空间分辨代谢组学进展和挑战

空间分辨代谢组学即整合质谱成像和代谢组学技术,对动/植物组织和细胞中内/外源性代谢物的种类、含量和差异性空间分布进行精准测定。质谱成像技术因其具有无标记、非特异、高灵敏度、高化学覆盖、元素/分子同时检测等优势,被广泛应用于动/植物组织中各类代谢物、多肽和蛋白的时空分布研究。首先介绍了代谢组学和质谱成像技术的研究现状,然后重点综述了空间分辨代谢组学在动物组织、植物组织和单细胞水平上的前沿应用。最后展望了空间分辨代谢组学技术的现有瓶颈和未来发展方向。空间分辨代谢组学是继代谢组学之后又一门新兴的分子成像组学技术,能够无标记、可视化检测动物组织中外源性药物的吸收、分布、代谢和排泄,以及植物组织中多种代谢产物的生物合成、转运途径和积累规律。该技术将推动靶向药物发现、病理机制解析和动植物生长发育密切关联的空间代谢网络调控等前沿应用研究。     

不同营养干预方式对重症急性胰腺炎患者临床治疗效果及营养代谢指标的影响

目的：探讨不同营养干预方式对重症急性胰腺炎患者临床治疗效果及营养代谢指标的影响。方法：2018年1月—2020年12月期间来本院就诊的重症急性胰腺炎患者,依据NRS-2002营养筛查表筛查结果,选出可能存在营养风险的86例患者作为研究对象。然后采用随机数字表法将其分为对照组和观察组两组,平均每组43例患者。对照组采用早期肠内外营养支持的干预方式,观察组采用个体化综合营养干预的方式,比较两种不同的营养方式对两组重症急性胰腺炎患者的临床治疗效果及营养代谢相关指标的影响。结果：炎症水平方面,干预后两组患者白细胞（WBC）、超敏C反应蛋白（CRP）、降钙素原（PCT）和血沉（ESR）较干预前均降低,差异有统计学意义（P<0.05或P<0.01）;干预后观察组各项指标降低程度高于对照组,差异有统计学意义（P<0.05或P<0.01）。实验室检测及营养代谢指标方面,干预后两组患者实验室检测指标血清淀粉酶水平较干预前明显降低,差异有统计学意义（P<0.01）;血红蛋白（Hb）、前白蛋白（PA）、白蛋白（ALB）、血清Ca2+水平较干预前增加,差异有统计学意义（P<0.05或P<0.01）;干预后观察组血清淀粉酶降低和营养代谢指标升高程度高于对照组,差异有统计学意义（P<0.05或P<0.01）。APACHE-Ⅱ评分结果,干预后两组患者APACHE-Ⅱ评分较干预前显著降低,差异有统计学意义（P<0.01）;干预后观察组患者APACHE-Ⅱ评分降低程度高于对照组,差异有统计学意义（P<0.01）。临床结局及并发症方面,干预后观察组腹痛腹胀减轻时间、排气时间和住院时间均低于对照组,差异有统计学意义（P<0.05）;干预后观察组各种并发症的发生率低于对照组,差异有统计学意义（P<0.05）。结论：重症急性胰腺炎患者采用个体化综合营养干预方式具有良好的临床治疗效果,有利于减轻炎症反应,提高免疫功能,改善患者的营养代谢状况和临床结局,降低并发症的发生率。     

基于UPLC-MS技术筛选db/db小鼠血清和组织中的小分子2型糖尿病标志物

摘要 目的：2型糖尿病（Type 2 Diabetes Mellitus,T2DM）发病持续增长,并发症致死率高,疾病无法根治需长期用药维持,所以2型糖尿病的早期诊断和预防十分重要。故本研究探究2型糖尿病模型db/db小鼠不同疾病进程中血清和组织代谢谱的变化,筛选密切相关的小分子代谢产物,为2型糖尿病早诊和预防提供参考。方法：本研究利用超高效液相色谱联用四极杆时间飞行质谱（UPLC-QTOF/MS）技术,以8,12,16周龄三个不同阶段db/db小鼠及其对照的血清和组织为研究对象,进行非靶向代谢组学研究。利用MarkerView提取采集到的数据,通过SMICA-P软件进行主成分分析（PCA）和OPLS-DA建模分析,对数据进行降维处理,结合t检验筛选出特异性的差异代谢物,联合二元逻辑回归建立诊断模型。结果：随着病程发展,显示出更多代谢紊乱。二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic acid,EPA),酪氨酸(Tyrosine)和亮氨酸(Leucine)三个代谢物在T2DM模型db/db小鼠及其野生对照组血清和组织中具有显著性差异,差异倍数明显且与随疾病进程呈现正负相关性。经过二元逻辑回归建立联合诊断模型,三种代谢物组合的诊断模型为Logit[P=T2DM]=-6.052*[ EPA]+5.837*[ Tyrosine]+1.985*[ Leucine]-14.092。根据此模型建立受试者工作特征曲线(Receiver operating characteristic curve,ROC),曲线下面积(Area under curve,AUC)为0.988,灵敏度和特异性均为98.1%。结论：EPA,Tyrosine和Leucine可被认为是最典型的T2DM标志物,值得进一步探讨,为2型糖尿病的发生风险和治疗提供参考。     

艾拉莫德对难治性类风湿关节炎患者骨密度和血清B-ALP、CTX-I的机制分析

摘要 目的：探讨艾拉莫德对难治性类风湿关节炎患者骨密度和血清骨碱性磷酸酶（B-ALP）、I型胶原交联羧基末端肽（CTX-I）的机制。方法：选择2019年1月至2020年12月我院接诊的134例难治性类风湿关节炎患者,通过随机数表法分为观察组和对照组,每组67例。对照组给予甲氨蝶呤联合依那西普治疗,观察组给予艾拉莫德片联合依那西普治疗,均连续治疗12周。比较两组临床缓解率、实验室指标、类风湿关节炎患者病情评价（DAS28评分）、骨密度、血清B-ALP、CTX-I的变化和不良反应。结果：治疗后,观察组临床缓解率为90.00%,明显高于对照组72.50%（P＜0.05）;观察组红细胞沉降率（ESR）、C反应蛋白（CRP）、类风湿因子（RF）、抗环挂氨酸肽抗体（抗-CCP）表达和DAS28评分分别为（23.53±2.77）mm/h、（11.73±2.30）mg/L、（17.45±3.08）U/L、（43.22±7.17）RU/mL、（2.74±0.34）分,均明显低于对照组的（31.27±5.04）mm/h、（19.11±2.12）mg/L、（24.47±2.59）U/L、（55.23±7.44）RU/mL、（3.21±0.50）分,差异有统计学意义（P＜0.05）;观察组骨密度、血清B-ALP分别为（0.83±0.05）g/cm3、（117.02±15.65）U/L,均明显高于对照组（0.77±0.04）g/cm3、（101.19±9.59）U/L,观察组CTX-I为（0.36±0.04）μg/L,明显低于对照组（0.47±0.04）μg/L,差异有统计学意义（P＜0.05）;两组不良反应总发生率分别为4.44%和2.22%,差异无统计学意义（P＞0.05）。结论：艾拉莫德联合依那西普治疗难治性类风湿关节炎效果显著,可明显改善骨密度、血清B-ALP、CTX-I的表达,提高临床缓解率,安全性好,值得应用推广。     

高胱氨酸尿对大鼠肾脏自噬水平的抑制作用

摘要 目的：探讨胱氨酸尿症中高胱氨酸浓度对大鼠肾脏自噬水平的影响。方法：通过液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）测定Slc7a9基因敲除大鼠24小时尿液胱氨酸浓度确定高尿胱氨酸;通过IHC（免疫组织化学）染色筛选无结石产生的胱氨酸尿症大鼠、观察肾脏组织结构有无明显变化;通过Western blot测定肾脏组织中的LC3-I、LC3-II、p62和mTOR的蛋白相对表达量,以检测自噬水平的变化,并探索变化原因;通过组织切片Masson染色法检测肾脏髓质纤维化程度。结果：10只无结石胱氨酸尿症大鼠尿液胱氨酸显著高于对照组;未发现有胱氨酸结石的生成与肾脏结构性变化;Masson染色提示胱氨酸尿症大鼠发现轻度肾脏纤维化过程;肾脏组织自噬标记蛋白LC3-I、LC3-II蛋白相对表达量、LC3-II/LC3-I比值以及自噬当量p62相对表达较对照组均显著降低,mTOR相对表达量显著升高。以上差异均有统计学意义（P＜0.05）。结论：在胱氨酸尿症大鼠模型上,发现无结石形成情况下的尿高胱氨酸水平可通过mTOR途径抑制大鼠肾脏组织的自噬水平,自我保护作用减弱,由此参与胱氨酸尿症的肾脏损伤过程。     

桑黄Zn(II)2Cys6锌簇蛋白转录因子及其在不同碳氮源条件下的表达

Zn(II)2Cys6锌簇蛋白转录因子（C6 zinc）在真菌次生代谢产物合成中发挥重要作用。本研究首先利用本地BLAST,从桑黄Sanghuangporus sanghuang全基因组中获得Zn(II)2Cys6锌簇蛋白转录因子编码基因,并利用生物信息学手段分析编码蛋白保守结构域、一级结构及二级结构,构建蛋白系统发育树,最后利用半定量PCR对它们在不同碳源和氮源培养条件下的表达情况进行检测。结果显示:从桑黄基因组中分析获得的11个Zn(II)2Cys6锌簇蛋白均具有Cy6型锌指基序,属于GAL4型锌簇蛋白转录因子;它们均为不稳定亲水性蛋白,具磷酸化修饰位点,糖基化修饰位点较少或没有,定位于细胞核中;其二级结构主要以无规卷曲和α螺旋为主;系统发育树分析结果显示,桑黄Zn(II)2Cys6锌簇蛋白分为2个大分支,其中Ⅰ类分支转录因子的保守结构域分布于蛋白N-端,Ⅱ类分支转录因子的保守结构域则分布于蛋白C-端;11个桑黄Zn(II)2Cys6锌簇蛋白转录因子在不同培养基培养的菌丝体中呈现差异化表达,其中,肌醇培养基和乳糖培养基能够有效促进大部分锌簇蛋白转录因子的表达;另外,基因簇分析显示桑黄锌簇蛋白SHCZ4可能是NRPS-PKS杂合基因簇体系的途经特异性转录因子。该结果将为桑黄次生代谢产物合成调控相关转录因子的研究以及潜在次生代谢相关基因簇的挖掘提供参考依据。     

菌根真菌与兰科植物互作的组学研究进展

兰科植物因其具有丰富的物种多样性和重要的社会经济价值,多年来一直是植物学及生态学界的重点研究对象。菌根真菌对兰科植物的种子萌发、营养吸收和种群动态等多个方面都具有十分重要的作用,因而近年来受到越来越多的关注。探究菌根真菌与兰科植物互作的内在机制是目前兰科菌根研究的一大热点领域,同时也为兰科植物野生资源保护和种群恢复提供了许多新方法与新思路。随着新一代测序技术以及多种组学数据库的发展与建立,菌根真菌与兰科植物互作机制研究已然进入了一个全新的时代。纵观近年来的研究,通过基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等相关技术,人们对兰科菌根共生过程中的种子萌发、营养物质转运、信号转导、宿主免疫和逆境抗性等方面的内在机制有了一定的了解。本文对近十年来国内外采用组学技术研究菌根真菌与兰科植物互作机制方面的研究成果进行了总结和梳理,并对未来该领域的研究进行了展望。     

蛹虫草组学研究进展

作为虫草属的模式种,蛹虫草是目前虫草类真菌中研究和应用最为广泛的物种之一。随着基因组序列的公布,蛹虫草组学水平的研究近年来取得了明显的进展。本文从基因组、线粒体基因组、甲基化组、转录组、蛋白质组、代谢网络等角度对蛹虫草组学水平的研究现状进行综述,期望对进一步推动蛹虫草的深入研究提供帮助。     

精氨酸及其代谢产物对缺血性脑卒中的作用

摘要：缺血性脑卒中是成年人群致残、致死的重要原因之一,有效治疗手段和药物的匮乏是脑卒中致残的主要原因。精氨酸既是一种营养物质,又具有多种独特的生理与药理作用,在早产儿和严重应激状态下精氨酸在维持正氮平衡与正常生理功能方面发挥重要作用,常将精氨酸称为条件必需氨基酸。精氨酸是生物体合成多胺的前体物质,同时精氨酸代谢也产生高活性自由基一氧化氮。精氨酸代谢及其代谢产物的改变可对脑卒中产生多种影响,如线粒体功能破坏、钙离子通道紊乱、血脑屏障损伤等。本文综述了精氨酸及其代谢产物在缺血性脑卒中病理过程中的作用。深入的研究和探讨其损伤和保护的双重作用机制将为缺血性脑卒中的防御和治疗提供新的策略。     

网袋强化椎体成形术在骨质疏松椎体骨折治疗中的经验教训

摘要 目的：探讨和总结使用网袋强化椎体成形术在骨质疏松椎体骨折围手术期的注意事项及相关对策。方法：回顾性分析2017年6月到2020年6月3年时间内,使用网袋强化椎体成形术治疗骨质疏松性椎体骨折患者共计112例。统计和比较患者在围手术期的各项指标,分析穿刺失败的原因及相关危险因素。结果：112例患者共涉及138个椎体。其中一期穿刺失败率（骨水泥分布不佳）为47个,占34.0%。骨水泥注入3 mL以下者为19个,占13.8%。骨水泥渗漏为36个,占26.1%。所有患者在术后3天及3月复查, VAS评分和ODI评分较前均有显著改善(P<0.05)。所有患者均未出现严重并发症(P>0.05)。结论：网袋强化椎体成形术在骨质疏松性椎体骨折的治疗中是一种理想的治疗方式,但在具体过程中仍有相关的经验和教训需要整理和总结。