内容发布更新时间 : 2024/12/26 2:24:58星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
基于1H NMR给药赭石后大鼠尿液的代谢组学分析
摘要基于1H NMR的代谢组学方法结合多变量数据分析方法(主成分分析和偏最小二乘判别分析)对灌胃给药赭石(2, 5和10 g/kg体重剂量)的成年Wistar大鼠尿液进行分析,并对大鼠给药前1天、给药后1~5天尿液1H NMR数据进行单变量比较分析,筛选出赭石的潜在特征代谢物,对赭石引起的代谢变化进行研究,为赭石的科学用药提供依据。结果表明,大鼠体内柠檬酸、牛磺酸、肌酸酐、α酮戊二酸、琥珀酸、二甲基甘氨酸等代谢物浓度发生明显变化,随给药时间的变化出现恢复趋势,且恢复趋势与给药剂量相关,可作为赭石的潜在特征代谢物。给药2, 5和10 g/kg体重剂量赭石降低了大鼠机体三羧酸循环能力,影响了能量、肌酸及二甲基甘氨酸的代谢,且10 g/kg体重剂量赭石对大鼠肝功能造成一定影响。
关键词 核磁共振; 代谢组学; 主成分分析; 偏最小二乘判别分析; 赭石 1引言
赭石(Haematitum)味苦,性寒,主要成分为三氧化二铁(Fe2O3),并含有Ca, Mn, Ni, Zn, Co, Cu, As等多种矿物元素[1],具有平肝潜阳、降逆、止血功效。临床
上应用非常广泛,主要用于治疗眩晕耳鸣、呕吐、噫气、呃逆、喘息、吐血等症,其铁含量大于45%,是良好的补铁剂,可以用于治疗缺铁性贫血,调节内分泌平衡。近些年,学者们对赭石的炮制方法、临床配伍应用等研究广泛,但对其作用机理和内源性代谢研究还不完全。
代谢组学[2]自提出以来发展迅速,它通过发现、识别、定量分析低分子量的代谢物,研究有关个体健康状况的重要信息[3]。代谢组学可以通过直观的代谢变化,确定代谢异常的信号(特征性代谢物)、生物标记物[4]。目前,代谢组学已经成功运用到疾病的诊断、药物安全及药物作用机理、毒理学、食品营养学、植物学等多个研究领域[4~9]。代谢组学的分析技术手段主要有核磁共振(NMR)、质谱(MS)、液相色谱质谱联用(LCMS)、气相色谱质谱联用(GC MS)等。 随着技术的进步,NMR提高了灵敏度和分辨率,被广泛应用到代谢组学的代谢物识别和定量分析中[4,5]。NMR可对样品进行快速、高通量的、无偏性地检测与分析,且样品处理简单。本研究采用基于1H NMR的代谢组学方法,结合主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLSDA)方法,对灌胃给药赭石的成年Wistar大鼠尿液进行分析,研究给药赭石前后的代谢组特征,找出赭石发挥作用的潜在特征代谢物,从分子水平上对赭石的急性生物效应进行研究,为赭石的科学用药提供了依据。
2实验部分 2.1仪器与试剂
Bruker AV 600型NMR仪器,质子共振频率为600.13 MHz,采用预饱和方法压制水峰采集信号,FID采集次数64,数据点64k,延迟时间6 s,90°偏转角为13.5 μs,采样时间为1.0224 s,谱宽8992.8 Hz。
NaH2PO4、Na2HPO4(分析纯,北京化工厂),用于配制缓冲溶液(pH=7.38);3(三甲基硅基)氘代丙酸钠(TSP,98%氘代,美国Aldrich公司);重水(D2O,99.9%,美国剑桥同位素实验室),用于配制0.5 mmol/L TSP;羧甲基纤维素钠(CMCNa,国药集团化学试剂有限公司),配制0.5%羧甲基纤维素钠溶液;赭石(长春某药房),配制质量分数为33.3%,55.6%和71.4%的赭石悬浊液(羧甲基纤维素钠作溶剂)。 2.2实验方法
20只成年雄性Wistar大鼠(购于吉林大学基础医学院),随机分为4组,每组5只,1组为对照组,3组为实验组。严格按照要求饲养,环境温度控制在(22±2)℃,湿度保持在50%±10%,昼夜循环,自由摄食饮水。大鼠在饲养笼内适应7天后,实验组灌胃给药2、5和10 g/kg体重(Body Weight,BW)剂量的赭石,对照组灌胃给药同体积0.5% CMCNa。赭石给药剂量参考其半致死量[10]。利用代谢笼集尿装置收集给药前1天及给药1, 2, 3, 4, 5天后的大