代谢组学分析在重症医学领域的研究与应用进展

代谢组学分析在重症医学领域的研究与应用进展 本文关键词：代谢，重症，进展，领域，医学

代谢组学分析在重症医学领域的研究与应用进展 本文简介：摘要：重症医学领域的疾病常常以“综合征”为代表，即使是同样的一个结局他们的病因也不尽相同，现行评估这些综合征的指标并不能完全反映机体所受到的压力。代谢组学是最新的“组学”技术，涉及生物体或特定生物样品小分子代谢物的全面分析。代谢组学提供了对细胞状态的洞

代谢组学分析在重症医学领域的研究与应用进展 本文内容：

　　摘要：重症医学领域的疾病常常以“综合征”为代表， 即使是同样的一个结局他们的病因也不尽相同， 现行评估这些综合征的指标并不能完全反映机体所受到的压力。代谢组学是最新的“组学”技术， 涉及生物体或特定生物样品小分子代谢物的全面分析。代谢组学提供了对细胞状态的洞察， 并描述了生物体的实际健康状况。气相色谱-质谱法 （gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS） 和液相色谱-质谱法 （liquid chromatography-mass spectrography, LC-MS） 等可用于各种生物流体的研究技术， 用于重症监护室 （intensive care unit, ICU） 患者的代谢组学分析。这些技术已成功用于ICU和其他临床环境的诊断和预后， 例如， 脓毒症和急性呼吸窘迫综合征 （acute respiratory distress syndrome, ARDS） 、急性肾损伤 （acute kidney injury, AKI） 等。本文就代谢组学分析在重症医学领域的研究进展做一综述。

　　关键词：代谢组学； 重症医学； 应用；

　　近年来， 重症医学在整体生命支持方面取得了很大进展， 但预测性生物标志物的缺失已经成为该领域相关疾病诊断、治疗以及开发降低发病率和 （或） 死亡率有效药物的瓶颈之一， 这也许最终会成为危重症救治“桶形效应”的关键点。重症监护室 （intensive care unit, ICU） 患者常常处于各种“综合征”包围之中。在宏观上， “危重”是这些综合征最重要的“特征”.但由于病因不同， 综合征仅仅是多种病因的后续体现， 即使对同一综合征的评估都难以达成共识。因此， 加强对疾病机制的理解， 探讨“综合征”与微观环境变化之间是否存在特别的关系， 可能会给探寻临床上的检测、评估和治疗新靶点提供机会。“组学” （包括基因组学、蛋白质组学和代谢组学等） 可以帮助我们从微观层面了解疾病， 使用组学研究重症医学领域中的疾病和 （或） 综合征的性质将是一个很有前途的方法。由于基因组学、转录组学和蛋白质组学不能完全解释生物体对生理和病理生理刺激的复杂反应， 我们的研究目光聚焦于基因组级联反应中比DNA、RNA和蛋白生物标志物更晚的细胞代谢化学分解产物， 因而近年来对代谢组学的关注日益增加。本文仅就代谢组学分析在重症医学领域中的研究与应用进展做一综述。

　　1 代谢组学发展与基本研究方法

　　代谢组学是指活体系统对病理生理刺激或遗传修饰的动态多参数代谢反应的定量测量[1], 可以追溯到古希腊， 当时尿液的颜色、味道或气味就已经被用来诊断糖尿病[2].20世纪70年代Horning和Pauling等[2-3]开创了代谢组学系统研究的新时代， 其重点是分析生物体液中全面的特异性代谢物组。目前， 现代代谢组学就是在给定时间点对生物样品中的小分子代谢物 （<1 500 D） 进行全面、系统的鉴定与定量。它的目的在于从样本中寻找能区分具有疾病的个体与健康个体的差异代谢物。由于在致病过程或对治疗干预的生物学反应中存在特征性指标--生物标志物[4], 因而寻找能够明确检测疾病的特异性、敏感性生物标志物也就必然成为代谢组学研究最重要的目标之一。

　　代谢组学中最常用的分析技术包括：核磁共振 （nuclear magnetic resonance, NMR） 波谱法 （主要是1H-NMR） 和质谱法 （mass spectrometry, MS） [5-6], 均可完成对样品中的大量小分子的分析， 以实现对代谢物的鉴定和定量分析；同时， 两者各有其优势与局限性 （表1） [6-7].NMR波谱检测的“无损性”对于完整细胞或组织 （活组织样本） 分析具有特别价值。而MS通常需要从待分析的生物流体中分离出代谢物， 因此常需与高分辨率技术相结合， 如：液相色谱 （liquid chromatograph, LC） 、气相色谱 （gas chromatography, GC） 、毛细管电泳 （capillary electrophoresis, CE） 和超高效液相色谱 （ultra High performance liquid chromatography, UHPLC） 等。虽然MS是一种破坏性技术， 但分析所需样本量很少 （以微升为计量单位） ;同时， 色谱-MS联仪法又具有高灵敏度和可重复性的优点， 被经常用于代谢组学研究。上述MS方法特点各异， 有的需要对非挥发性物质进行衍生化 （如GC-MS） , 有的能覆盖从亲水性到疏水性的各种代谢物的分析 （如LC-MS） , 有的具有优异的分离能力但重复性较低 （如CE） [6-9].因此， 选择与研究目的和样本匹配的MS技术将是研究成功的关键环节之一。可见， NMR和MS两种分析方法具有互补性[10], 对一个有机体的代谢组学综合表征分析需要运用多种分析技术和 （或） 仪器相互结合来开展。
 

　　在当今代谢组学分析条件下， 代谢指纹分析、代谢物谱分析和靶向代谢组学是可以运用的3种不同的研究方法。代谢指纹分析是对生物样本中可重现代谢物指纹图谱的全面、快速评估。它不需要特殊的样品制备和最终的色谱分离技术， 主要用于样品分类。识别的目的是根据表征特定组织或生物液体中代谢状态的独特模式来区分来自不同生物状态 （如疾病或健康） 的样本[11-13].代谢物谱分析是一种非靶向的代谢分析法， 旨在尽可能多地识别并量化化合物。其重点在于对各种代谢物 （如氨基酸、糖、脂质和胆汁酸等） 以及未知潜在化合物的分析。它涉及代谢物的高通量测量， 需要高分辨率色谱分离和质谱检测， 能够检测到代谢物组的具体变化， 并了解具体代谢途径， 常用于新的科学假说探索与代谢生物标志物鉴定[11-12,14].而靶向代谢组学是基于已知的代谢途径和 （或） 生物标志物， 选择监测与生物体特定反应有关的目标化合物[11-12,14], 并在样本中予以明确和精确定量。 …… 此处隐藏：1138字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……