类靶向代谢组学

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经典案例

欧洲儿童队列的尿液 & 血清代谢组学研究

Determinants of the urinary and serum metabolome in children from six European populations

研究对象: BMC Medicine
发表时间: 2018年
样本类型: 尿液、血清
影响因子: 9.088

一、研究背景

人类在生命早期(胎儿期、幼儿期、儿童期等)的生长环境和饮食习惯与一生的健康情况息息相关。尿液和血清代 谢物可以直观的反映出人体的生活和健康状况,对尿液和血清代谢组学的分析可以系统地阐明环境因素和健康之间的相 互关系。然而,目前缺乏对儿童人群进行大规模尿液和血清代谢组学的研究。

二、研究策略

三、研究结果

1. 不同人群队列的代谢组学差异

为了研究不同人群队列的代谢组学差异,采用类靶向代谢组学的方法对来自欧洲6个儿童队列的人群的血清和尿液样 本进行检测。6个儿童队列的人群特征如表1所示,不同队列人群的摄食情况见表2。代谢组学检测结果见图1,其中177 个血清代谢物中有104个具有显著性差异,44个尿液代谢物中有10个具有显著性差异。表明不同人群队列的代谢组具有 差异性。

表1 队列样本人群特征信息

表2 人群摄食信息

图1 人群队列代谢组学检测结果

2. 样本采集时间影响代谢组学结果

研究发现21种代谢物具有餐后效应,包括11种氨基酸、1种生物胺、2种短链酰基肉碱、4种长链酰基肉碱和3种溶血 磷脂酰胆碱(图2)。通过查找夜间尿液样本与晨尿样本的差异代谢物,发现丙氨酸、柠檬酸、N-甲基烟酰胺和 N-乙酰 -神经氨酸在夜间搜集的尿液样本中含量较高,4-脱氧苏氨酸在早晨搜集的晨尿样本中含量较高(图2)。研究结果表明 不同取样时间点影响样本中代谢物的检测。

图2 样本采集时间对代谢组学结果的影响

3. 性别、BMI 指数和饮食影响代谢组学结果

男性血清中神经递质5-羟色胺含量比女性高,而丝氨酸、赖氨酸、鸟氨酸、腐胺、六种中长链酰基肉碱(C10、C12、 C14:1、C14:1–OH、C14:2和C16:1)和三种鞘脂(SMC16:1,SMC18:0,SM C18:1)则低。在血清中与 BMI 指数呈 正相关的代谢物包括游离肉碱、短链酰基肉碱、七种氨基酸(如谷氨酸,缬氨酸、亮氨酸)和鞘脂类(SMC16:0、 SMC16:1、SMC18:1)化合物。

图3 性别、BMI 指数和饮食对代谢组学检测结果的影响

研究结论

此研究中尿液样本应用 NMR 平台检测到44种代谢物;血清样本应用 LC-MS 平台,采用高通量 MRM 扫描模式检 测到177种代谢物。将代谢组学结果与临床特征关联,发现尿液与血清样本中肌酐含量变化与年龄呈正相关。尿液中4- 脱氧苏氨酸、缬氨酸的含量变化以及血清中肉碱、短链酰基肉碱(C3, C5)、谷氨酸、BCAAs、溶血磷脂酰胆碱和鞘磷 脂含量变化均与 BMI 指数相关。尿肌酸和血清磷脂酰胆碱含量变化与肉的摄入量相关,尿液中脯氨酸甜菜碱和马尿酸 与水果摄入量相关。

参考文献

Lau C H E, Siskos A P, Maitre, Léa, et al. Determinants of the urinary and serum metabolome in children from six European populations[J]. BMC Medicine, 2018, 16(1).