基于LC-MS代謝組學(xué)技術(shù)研究慢性持續(xù)低氧對(duì)SD大鼠肝臟代謝特征的影響

摘要：對(duì)正常大鼠及在慢性持續(xù)低氧條件下大鼠的肝臟代謝物進(jìn)行超高效液相色譜-四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)，觀察低氧誘導(dǎo)環(huán)境下大鼠肝臟代謝的影響，尋找差異代謝物及相關(guān)代謝通路，探究慢性持續(xù)低氧對(duì)SD大鼠肝臟代謝發(fā)揮作用的機(jī)制及具有何種作用。

關(guān)鍵詞：LC-MS ?代謝組學(xué) ?慢性持續(xù)低氧 ?肝臟代謝

【中圖分類號(hào)】R285.5 ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】2107-2306（2021）09--01

前言

隨著青藏高原在經(jīng)濟(jì)、文化、軍事等方面得到極大地發(fā)展，同時(shí)由于其占有十分重要的生態(tài)地位以及戰(zhàn)略地位，越來(lái)越多的人不斷涌入高原，投入相關(guān)的生產(chǎn)建設(shè)當(dāng)中。然而氧氣不足、低氣壓是高原環(huán)境的特點(diǎn)，長(zhǎng)時(shí)間生活在平原的人步入高原后通常會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)、消化、呼吸等各系統(tǒng)的應(yīng)激反應(yīng)。其中，高原缺氧導(dǎo)致肝臟損傷就是高原地區(qū)特有的肝功異常原因之一[1]。

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

運(yùn)用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)正常大鼠和慢性持續(xù)低氧大鼠肝臟代謝物，尋找差異代謝物及相關(guān)代謝通路，探討慢性持續(xù)低氧大鼠肝臟代謝特征的影響。

2.實(shí)驗(yàn)方法

使用超高效液相色譜-四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，對(duì)正常大鼠與低氧環(huán)境大鼠兩種不同情況下試驗(yàn)動(dòng)物的肝臟代謝物進(jìn)行檢測(cè)[2-3]，低氧大鼠采用5000m，7000m不同海拔分別培養(yǎng)7天，14天，21天，尋找差異代謝物及相關(guān)代謝通路，探討低氧環(huán)境對(duì)大鼠肝臟代謝特征的影響。

3.儀器和試劑

（1）主要試劑

甲醇、甲酸、水、乙腈均購(gòu)自CNW公司，L-2-氯苯丙氨酸購(gòu)自上海恒創(chuàng)生物科技有限公司。所有化學(xué)藥品和溶劑均為分析純或色譜級(jí)[4]。

（2）主要儀器

全自動(dòng)樣品快速研磨儀（JXFSTPRP-24/32[5]，上海凈信實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司），超聲波清洗機(jī)[6]（F-060SD，深圳福洋科技集團(tuán)有限公司），臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)（TGL-16MS[7-8]，上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司），冷凍濃縮離心干燥器（LNG-T98[9]，太倉(cāng)市華美生化儀器廠），高分辨質(zhì)譜儀（QE plus，賽默飛世爾科技公司），高效液相色譜儀（Dionex U3000 UHPLC，賽默飛世爾科技公司），色譜柱（ACQUITY UPLC HSS T3 （100 mm×2.1 mm， 1.8 um），Waters）。數(shù)據(jù)分析：將 GC-MS 的原始數(shù)據(jù)經(jīng) ChemStation 分析軟件轉(zhuǎn)換為 CDF 格式，導(dǎo)入 ChromaTOF 4.34 軟件進(jìn)行預(yù)處理，并使用 Fiehn 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)代謝物進(jìn)行定性、峰對(duì)齊，導(dǎo)出 CSV 格式的三維數(shù)據(jù)矩陣，將數(shù)據(jù)矩陣中的數(shù)值進(jìn)行 log2 轉(zhuǎn)換后導(dǎo)入 SIMCA 14.0 軟件進(jìn)行多維分析。通過(guò) MBROLE 通路分析功能，差異代謝物 [ 變量權(quán)重值（VIP）>1 或 P<0.01] 根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù) KEGG（http：//www.genome.jp/KEGG/pathway.html）進(jìn)行代謝途徑的通路分析，獲得其代謝通路的富集結(jié)果。

4.結(jié)果

4.1測(cè)定獲得的物質(zhì)峰以及代謝物數(shù)量如下表所示

4.3代謝通路富集：（1）逆行內(nèi)源性大麻素信號(hào)（2）卵巢類固醇生成（3）皮質(zhì)醇合成與分泌（4）庫(kù)欣綜合征（5）維生素消化吸收（6）醛固酮合成與分泌（7）膽固醇代謝（8）谷氨酸能突觸（9）可卡因成癮（10）GABA能突觸（11）長(zhǎng)期抑郁（12）苯丙胺成癮（13）酒精成癮（14）磷脂酶 D 信號(hào)通路（15）壞死性凋亡（16）癌癥中的膽堿代謝（17）鞘脂信號(hào)通路（18）碳水化合物消化吸收（19）ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體（20）催產(chǎn)素信號(hào)通路（21）甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝（22）癌癥中的中心碳代謝（23）產(chǎn)熱代謝（24）初級(jí)膽汁酸生物合成（25） FoxO信號(hào)通路（26）可卡因作用途徑（27）血管平滑肌收縮信號(hào)通路（28）蛋白質(zhì)消化吸收（29）胰島素抵抗（30）利什曼?。?1）光轉(zhuǎn)導(dǎo)（32）脂肪細(xì)胞中脂解的調(diào)節(jié)（33）腎素分泌（34）帕金森綜合癥路徑（35）基底細(xì)胞癌路徑（36）硫代謝（37）半胱氨酸和蛋氨酸的代謝（38）嗎啡成癮路徑（39）AMPK信號(hào)通路

5.結(jié)論

（1）持續(xù)低氧處理使大鼠肝臟脂肪和氨基酸代謝分解加快，同時(shí)造成肝臟損傷。

（2）雄激素表達(dá)過(guò)量，生殖系統(tǒng)反應(yīng)鈍化。

（3）新陳代謝的穩(wěn)態(tài)造成了破壞，誘導(dǎo)出一系列代謝并發(fā)癥，同時(shí)患病性風(fēng)險(xiǎn)增加。

（4）出現(xiàn)了一定的神經(jīng)肌無(wú)力。

（5）維生素消化和吸收的改變，影響了體內(nèi)部分的催化反應(yīng)。

（6）膽固醇代謝異常，導(dǎo)致內(nèi)分泌失調(diào)和心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)增加。

（7）長(zhǎng)時(shí)間的低氧環(huán)境壓迫使大鼠產(chǎn)生了一定程度的長(zhǎng)期抑郁。

（8）壞死性凋亡的發(fā)生，可能誘導(dǎo)多種疾病的發(fā)病機(jī)制，包括但不限于神經(jīng)系統(tǒng)疾病，視網(wǎng)膜疾病，急性腎損傷，炎癥性疾病和微生物感染。

（9）異常膽堿代謝的發(fā)生標(biāo)志著腫瘤發(fā)生的機(jī)率增高。

（10）胰島素抵抗發(fā)生，能夠證實(shí)發(fā)生了肥胖癥，非酒精性脂肪肝以及心血管疾病等疾病，對(duì)生命健康造成威脅。

（11）出現(xiàn)神經(jīng)退行性運(yùn)動(dòng)障礙。

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作者簡(jiǎn)介：魏杰鋒（1995—），男，漢，青海西寧，籍貫河南安陽(yáng)，研究生，研究方向：動(dòng)物生理，單位：青海師范大學(xué)，單位所在省市：青海西寧，單位郵編810000