非靶向代謝組學

技術簡介

非靶向代謝組學（Untargeted Metabolomics）通過液質聯用/氣質聯用（LC-MS/GC-MS）方法對生物體受到外界刺激、病理生理變化以及本身基因突變產生的大量代謝產物進行定性定量，尋找差異表達代謝物，進而研究這些代謝物與生理病理變化的關系。

技術原理

大部分代謝物在色譜上具有較好的保留行為，通過色譜的方法可以將復雜樣本中不同理化性質的代謝物進行分離，然后實時進行高分辨質譜掃描分析。通過代謝物的精確質荷比或碎裂后的離子化碎片的質荷比信息確定待測物分子量并推測可能的分子式，得到定性結果，然后通過代謝物的質譜峰強度面積進行定量分析。

技術特點

高通量、全掃描，檢測所有小分子代謝物

高分辨率、高靈敏度，鑒定化合物準確度高

技術路線

送樣建議：

（1）樣本量要求：

血清/血漿：200 μL/sample

尿液：1mL/sample

動物組織：200 mg/sample

糞便/腸道內容：200 mg/sample

植物組織：1-2 g/sample

菌體/細胞：1-5 x 10^7 cells/sample

培養液：1 mL/sample

（2）生物學重復：

植物和微生物：建議8個以上，不低于6個

動物：建議12個以上，不低于8個

臨床樣品：建議100個以上，不低于30個

案例分析

不同重金屬暴露情景下血清心血管相關代謝紊亂^[1]

研究背景

大氣顆粒物中重金屬（如鎳、鎘）對人類健康構成重大威脅，已被確定為癌癥和非癌癥疾?。ㄈ缧难芗膊?、代謝疾?。┑奈ｋU因素。已有對PM2.5暴露相關的代謝紊亂研究，但目前仍不清楚PM2.5是如何引起代謝紊亂的，PM2.5結合重金屬對代謝產物干擾的可能機制也不清晰。

研究目的

為更好地了解PM2.5中重金屬的早期健康影響及其潛在機制，采用代謝組學技術鑒定不同暴露情景下32名健康年輕人血清心血管相關代謝物，分析影響主要通路，采用健康風險評估模型對大氣重金屬的非致癌性和致癌性風險進行了評估。

研究結果

短暫接觸重金屬的健康青年與血清心血管相關代謝物紊亂有關，包括SM（d18:1/17:0）和鞘磷脂增加，GlcCer（d16:1/18:0）和半乳糖神經酰胺降低，同時伴有鞘脂代謝途徑的激活。重金屬的增加可能通過激活鞘脂代謝途徑引起心血管相關代謝物紊亂，從而增加健康風險。

圖1 重金屬暴露對心血管相關早期健康影響的潛在機制

參考文獻

[1] Liu F, Chen X, Liu Y, et al. Serum cardiovascular-related metabolites disturbance exposed to different heavy metal exposure scenarios[J]. Journal of Hazardous Materials, 2021(354-362):125590.