早在糖尿病前期、有胰岛素抵抗和高胰岛素血症时已发生并有所发展，在多种心血管危险因素的作用下，首先有血管内皮细胞损害和功能异常，内皮细胞可产生一些生物活性物质，如NO、活性氧簇物质(超氧阴离子)、前列腺素，内皮素和血管紧张素Ⅱ以及趋化因子、黏附因子，使单核细胞、淋巴细胞等白细胞黏附并游走到内皮下间隙，富含胆固醇的脂蛋白进入内膜，而这些脂蛋白经氧化和糖化后可为单核．巨噬细胞所摄取并转变为泡沫细胞。血管平滑肌细胞在炎症因子和生长因子作用下，可刺激血管平滑肌细胞迁移到内膜并增生和分化，使平滑肌细胞从收缩表型转变为分泌表型，形成脂肪条纹、脂肪纤维斑和粥样斑块。动脉粥样斑块不稳定(斑块破裂)，最终可导致血栓形成而阻塞血管腔或血栓脱落致血管远端堵塞而发生相应部位的梗死。代谢综合征可有胰岛素抵抗、游离脂肪酸、TNF、IL-6、C反应蛋白、瘦素、抵抗素增加而脂联素减少等多因素和多种细胞的相互作用，导致心脑血管和颈动脉、下肢动脉的复杂病变。

防止动脉粥样硬化，必须尽可能清除或缓和各种心血管危险因素，保持健康的内皮功能和完整的内皮细胞。研究证明，早期筛查和识别代谢综合征，积极防治代谢综合征，清除并缓解胰岛素抵抗和高胰岛素血症，使胰岛素能正常地发挥其对糖、脂质和蛋白质代谢，可促进离子和氨基酸的正常转运、一氧化氮合酶和NO正常合成并发挥作用，使细胞生长周期以及增生和分化正常进行，血管舒张功能和血流量得到保障。反之，在异常状态下，胰岛素抵抗持久存在，高血糖刺激胰岛B细胞代偿性分泌过多胰岛素而致高胰岛素血症，高胰岛素刺激细胞丝裂原作用增强，如Shc磷酸化、Ras、Raf、MEK、MAPK活化增强，在血小板源生长因子作用下，血管平滑肌细胞增生并迁移至血管内膜，改变其表型，具有吞噬胆固醇和分泌细胞外基质和胶原作用，一些特殊酶活性增强，可使Ras和Rho蛋白质结构改变，促成动脉粥样硬化。高胰岛素血症还可增加血管紧张素Ⅱ并激活核因子KB，促进炎症的发生和发展。诚然防治胰岛素抵抗，也应保护胰岛13细胞功能，防止B细胞过早、过快衰竭。

三、合理干预可减少发病

代谢综合征的防治已是当务之急，它似乎在无影无踪地侵害我们的肌体，防治应重视其发病机制和病理生理基础，虽然发病与遗传背景有关，有节俭基因和多基因的协同作用，但要改变基因使其按需表达实非易事，当前尚不可能达到，故防治着重于改变环境因素。实事求是，并着重于非药物防治，采取科学合理的生活方式，诸如提倡健康的饮食习惯，以粗粮素食为主，减少大量油腻荤食、切忌狂饮暴食、戒烟限酒；经常性体力活动对健康有益，增加体力运动，鼓励健步快行、慢跑，维持肌力和关节灵活性，增强体魄，应付额外体力需要，有益于保护心血管系统，更好地控制高血压，减低冠心病和脑卒中的风险；运动可提高胰岛素敏感性，降低血浆胰岛素水平，减轻胰岛B细胞负担，改善血糖调控，增加高密度脂蛋白胆固醇水平，降低甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平，防止动脉粥样硬化的加速发展。改变生活方式，增加运动是为了控制体重，减少超重和肥胖所带来的各种相关疾病和病态(包括心理障碍)。我国大庆糖尿病防治研究证明，饮食控制、增加运动或两者结合可防止糖耐量减退患者转变为2型糖尿病，该研究深受国际关注。美国糖尿病防治计划研究和芬兰糖尿病预防研究均证实，饮食控制、增加运动、减轻体重可以防止糖尿病。

代谢范文篇8

【关键词】脓毒症生物喋呤铁代谢

脓毒症及常常并发的多器官功能不全综合征(MODS)是内、外科危重病人死亡的重要原因之一［1］，而生物喋呤（BH4）是脓毒症主要的指标。本研究利用脓毒症大鼠模型，在不同时相观察不同组织中生物喋呤与铁代谢的指标，籍以为MODS的防治寻求可能的途径。

1材料和方法

1.1动物分组雄性Wister大鼠24只,体重220～300g,实验动物动物饲养1周以上,实验前夜禁食,自由饮水。采用盲肠结扎穿孔(CLP)致脓毒症模型:2%戊巴比妥钠(80mg/kg体重)腹腔麻醉后固定、铺无菌洞巾,沿腹正中线作2cm切口,暴露盲肠,丝线结扎盲肠根部,避免肠梗阻,用18号针穿通盲肠3次,并留置1条宽2mm、两头贯通盲肠的橡皮片以防止针孔闭合。其后,将盲肠放回腹腔,逐层缝合腹部切口。动物皮下注射林格氏液抗休克。动物随机分为以下两组:(1)正常对照(n=6):麻醉后活杀,留取肝、肺、肾组织标本待测;(2)脓毒症组(n=18):行CLP后,分别于2、8、16h活杀,留取肝、肺、肾组织标本待测。

1.2观察指标和方法

1.2.1组织BH4含量测定：采用反相高效液相分析法[2]

1.2.2组织中铁含量测定:采用南京建成生物工程研究所研制的分光光度法铁测定试剂盒

1.3统计学处理各指标以㏑X±S表示，实验资料应用SAS统计软件包来进行处理,包括T检验方差及相关分析

2结果

2.1组织生物喋呤含量变化

正常对照组大鼠肝、肺、肾组织均有一定量的BH4，脓毒症大鼠各组织中BH4含量于2h即显著增多，于8h达高峰。

2.2组织中铁含量测定

各组织中铁含量显示，除肺组织2h显著增高外，其他指标均没有显著性差别。

3讨论

本研究显示，正常大鼠肝、肺、肾组织中均可产生少量BH4，其中以肝脏含量最为丰富，这可能与BH4调节生理条件下一氧化氮生成，维持正常血管张力有关［3］，CLP后，动物肝、肺、肾组织逐渐升高，8h升至高峰，表明生物喋呤与严重腹腔感染所致脓毒症的病理过程密切相关，它在介导多器官功能不全综合征发病中具有一定的意义［4］。而大鼠肝、肺、肾组织中，铁含量的指标测定变化几乎没有显著性差别，脓毒症与铁代谢的相关性有待于进一步的研究。

参考文献

[1]姚咏明，盛志勇.重视金黄色葡萄球菌脓毒症的研究[J].中华烧伤杂志，2000，16:75-77.2.

[2]Fukushimat,Nixonjc.Analysisofreducedformofbiopterininbio.Logicaltissuesandfluids.Analbiochem,1980,102:176-188.

代谢范文篇9

【关键词】药用植物;代谢组学;功能基因组学

代谢组学是对生物体内代谢物进行大规模分析的一项技术[1],它是系统生物学的重要组成部分(如图1所示),药用植物代谢组学主要研究外界因素变化对植物所造成的影响,如气候变化、营养胁迫、生物胁迫,以及基因的突变和重组等引起的微小变化,是物种表型分析最强有力的工具之一。在现代中药研究中,代谢组学在药物有效性和安全性、中药资源和质量控制研究等方面具有重要理论意义和应用价值。另外,在对模式植物突变体文库或转基因文库进行分析之前,代谢组学往往是首先考虑采用的研究方法之一。目前,国外已有成功利用代谢组学技术对拟南芥突变株进行大规模基因筛选的例子,这为与重要性状相关基因功能的阐明和选育可供商业化利用的转基因作物奠定了基础。

图1系统生物学研究的四个层次略

目前,还有许多经济作物的全基因组测序计划尚未完成,由于代谢组学研究并不要求对基因组信息的了解,所以在与这些作物有关的研究领域具有更大的利用价值,这也是其与转录组学和蛋白组学研究相比的优势之一。代谢组学研究涉及与生物技术、分析化学、有机化学、化学计量学和信息学相关的大量知识,Fiehn[2]对代谢组学有关的研究方向进行了分类(见表1)。

1代谢组学研究的技术步骤

代谢组学研究涉及的技术步骤主要包括植物栽培、样本制备、衍生化、分离纯化和数据分析5个方面(见图2)。

1.1植物栽培

对研究对象进行培育的目的是为了对样本的稳定性进行控制,相对于微生物和动物而言,植物的人工栽培需要考

表1代谢组学的分类及定义略

虑更多的问题,如中药材在不同年龄、不同发育阶段、不同部位以及光照、水肥、耕作等环境因素的微小差异都可引起生理状态的变化,而这些非可控及可控双重因素的影响很难进行精确的控制,从而影响药用植物代谢组研究的重复性。为了解决以上问题,推荐使用大容量的培养箱[3],定时更换培养箱中栽培对象的位置,以及使用无土栽培技术等,FukusakiE[4]利用无土栽培系统将水和养分直接引入植物根部,并且对供给量进行精确地控制,大大提高了实验的重复性。

1.2样本制备

为了获得稳定的实验结果,样本制备需要考虑样本的生长、取样的时间和地点、取样量以及样本的处理方法等问题,并根据分析对象的分子结构、溶解性、极性等理化性质及其相对含量大小对提取和分离的方法进行选择,逐一优化试验方案。MaharjanRP等[5]用6种方法分别对大肠杆菌中代谢产物进行提取,发现用-40℃甲醇进行提取的效果最好。现阶段代谢组学的分析对象主要集中在亲水性小分子,尤其是初级代谢产物,气相色谱质谱联用(GCMS)和毛细管电泳质谱(CEMS)联用都是分析亲水小分子的重要技术。FiehnO等[6]使用GCMS对拟南芥叶片中的亲水小分子进行了分析,发现酒石酸半缩醛、柠苹酸、别苏氨酸、羟基乙酸等15种植物代谢物。

1.3衍生化处理

对目标代谢产物的衍生化处理取决于所使用的分析设备,GCMS系统只适合对挥发性成分进行分析,高效液相色谱法(HPLC)一般则使用紫外或荧光标记的方法对样本进行衍生处理,BlauK[7]对酯化、酰化、烷基化、硅烷化、硼烷化、环化和离子化等衍生方法进行了详细的说明。然而离子化抑制常使得质谱分析过程中目标代谢产物的离子化效率降低,这主要是由于分离过程中污染物与目标代谢物难以完全分离开所引起的,优化色谱分离时间可有效缓解离子化抑制,然而在实际操作中不可能对上百种代谢产物的分离时间进行优化,利用非放射性同位素稀释法进行相对定量可以很好的解决该问题。HanDK等[8]应用同位素编码的亲和标记(ICAT),根据经诱导分化的微粒蛋白及其同位素标记物的峰面积比,对该蛋白的相对含量进行分析。ZhangR等[9]发现同位素标记技术也可用于代谢组学的研究,但是却存在许多困难。活体的同位素标记方法对于同位素的洗脱是一种非常有潜力的技术,目前关于使用34s的研究已有报道[10]。

图2代谢组学研究技术步骤略

1.4分离和定量

分离是代谢组学研究中的重要步骤,与质谱联用的色谱和电泳分析技术都是使用紫外或电化学检测的方法进行定量,其对代谢组数据的分辨率与定量能力都有一定的影响。TomitaM等[11]总结了各种色谱分离法中经常遇到的技术问题,认为毛细管电泳和气相色谱法由于具有较高的分辨率,已成为代谢组学研究的常规技术手段之一,液相色谱因其适用范围广,应用也相当广泛。

TanakaN等[12]用高效液相色谱对样品进行分离,认为使用硅胶基质填充毛细管整体柱的高效液相色谱系统具有用量少、灵敏性高、低压降高速分离等优势;同时,TolstikovV等[13]也使用硅胶填充的毛细管液相色谱方法对聚戊烯醇类异构体进行了有效分离,获得了很好的分辨率。TanakaN等[14]发现二维毛细管液相色谱法的分辨率比传统的高效液相法高10倍。相对于其他色谱方法而言,超临界流体色谱(SFC)是分离疏水代谢物最具潜力的技术之一,特别适用于分离那些传统HPLC难以分析的疏水聚合物,BambaT等[15]通过SFC对聚戊烯醇进行分析,证明其具有较好的分离能力。针对质谱中存在的共洗脱现象,HalketJM等[16]发明了一种适用于GCMS的反褶积系统,对共洗脱的代谢产物进行分离与识别。AharoniA等[17]使用傅立叶变换离子回旋共振质谱(FTICRMS)对非目标代谢物进行分析,快速扫描植物突变样品,获得了一定量的代谢成分。

与分离一样,定量能力也是代谢组学研究中的重要因素,其取决于各分析系统的线性范围。傅立叶转换核磁共振(FTNMR)、傅立叶红外光谱(FTIR)以及近场红外光谱法(NIR)等技术由于敏感性低,重复性受共洗脱现象影响较小也被用于检测中。近年来,FTNMR技术常被用于植物代谢组的指纹图谱研究[18],但由于NMR分析需要样品量较大,分析结果易受污染,GriffinJL[19]发现将统计模式识别与FTNMR相结合可以对代谢物进行全面分析。除FTNMR之外,FTIR通过对有机成分的结构进行常规光谱测定,也可适用于代谢组学的研究,特别是应用于构建代谢组学的指纹图谱。尽管它不能对代谢物进行全面分析,但对具有特定功能的组分却有很好的定量效果,对从工业及食品原材料中分离的代谢混合物也可以进行全面分析,目前,已有学者将其成功地应用于拟南芥[20]和番茄[21]代谢产物指纹图谱的研究中。

1.5数据转换

为阐明代谢物复杂的线性或非线性关系,需要进行多变量分析,将原始的色谱图数据转换为数字化的矩阵数据,通过对色谱峰鉴定和整合从而进行多变量分析。由于环境等因素的干扰,光谱数据需要通过适当的数据加工方法进行校正,包括:①降低噪声;②校正基线;③提高分辨率;④数据标准化。JonssonP等[22]报道了一种关于GCMS色谱图数据处理的方法,可以对大量代谢产物样品进行有效的识别。

2代谢组学中的数据分析方法

2.1主成分分析法(PCA)

主成分分析法,将实测的多个指标用少数几个潜在的相互独立的主成分指标线性组合来表示,反映原始测量指标的主要信息。使得分析与评价指标变量时能够找出主导因素,切断其他相关因素的干扰,作出更为准确的估量与评价。PCA数据矩阵通常来自于GCMS,LCMS或CEMS,因此将目标代谢产物作为自变量,而相应的代谢产物含量作为因变量,定义与最大特征值方向一致的特征向量为第一主成分,依此类推,PCA便能通过对几个主要成分的分析,从代谢组中识别出有效信息。主成分分析有助于简化分析和多维数据的可视化,但是该方法可能导致一部分有用信息的丢失。

2.2层次聚类分析法(HCA)

层次聚类分析法也常用于代谢组学的研究中,它是将n个样品分类,计算两两之间的距离,构成距离矩阵,合并距离最近的两类为一新类,计算新类与当前各类的距离。再合并、计算,直至只有一类为止。进行层次聚类前首先要计算相似度(similarity),然后使用最短距离法(NearestNeighbor)、最长距离法(FurthestNeighbor)、类间平均链锁法(BetweengroupsLinkage)或类内平均链锁法(WithingroupsLinkage)四种方法计算类与类之间的距离。该方法虽然精确,但计算机数据密集,对大量数据点进行分析时,更适合选用K均值聚类法(KMC)或批次自组织映射图法(BLSOM),而HCA适合将数据转换为主成分后使用。

2.3自组织映射图法(SOM)

神经网络中邻近的各个神经元通过侧向交互作用相互竞争,发展成检测不同信号的特殊检测器,这就是自组织特征映射的含义。其基本原理是将多维数据输入为几何学节点,相似的数据模式聚成节点,相隔较近的节点组成相邻的类,从而使多维的数据模式聚成二维节点的自组织映射图。除PCA和HCA外,SOM同样也可应用于包括基因组和转录组等组学研究中[23]。最初SOM计算时间长,依靠数据输入顺序决定聚类结果,近年来SOM逐渐发展成为不受数据录入顺序影响的批次自组织映射图法(BLSOM)。由于BLSOM可以对类进行调整,且有明确的分类标准,优化次序优于其他聚类法,已在基因组学和转录组学数据分析中得到广泛的应用。

2.4其他数据采矿方法

除PCA、HCA和SOM外,很多变量分析方法都可用于植物代谢组学的分析。软独立建模分类法(SIMCA)是利用主成分模型对未知样品进行分类和预测,适合对大量样本进行分析;近邻分类法(KNN)和K平均值聚类分析法(KMN)也可用于样品分类;主成分回归法(PCR)或偏最小二乘回归法(PLS)在某些情况下也可使用。然而到目前为止由于还没有建立一个标准的数据分析方法,代谢组学仍然是一门有待完善的学科。

3代谢组学在药用植物中的实践

植物药材来源于药用植物体,而药用植物体的形态建成是其体内一系列生理、生化代谢活动的结果。植物代谢活动分为初生代谢和次生代谢,初生代谢在植物生命过程中始终都在发生,其通过光合作用、柠檬酸循环等途径,为次生代谢的发生提供能量和一些小分子化合物原料。次生代谢往往发生在植物生命过程中的某一阶段,其主要生物合成途径有莽草酸途径、多酮途径和甲瓦龙酸途径等。植物药材含有的生物碱、胺类、萜类、黄酮类、醌类、皂苷、强心苷等活性物质的绝大多数属于次生代谢产物,因此探讨次生代谢产物在药用植物体内的合成积累机制及其影响因素,对于提高活性物质含量、保证药材质量、稳定临床疗效等具有重要意义。孙视等[24]通过对银杏叶中黄酮类成分积累规律的研究,提出了选择具有一定环境压力的次适宜生态环境解决药用植物栽培中生长和次生产物积累的矛盾。王昆等[25]以人参叶组织为材料,总结了构建人参叶cDNA文库过程中存在的一些关键问题和应采取的对策,为今后关于人参有效成分如人参皂苷的生物合成途径及其调控的基础研究提供技术参考和理论指导。最近,美国加利福尼亚大学伯克利分校的Keasling等[26]采用一系列的转基因调控方法,通过基因工程酵母合成了青蒿素的前体物质——青蒿酸,其产量超过100mg/L,为有效降低抗疟药物的成本提供了机遇。经过长期的研究积累,人们对代谢途径的主干部分(为次生代谢提供底物的初生代谢途径)已经基本了解,例如酚类的莽草酸途径,萜类的异戊二烯二磷酸(IPP)途径等。被子植物中一些相对保守的次生代谢途径也得到了很好的研究,如黄酮类、木质素的生物合成与调控。然而,对次生代谢最丰富最神奇的部分——特定产物合成与积累的过程,还所知甚少[27]。

4展望

近年来,代谢组学正日益成为研究的热点,越来越多的人已加入到代谢组学的研究中。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。它将不仅能对单个代谢物进行全方面的分析,更能寻找其代谢过程中的关键基因、通过代谢指纹分析对药用植物进行快速分类、进一步研究药用植物有效成分代谢途径以及环境因子对植物代谢和品质的影响与调控机制。

然而依据传统中医药学和系统生物学的指导思想,目前急待解决的是中药种质资源的代谢组学研究和中药体内作用的代谢组学研究。同时,代谢组学在分析平台技术、方法学手段和应用策略等方面相对于其他组学技术还需要进一步发展和完善,还需要其他学科的配合和介入。相信随着更有力的成分分析设备的使用及代谢组数据库的建立,药用植物代谢组学将对中医药学产生深远的影响。

【参考文献】

[1]WECKWERTHW.Metabolomicsinsystemsbiology[J].AnnuRevPlantBiol,2003,54:669-689.

[2]FIEHNO.Metabolomics—thelinkbetweengenotypesandphenotypes[J].PlantMolBiol,2002,48:155-171.

[3]TRETHEWEYRN.Metaboliteprofilingasanaidtometabolicengineeringinplants[J].CurrOpinPlantBiol,2004,7:196-201.

[4]FUKUSAKIE,IKEDAT,SUZUMURAD,etal.Afaciletransformationofarabidopsisthalianausingceramicsupportedpropagationsystem[J].JBiosciBioeng,2003,96:503-505.

[5]MAHARJANRP,FERENCIT.Globalmetaboliteanalysis:theinfluenceofextractionmethodologyonmetabolomeprofilesofEscherichiacoli[J].AnalBiochem,2003,313:145-154.

[6]FIEHNO,KOPKAJ,TRETHEWEYRN,etal.Identificationofuncommonplantmetabolitesbasedoncalculationofelementalcompositionsusinggaschromatographyandquadrupolemassspectrometry[J].AnalChe,2000,72:3573-3580.

[7]BLAUK,HALKETJM.Handbookofderivativesforchromatography[M].2nded.JohnWiley&Sons,Chichester,1993.

[8]HANDK,ENGJ,ZHOUH,etal.Quantitativeprofilingofdifferentiationinducedmicrosomalproteinsusingisotopecodedaffinitytagsandmassspectrometry[J].NatBiotechnol,2001,19:9469-9451.

[9]ZHANGR,SIOMACS,WANGS,etal.Fractionationofisotopicallylabeledpeptidesinquantitativeproteomics[J].AnalChem,2001,73:5142-5149.

[10]MOUGOUSJD,LEAVELLMD,SENARATNERH,etal.Discoveryofsulfatedmetabolitesinmycobacteriawithageneticandmassspectrometricapproach[J].ProcNatlAcadSciUSA,2002,99:17037-17042.

[11]TOMITAM,NISHIOKAT.Forefrontofmetabolomicsresearch[M].Tokyo:SpringerVerlagTokyo,2003.

[12]TANAKAN,KOBAYASHIH,ISHIZUKAN,etal.Monolithicsilicacolumnsforhighefficiencychromatographicseparations[J].JChromatogrA,2002,965:35-49.

[13]BAMBAT,FUKUSAKIE,NAKAZAWAY,etal.Rapidandhighresolutionanalysisofgeometricpolyprenolhomologuesbyconnectedoctadecylsilylatedmonolithicsilicacolumnsinhighperformanceliquidchromatography[J].JSepSci,2004,27:293-296.

[14]WIENKOOPS,GLINSKIM,TANAKAN,etal.Linkingproteinfractionationwithmultidimensionalmonolithicreversedphasepeptidechromatography/massspectrometryenhancesproteinidentificationfromcomplexmixtureseveninthepresenceofabundantproteins[J].RapidCommunMassSpectrom,2004,18:643-650.

[15]BAMBAT,FUKUSAKIE,NAKAZAWAY,etal.

Analysisoflongchainpolyprenolsusingsupercriticalfluidchromatographyandmatrixassistedlaserdesorptionionizationtimeofflightmassspectrometry[J].JChromatogrA,2003,995:203-207.

[16]HALKETJM,PRZYBOROWSKAA,STEINSE,etal.Deconvolutiongaschromatography/massspectrometryofurinaryorganicacidspotentialforpatternrecognitionandautomatedidentificationofmetabolicdisorders[J].RapidCommunMassSpectrom,1999,13:279-284.

[17]AHARONIA,RICDEVOSCH,VERHOEVENHA,etal.NontargetedmetabolomeanalysisbyuseofFouriertransformioncyclotronmassspectrometry[J].Omics,2002,6:217-234.

[18]OTTKH,ARANIBARN,SINGHB,etal.Metabolomicclassifiespathwaysaffectedbybioactivecompouds.ArtificialneuralnetworkclassificationofNMRspectraofplantextracts[J].Phytochemistry,2003,62:971-985.

[19]GRIFFINJL.Metabonomics:NMRspectroscopyand

patternrecognitionanalysisofbodyfluidsandtissuesforcharacterisationofxenobiotictoxicityanddiseasediagnosis[J].CurrOpinChemBiol,2003,7:648-654.

[20]GIDMANAE,GOODACREBR,EMMETTCB,etal.Investigatingplantplantinterferencebymetabolicfingerprinting[J].Phytochemistry,2003,63:705-710.

[21]JOHNSONHE,BROADHURSTD,GOODACRER,etal.Metabolic

fingerprintingofsaltstressedtomatoes[J].Phytochemistry,2003,62:919-928.

[22]JONSSONP,GULLBERGJ,NORDSTROMA,etal.AstrategyforidentifyingdifferencesinlargeseriesofmetabolomicsamplesanalyzedbyGC/MS[J].AnalChem,2004,76:1738-1745.

[23]HIRAIMY,YANOM,GOODENOWEDB,etal.IntegrationoftranscriptomicsandmetabolomicsforunderstandingofglobalresponsestonutritionalstressesinArabidopsisthaliana[J].ProcNatlAcadSciUSA,2004,101:10205-10210.

[24]孙视,刘晚苟,潘福生,等.生态条件对银杏叶黄酮含量积累的影响[J].植物资源与环境,1998,7(3):1-7.

[25]王昆,王颖,鲍永利,等.人参叶cDNA文库构建中的问题与对策[J].人参研究,2005,17(4):2-4.

代谢范文篇10

关键词：细胞色素P450酶；肝微粒体；肝细胞培养；肝组织切片；离体肝灌流

药物代谢（drugmetabolism）一般是指药物的生物转化（drugbiotransformation）。药物经生物转化后，可引起药物的药理活性或∕和毒理活性的改变。因此，研究药物的生物转化，明确其代谢过程，对新药开发、新剂型设计及制定合理的临床用药方案等方面都具有重要的指导意义。肝脏是药物生物转化的重要器官，含有参与药物代谢重要的酶系（细胞色素P450酶，cytochromeP450，CYP450)，该酶系参与药物及各种内源性和外源性化合物在体内的代谢过程。CYP450酶系由三十多种同工酶（亚型）组成，主要有CYP1、CYP2、CYP3三大家族［1］。本文所介绍的各种体外代谢系统均含有一种或多种CYP450酶的同工酶，为研究药物体外代谢提供了研究的对象和基础。动物肝体外代谢研究可以较好地排除体内因素干扰，直接观察酶对底物代谢的选择性，为整体试验提供可靠的科学依据。以肝脏为基础的体外代谢系统主要包括肝微粒体、基因重组CYP450酶系、肝细胞、肝组织切片及离体肝灌流。

1肝微粒体

1.1肝微粒体的制备

多数采用差速离心法［2］，通过高速离心使微粒体与其他成分分离，操作简单，无需其他试剂辅助。但较耗时，设备要求高，使该法的普及和深入研究受到一定的限制。针对这些情况，可采用试剂辅助分离的方法［3］，在离心前额外加入一定比例的PEG6000或CaCl2，促进微粒体沉降。此法对设备要求降低，并缩短了实验周期。肝微粒体的制备过程均应在4℃下进行。正确、合理地选择缓冲液，能起到良好介质的作用，按比例加入后进行肝组织的破碎和匀浆，才可有效分离肝微粒体和避免细胞器受损。

1.2肝微粒体的主要应用

1.2.1测定CYP450酶活性

测定原理是在特定酶催化下，底物在辅助因子以及适合的温度、时间作用下反应，借助仪器测定生成的特定产物量。由于反应可控和周期短，目前大多数P450酶以肝微粒体作为反应体系进行酶活性的测定［2］。各种酶活性测定的步骤基本相同，差别主要在于酶对应的底物和检测仪器的选择。一般以底物及代谢途经来命名各种酶，如7乙氧基试卤灵O脱乙基酶（CYP1A1）［4］、氯唑沙宗羟化酶（CYP2E1）［5］等。根据底物特性选择检测仪器，常用的有紫外∕荧光分光光度计，或联用HPLC系统。

1.2.2考察药物对肝药酶活性的影响

某些药物在体内不同程度地诱导或抑制肝药酶活性，这将影响到同时服用的其他药物的代谢，如抑制CYP3A活性的药物（如红霉素等），若与其他经这一家族酶代谢的药物（如西尼地平等）同时服用，则可能减慢其代谢，从而增强药效或毒副作用［6］。近年来，关于考察中药成分对肝药酶活性影响的报道增多，从体外分子水平来评价它们对肝代谢的影响，可为中药配伍提供依据。如代方国等［7］考察给以甘草、甘遂、甘遂甘草配伍药液的大鼠的肝微粒体中CYP2E1的活性，发现甘草组和配伍组对CYP2E1活性的诱导作用显著高于甘遂组；甘遂可能通过诱导肝脏CYP2E1的表达与活性上升；甘遂甘草配伍使用时，甘草对CYP2E1活性的诱导能力更强，故两者配伍时，可促进甘遂所含前致癌物质和前毒物转化成为致癌物和毒物的过程，并导致对机体毒性作用的增强。

1.2.3进行药物体外代谢途径研究

将药物加入肝微粒体中进行孵育后，利用质谱检测离子碎片来鉴定代谢物的结构，包括药物不同位点上的羟化物或去烷基产物，从而确定代谢途径。有报道指出［8］，新型抗焦虑药AF5加入人肝微粒体中进行孵育，经GCMS分析，鉴定出两种主要代谢产物：4羟基AF5（Ⅰ）及4羰基AF5（Ⅱ）。AF5在肝微粒体中代谢的主要产物为Ⅰ，Ⅰ在人肝微粒体中，可进一步转化为Ⅱ，后者不再被代谢。

1.2.4考察手性药物的代谢立体选择性

周权等［9］把手性药物与大鼠肝微粒体相结合，对其立体选择性代谢作了详细的考察。作者把R/S普罗帕酮（propafenone，PPF）加入经地塞米松或β萘黄酮诱导的大鼠肝微粒体中孵育，经提取及手性拆分后，进入HPLC系统分析。结果显示，与对照组相比，在经诱导的肝微粒体中，PPF的Ⅰ相代谢呈显著的立体选择性。

总之，改进后的体外肝微粒体法耗时少，重现性好，易大量操作。适用于酶活性及体外代谢清除等方面的研究，在实际工作中应用较广。但同其他体外肝代谢方法相比，需要的原材料较多，且与体内情况的一致性方面存在不足，因而其结果是否有利预测体内情况仍需进一步研究。

2基因重组人肝微粒体CYP450酶系

利用基因工程及细胞工程，将调控CYP450酶系表达的基因整合到大肠杆菌或昆虫细胞，再经培养可表达高水平的CYP450酶系，纯化后还可获得较单一的CYP450同工酶。在明确某些药物经特定酶代谢后，即以此酶进行单一代谢，更准确地观察代谢结果，避免受其他酶共同参与此代谢途径的干扰。Ching等［10］通过在酵母中克隆方法，得到高表达的人CYP1A1和CYP1A2，用于测定普萘洛尔对映体的去烃基化和环羟化反应的立体选择性和酶动力学参数，明确了CYP1A2均参与了2种途径，但CYP1A1只参与了去烃化反应。有学者进一步运用重组人肝微粒体，应用酶抑制剂对普萘洛尔对映体的代谢途径进行对照实验［11-13］。其中Yoshimoto等［12］应用基因重组的及人肝微粒体中的CYP酶系同工酶进行研究，发现α萘黄酮对普萘洛尔R/S对映体的N脱异丙基化（desisopropylation）抑制作用分别为20%和40%；奎尼丁对其2种对映体的4环羟化代谢的抑制作用较完全；而其他酶抑制剂对其对映体的影响较小。

基因重组CYP450酶系与前述的肝微粒体在研究药物代谢方面具有一定的相关性。但前者在药酶诱导特异性和选择性研究上优于其他的体外方法，并可在分子水平上，为药物与酶在结合位点的相互作用研究提供更多的信息。尽管该方法先进性较为突出，但由于受到设备条件和技术的限制，通过基因工程获得的酶量与种类仍较有限，纯化程度有待进一步提高，故其作为研究代谢的体外系统的地位仍有待进一步提高。

3肝细胞培养

3.1体外培养技术与细胞活性的维持

体外培养包括肝细胞株的培养和原代肝细胞的分离与培养。根据细胞来源于不同，经重复筛选可制备出不同型号的肝细胞株，满足各种实验需要。肝细胞株容易贴壁存活，在相对稳定的培养条件下，传20～30代不会出现明显衰老现象。原代细胞需经过从器官中分离的过程，存在分离难度大、体外培养要求条件高、存活时间短、增殖及传代困难等问题。多数研究者采用改良的Seglen两步胶原酶灌注法。但此法操作繁琐，设备及实验技术要求高，影响因素较多［14］，包括灌注液的种类和速度、肝脏灌洗是否充分、分离消化的酶、培养液的组成和肝细胞悬液的离心清洗等。鉴于上述原因，刘友平［15］等采用肝组织块贴壁法原代培养，即只把组织块剪碎，不用胶原酶消化，直接按肝细胞的培养方法进行贴壁培养，在传代时加胰酶消化，只取上层细胞悬液继续培养。该法简单快捷，无需灌注、离心，所得肝细胞活力高。

为了解决肝细胞活性体外维持时间短的问题，Hengstler［16］等研究优化肝细胞冷冻技术。同新鲜肝细胞相比，经过该技术冷冻储藏的肝细胞活性为新鲜肝细胞的80%以上，而其Ⅰ相、Ⅱ相代谢酶的活性>60%，可用于反应时间不超过8h的代谢研究，亦可用于药酶的诱导研究，但该技术仍需进一步优化。

3.2肝细胞培养的主要应用

3.2.1进行药物体外代谢途径与体内相关性研究

Nakagawa等［17］将BPA［2,2bis(4hydroxyphenyl)propane，2,2双(4羟苯基)丙烷］加于大鼠肝细胞中，经质谱检测，BPA很快代谢为单葡萄糖醛酸结合物及2个次要代谢物（单硫酸结合物和3OHBPA）。在BPA体内代谢研究中发现，约20%～30%的BPA从尿中排泄，主要为首过效应中生成的葡萄糖醛酸结合物，其中硫酸结合物占尿液中总代谢物的2%～3%［18］。因此BPA肝细胞体外温孵与体内过程很相似，具有一定的代表性。

3.2.2进行药物体外代谢清除研究

Shibata［19］等人运用冷藏保存的人肝细胞混悬于100%的人血浆中，将预测的肝利用度及清除率与14种临床常用的药物的生物利用度和血浆清除率进行比较时，发现不同的细胞来源，内在清除率存在极大的个体差异性。同时在基础的生物定标系数（3.1×109个/kg）下，用外推法将体外实验结果应用于体内实验的预测，往往会出现明显的偏低现象，因此计算的定标系数应比基础生物大3～5倍。为获得更可靠的定量预测结果，通过预试验来确定校正的定标系数是至关重要的环节。

由于在新鲜分离的肝细胞中，介导药物代谢的CYP450酶系存在时间依赖性衰减的现象，所以一般的肝细胞培养都要求在肝细胞生存时间跨度内进行。Griffin和Houston［20］对体外单层肝细胞培养的内在清除能力（CLint）与新鲜游离肝细胞悬液的清除能力进行比较，发现其内在的清除能力与代谢速度有关，单层肝细胞体外实验更适合于代谢速度慢的药物。

总之，用肝细胞培养方法作为评价药物代谢的体外系统，存在一定的偏差。其结果与体内的情况相近程度，很大程度上取决于研究者的经验。

3.2.3参与新型多器官共培养的研究

在很长一段时间内，研究者都只是单纯考察药物代谢在某一种器官（如肝脏）中的作用情况。而实际上，药物在体内的过程是多因素综合作用的。根据最新报道［21］，肝细胞参与整体非连续性多器官共培养体系（IdMOC），即把肝细胞和来自于其他多个器官的非肝原代细胞一起培养，为在药物代谢和毒副效应方面评价多器官之间的相互作用提供可能性。

肝细胞同肝微粒体相比，在代谢物生成、体外代谢清除等研究方面有许多相似性，但针对代谢物种类、主要代谢物及所反映的代谢特性上存在着质或量的差异。随着肝细胞冷冻技术的发展，因其体外活性维持时间短而造成的应用限制会不断得到改善。4肝组织切片

在各种器官组织切片中以肝切片的应用最多，可在较长的孵育时间内保持代谢活性。据报道，小鼠肝切片可培育3～5d［22］。组织切片的实验与培育条件使得其重现性比灌注器官的重现性容易得多。切片制备相对快捷而简便。但其缺点为切片机的大量使用受限，而且价格昂贵。DeKanter［23］等利用利多卡因、睾酮及7乙氧基香豆素为探针药物，进行了器官切片实验，结果表明，该系统具有多相代谢途径，且易于比较不同器官组织的代谢差别。研究发现不同种属及不同器官间代谢类型及速度不同。

Vickers［24］用肝組织切片研究环孢素A（CSA）的代谢，CSA本身是CYP3A4的底物，但在人肝切片中加入1～10mol/LCSA培育24h，使CYP3A4活性降低了25%，说明在CSA高浓度时可减少本身的清除率而提高血药浓度。若用某些疾病的标记物加入肝组织切片中培育，也可研究药物的不良反应如对肝的损害（以GSP或核基质蛋白Numa为标记物）或对脂质代谢的影响（以Lp(a)为标记物）等。

组织切片完整地保留了所有的肝药酶及细胞器的活性，而且保留了一定的细胞间质。这些特点相比于分子水平和细胞水平，更具宏观性与整体性，更能反映药物在体内生理情况下的实际代谢过程，为分子理论与离体器官之间，乃至临床应用架起了桥梁。

5离体肝灌流

5.1肝脏灌注的特点

肝脏灌流技术作为一种与在体肝脏最具可比性的体外系统，有其突出的优点是可以在接近生理状况的条件下进行肝功能研究，保持完整细胞的天然屏障和营养液的供给，能排除其他组织、脏器的干扰及便于动态定量分析受试物及其代谢产物。因而离体器官灌注处于体内与体外的临界点。然而肝脏灌流技术亦存在缺陷，如受时间的限制、易受其他因素的干扰（如手术操作、灌流液组成、流速等）,手术及插管操作技术极复杂。

5.2离体肝灌流的主要应用

5.2.1持续考察药物代谢

利用离体肝的生理活性进行持续性的药物代谢考察及某些生命物质与药物之间的相互作用，以此有效预测体内－体外的相关性。Wang等［25］运用大鼠肝灌流，测定美托洛尔的Vmax和KM、代谢物的增加量和氨基酸的减少量，以此考察氨基酸对美托洛尔的抑制作用。结果显示：氨基酸可逆地减少了母药及代谢物的Vmax约50%，而对KM则影响不明显。氨基酸可能直接抑制了代谢美托洛尔的酶。因此估计多种类似代谢机制可有效影响人体内食物与高首过效应的药物。应用离体肝脏灌注，定性和定量检测灌流液中的母体药物及代谢产物浓度，可了解受试化学物质在肝脏内所发生的代谢变化及反应类型。

5.2.2药物首过效应的研究

首过效应明显的药物，生物利用度低，这在临床合理用药中受到重视。在药物研究过程中，应用分离肝细胞、肝匀浆、肝微粒体等体外方法虽可揭示药物肝脏代谢的机制和相关代谢酶系，但不能提供关于体内首过代谢程度的信息。Lau等［26］利用离体灌注大鼠肝模型，研究利福平对阿托伐他汀及其代谢物的生物转化的影响，认为口服阿托伐他汀生物利用度极低与首过效应有关，尤其是存在明显的肠道首过效应。

5.2.3药物相互作用的研究

Lucas［27］等应用一过式离体大鼠肝脏灌流模型研究了植物雌激素异黄酮对硫酸干扰乙酰氨基酚在肝脏形成及处置的影响，结果发现l0μmol的异黄酮混合物能减少硫酸对乙酰氨基酚的形成，减少对乙酰氨基酚的肝清除。

6结语

肝体外代谢系统广泛应用于药物代谢研究的各个方面，在不同研究背景下互相补足。肝微粒体代谢快，易大量操作，近年来在大量文献中用于酶活性及体外代谢清除等方面的研究，在实际工作中应用较广。基因重组CYP450酶系在分子水平上的“单一性”为深入研究药酶诱导的“特异性”和“选择性”提供了技术支持。肝细胞所保持的完整微观结构，针对代谢特性及多种细胞共同作用等方面，均有较好的研究空间。而组织切片所保留的细胞器和细胞间质，以及离体肝灌注所保持的正常生理活性，可更全面地在“体外”这个层面上，为前3种微结构系统与体内一致性方面所存在的不足进行补充和完善。因此，根据各系统的特性，不同的要求和目的，分别选择应用，才能正确解释实验的结果，才能更好地接近临床实践。

【参考文献】

［1］孙忠实，朱珠.药物代谢性相互作用研究进展［J］.药物不良反应杂志,2000,2(1):6.

［2］朱曼,王睿,张永青,等.大鼠肝微粒体细胞色素P450酶系检测方法学研究［J］.中国临床药理学与治疗学,2004,9(5):500.

［3］郑英，张捷，楼宜嘉.大鼠肝微粒体谷胱甘肽S转移酶简易制备法对活性影响［J］.浙江大学学报：医学版,2002,31(6):429.

［4］马璟，钱蓓丽，顾性初，等.人肝细胞色素P450含量及其同工酶1A1、2A6活性的测定［J］.中国医药工业杂志，1999,30(10):449.

［5］马璟，钱蓓丽，顾性初,等.人肝细胞色素P4502C8/9、2E1比活性测定［J］.中国药理学通报，2002,18(1):36.

［6］孟群，柳晓泉，王广基.人肝微粒体内红霉素等药物对西尼地平代谢的影响［J］.中国药科大学学报，2004,35（6）：524.

［7］代方国,罗仁,王宇光,等.甘遂配伍甘草对大鼠肝脏CYP2E1表达及活性的影响［J］.第三军医大学学报,2005,27(8):742.

［8］张金兰,周同惠.抗焦虑新药AF5及其代谢物在人肝微粒体体外温孵体系中代谢研究［J］.药学学报,2001,36(7):528.

［9］周权,姚彤炜,曾苏.手性衍生化－反相高效液相色谱法测定大鼠肝微粒体中盐酸普罗帕酮对映体及其在代谢研究中的应用［J］.药学学报,2000,35(5):370.

［10］CHINGMS,BICHARAN,BLAKECL,etal.Propranonol4and5hydroxylationandNdesisopropylationbyclonedhumancytochromeP4501A1andP4501A2［J］.DrugMetabDispos,1996,24(6):692.

［11］BICHARAN,CHINGMS,BLAKECL,etal.PropranololhydroxylationandNdesisopropylationbycytochromeP4502D6:studiesusingtheyeastexpressedenzymeandNADPH/O2andcumenehydroperoxidesupportedreactions［J］.DrugMetabDispos,1996,24(1):112.

［12］YOSHIMOTOK,ECHIZENH,CHIBAK,etal.IdentificationofhumanCYPisoformsinvolvedinthemetabolismofpropranololenantiomersNdesisopropylationismediatedmainlybyCYP1A2［J］.BrJClinPharmacol,1995,39(4):421.

［13］MASUBUCHIY,HOSOKWAS,HORIET,etal.CytochromeP450isozymesinvolvedinpropranololmetabolisminhumanlivermicrosomes.TheroleofCYP2D6asringhydroxylaseandCYP1A2asNdesisopropylase［J］.DrugMetabDispos,1994,22(6):909.

［14］韩聚强.体外肝细胞培养技术新进展［J］.河北医科大学学报,2002,23(3):184.

［15］刘友平，丁慧荣，何涛，等.一种简单、经济、高效的大量肝细胞培养方法［J］.生物学通报,2005,40(1):47.

［16］HENGSTLERJG,UTESCHD,STEINBERGP,etal.Cryoperservedprimanyhepatocytesasaconstantlyavaibleinvitromodelfortheevaluationofhumanandanimaldrugmetabolismandenzymeinduction［J］.DrugMetabReview,2000,32(1):81.

［17］NAKAGAWAY,SUZUKIT.MetabolismofbisphenolAinisolatedrathepatocytesandoestrogenicactivityofahydroxylatedmetaboliteinMCF7humanbreastcancercells［J］.Xenobiotica,2001,3(3):113.

［18］POTTENGER,DOMORADZKILH,MANKHAMJY,etal.TherelativebioavilabilityandmetabolismofbisphenolAinratsisdependentupontherouteofadministration［J］.ToxicolSci,2000,54(1):3.

［19］SHIBATAY,TAKAHASHIH,CHIBAM,etal.Predictionofhepaticclearanceandavailabilitybycryopreservedhumanhepatocytes:anapplicationserumincubationmethod［J］.DrugMetabDispos,2002,30(8):892.

［20］GRIFFINSJ,HOUSTONJB.Predictionofinvitrointrinsicclearancefromhepatocytes:comparisonofsuspensionsandmonolayercultures［J］.DrugMetabDispos,2005,33(1):115.

［21］LIAP.Humanhepatocytes:Isolation,cryopreservationandapplicationsindrugdevelopment.［J］ChemBiolInteract,2007，9［Epubaheadofprint］.

［22］CERVENKOVAK,BELEJOVAM,VESELYJ,etal.Cellsuspensions,cellculture,andtissueslices?importantmetabolicinvitrosystems［J］.BiomedPapMedFacUnivPalackyOlomoucCzechRepub,2001,145(2):57.

［23］DeKANTERR,OLINGAP,anslicesasinvitrotestsystemfordrugmertabolisminhumanliver,lungandkidney［J］.ToxicolinVitro,1999,13(45):737.

［24］VICKERSAE.Useofhumanorganslicestoevaluatethebiotransformationanddruginducedsideeffectsofpharmaceuticals［J］.CellBiolToxicol,1994,10(5-6):407.

［25］WANGBO,SEMPLEHA.Inhibitionofmetoprololmetabolismbyaminoacidsinperfusedratlivers［J］.DrugMetabDispos,1997,25(3):287.