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非靶向代謝組學(xué)

技術(shù)簡(jiǎn)介

非靶向代謝組學(xué)（Untargeted Metabolomics）通過(guò)液質(zhì)聯(lián)用/氣質(zhì)聯(lián)用（LC-MS/GC-MS）方法對(duì)生物體受到外界刺激、病理生理變化以及本身基因突變產(chǎn)生的大量代謝產(chǎn)物進(jìn)行定性定量，尋找差異表達(dá)代謝物，進(jìn)而研究這些代謝物與生理病理變化的關(guān)系。

技術(shù)原理

大部分代謝物在色譜上具有較好的保留行為，通過(guò)色譜的方法可以將復(fù)雜樣本中不同理化性質(zhì)的代謝物進(jìn)行分離，然后實(shí)時(shí)進(jìn)行高分辨質(zhì)譜掃描分析。通過(guò)代謝物的精確質(zhì)荷比或碎裂后的離子化碎片的質(zhì)荷比信息確定待測(cè)物分子量并推測(cè)可能的分子式，得到定性結(jié)果，然后通過(guò)代謝物的質(zhì)譜峰強(qiáng)度面積進(jìn)行定量分析。

技術(shù)特點(diǎn)

高通量、全掃描，檢測(cè)所有小分子代謝物

高分辨率、高靈敏度，鑒定化合物準(zhǔn)確度高

技術(shù)路線

送樣建議：

（1）樣本量要求：

血清/血漿：200 μL/sample

尿液：1mL/sample

動(dòng)物組織：200 mg/sample

糞便/腸道內(nèi)容：200 mg/sample

植物組織：1-2 g/sample

菌體/細(xì)胞：1-5 x 10^7 cells/sample

培養(yǎng)液：1 mL/sample

（2）生物學(xué)重復(fù)：

植物和微生物：建議8個(gè)以上，不低于6個(gè)

動(dòng)物：建議12個(gè)以上，不低于8個(gè)

臨床樣品：建議100個(gè)以上，不低于30個(gè)

案例分析

不同重金屬暴露情景下血清心血管相關(guān)代謝紊亂^[1]

研究背景

大氣顆粒物中重金屬（如鎳、鎘）對(duì)人類(lèi)健康構(gòu)成重大威脅，已被確定為癌癥和非癌癥疾?。ㄈ缧难芗膊?、代謝疾?。┑奈ｋU(xiǎn)因素。已有對(duì)PM2.5暴露相關(guān)的代謝紊亂研究，但目前仍不清楚PM2.5是如何引起代謝紊亂的，PM2.5結(jié)合重金屬對(duì)代謝產(chǎn)物干擾的可能機(jī)制也不清晰。

研究目的

為更好地了解PM2.5中重金屬的早期健康影響及其潛在機(jī)制，采用代謝組學(xué)技術(shù)鑒定不同暴露情景下32名健康年輕人血清心血管相關(guān)代謝物，分析影響主要通路，采用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型對(duì)大氣重金屬的非致癌性和致癌性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。

研究結(jié)果

短暫接觸重金屬的健康青年與血清心血管相關(guān)代謝物紊亂有關(guān)，包括SM（d18:1/17:0）和鞘磷脂增加，GlcCer（d16:1/18:0）和半乳糖神經(jīng)酰胺降低，同時(shí)伴有鞘脂代謝途徑的激活。重金屬的增加可能通過(guò)激活鞘脂代謝途徑引起心血管相關(guān)代謝物紊亂，從而增加健康風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 重金屬暴露對(duì)心血管相關(guān)早期健康影響的潛在機(jī)制

參考文獻(xiàn)

[1] Liu F, Chen X, Liu Y, et al. Serum cardiovascular-related metabolites disturbance exposed to different heavy metal exposure scenarios[J]. Journal of Hazardous Materials, 2021(354-362):125590.