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《代謝組學(xué)技術(shù)與中醫(yī)證候的研究論文》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、代謝組學(xué)技術(shù)與中醫(yī)證候的研究論文【關(guān)鍵詞】代謝組學(xué)；中醫(yī)證候；基因組學(xué)；蛋白質(zhì)組學(xué)代謝組學(xué)(metabonomics)是繼基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)之后新近發(fā)展起來的一門學(xué)科,是系統(tǒng)生物學(xué)的重要組成部分。代謝組學(xué)主要研究生物對(duì)外源性物質(zhì)所引起的病理生理反應(yīng),以及對(duì)遺傳變異的應(yīng)答和內(nèi)源性代謝物的動(dòng)態(tài)變化,它通過對(duì)生物體液和組織中隨時(shí)間改變的代謝物進(jìn)行檢測(cè)、確定、定量和分類,將這些代謝信息與病理生理過程中生物學(xué)事件關(guān)聯(lián)起來,以監(jiān)測(cè)活細(xì)胞中化學(xué)變化?；蚪M學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)分別從基因和蛋白質(zhì)層面探尋生命的活動(dòng),而實(shí)際上細(xì)胞內(nèi)許多生命
2、活動(dòng)是與代謝物相關(guān)的,是受代謝物調(diào)控的。基因與蛋白質(zhì)的表達(dá)緊密相連,而代謝物則更多地反映了細(xì)胞所處的環(huán)境,這又與細(xì)胞的營養(yǎng)狀態(tài)、藥物以及其它外界因素的影響密切相關(guān)。因此,有學(xué)者認(rèn)為,基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)能夠說明可能發(fā)生的事件,而代謝組學(xué)則反映確實(shí)已經(jīng)發(fā)生了的事情1。代謝組學(xué)強(qiáng)調(diào)把人體作為一個(gè)完整的系統(tǒng)來研究,.freelarker)。1.1核磁共振技術(shù)在代謝組學(xué)的研究中最常見的分析工具是NMR，主要是氫譜(1HNMR)、碳譜(13CNMR)及磷譜(31PNMR)三種,特別是1HNMR。NMR是一種基于具有自旋性質(zhì)的原子核在核外
3、磁場(chǎng)作用下,吸收射頻輻射而產(chǎn)生能級(jí)躍遷的譜學(xué)技術(shù)。該技術(shù)于20世紀(jì)70年代初開始應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的研究并得到迅速發(fā)展。利用高分辨率NMR技術(shù)對(duì)完整器官或組織細(xì)胞內(nèi)許多微量代謝組分進(jìn)行檢測(cè),可得到相應(yīng)的生物體代謝物信息,研究這些組分的NMR圖譜,綜合分析這些信息所反映的生物學(xué)意義,可以了解生物體代謝的規(guī)律,得出科學(xué)的結(jié)論。NMR方法具有無損傷性,不會(huì)破壞樣品的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),可在接近生理?xiàng)l件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可在一定的溫度和緩沖液范圍內(nèi)選擇實(shí)驗(yàn)條件；可以進(jìn)行實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)的檢測(cè)；可設(shè)計(jì)多種編輯手段,實(shí)驗(yàn)方法靈活多樣,滿足了代謝組學(xué)對(duì)盡可能多的化
4、合物進(jìn)行檢測(cè)的目標(biāo)。NMR還有一個(gè)重要的特點(diǎn),就是沒有偏向性,對(duì)所有化合物的靈敏度是一樣的。1HNMR譜峰與樣品中各化合物的氫原子是一一對(duì)應(yīng)的,所測(cè)樣品中的每一個(gè)氫原子在圖譜中都有其相關(guān)的譜峰,圖譜中信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)弱反映樣品中各組分的相對(duì)含量。因此,NMR方法很適合研究代謝產(chǎn)物中的復(fù)雜成分。從一維高分辨1HNMR圖可得到代謝物成分圖譜,即代謝指紋圖譜。對(duì)這種特質(zhì)性進(jìn)行區(qū)分、鑒定,被稱為“代謝指紋分析(metabolicfingerprintanalysis)”,幫助找出機(jī)體代謝的共性與個(gè)性。對(duì)某一代謝物或組合隨時(shí)間變化的情況鑒定
5、描述稱之為“代謝輪廓分析(metabolicprofilinganalysis)”,觀察特定干預(yù)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中,找出機(jī)體代謝變化的規(guī)律。隨著NMR技術(shù)的發(fā)展,以前用于固體的魔角旋轉(zhuǎn)(MAS)技術(shù)被移植到液體領(lǐng)域,使得人們可以研究以前難以用液體NMR研究的樣品,如器官組織樣品。利用MAS技術(shù),人們可以得到完整的組織樣品高分辨譜圖,擴(kuò)展了代謝組學(xué)研究的樣品范圍,同時(shí)可以更全面地對(duì)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究2。在得到1HNMR譜圖之后,通常以δ0.04為單位,將譜圖劃分成若干區(qū)域,并對(duì)所有區(qū)域進(jìn)行積分,然后將積分值歸一化后輸出。在得到了這
6、些數(shù)據(jù)之后,就可以利用模式識(shí)別(pattenrecognition,PR)方法來處理和分析這些數(shù)據(jù),得出有價(jià)值的生物學(xué)信息。在代謝組學(xué)的研究中,最簡單常用也是比較有效的模式識(shí)別方法是主成分分析法(principalponentanalysis,PCA)。PCA的特點(diǎn)是將分散在一組變量上的信息集中到某幾個(gè)綜合指標(biāo)即主成分(principalponent,PC)上,利用這些主成分來描述數(shù)據(jù)集內(nèi)部結(jié)構(gòu),實(shí)際上也起著數(shù)據(jù)降維的作用。主成分是由原始變量按一定的權(quán)重經(jīng)線性組合而成的新變量,這些變量具有以下性質(zhì)：①任意兩個(gè)主成分之間都是正交
7、的；②第1個(gè)主成分包含了數(shù)據(jù)集的絕大部分方差,第2個(gè)主成分則次之,依次類推。這樣,由前2個(gè)或3個(gè)主成分作圖,就能夠很好地反映數(shù)據(jù)集所包含的生物化學(xué)變化。這樣的主成分圖能夠直觀地描述藥物作用到器官之后,或者基因改變之后生物體內(nèi)的代謝模式的變化。每一個(gè)樣本在主成分圖上的位置純粹由它的代謝反應(yīng)所決定。在這種比較簡單的方法中,將從受試動(dòng)物得到的樣本與NMR產(chǎn)生的代謝組數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較,就可以確定它在主成分圖上的位置,從而確定其機(jī)制,并有可能找到生物標(biāo)志物。處于相似病理生理狀態(tài)的動(dòng)物得到的樣本通常具有相似的組分,因此,在主成分圖中也處于相
8、似的位置。另外,一些環(huán)境因素和性別、飲食等因素都會(huì)影響分析結(jié)果,故需要采用濾噪技術(shù),如正交信號(hào)校正(orthogonalsignalcorrection),同時(shí)采用更為復(fù)雜的分析方法,如偏最小二乘法、判別分析(PLS-DA)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。用這類方法可以建立復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型,對(duì)
