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发表于 2017-5-17 11:21:23
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本帖最后由 邓文龙 于 2017-5-17 12:05 编辑
《PLoS综合》发表论文摘要(英文)
(软件译)
研究论文
人类尿代谢组 2
图2.从人尿提取的水溶性代谢物的典型总离子色谱图。
数字表示以下代谢物(定量化合物):1:L-缬氨酸; 2:草酸 3:3-羟基异丁酸; 4:L-丝氨酸; 5:甘氨酸; 6:琥珀酸; 7:甘油酸 8:4-脱氧苏糖酸; 9:2,4-二羟基丁酸; 10:3,4-二羟基丁酸; 11:己二酸; 12:肌酐; 13:苏糖酸; 14:L-苯丙氨酸; 15:对羟基苯乙酸; 16:L-鸟氨酸; 17:L-天冬酰胺; 18:L-阿拉伯糖; 19:D-木糖醇; 20:D-木酮糖; 21:顺式/反乌头酸; 22:马尿酸 23:异柠檬酸 24:D-半乳糖; 25:D-葡萄糖; 26:L-酪氨酸; 27:山梨醇 28:葡萄糖酸 29:青霉烷醇 30:肌醇 31:尿酸 32:假尿苷。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0073076.g002
图3.从人尿提取的有机酸的典型GC-MS总离子色谱图。
数字表示以下代谢物(定量化合物):1:丙酮酸; 2:L-乳酸; 3:α-羟基异丁酸; 4:乙醇酸; 5:乙酰丙酸 6:3-羟基异戊酸; 7:2-羟基-2-甲基丁酸; 8:羟基丙酸 9:2-甲基-3-羟基丁酸 10:丙二酸; 11:3-羟基异戊酸; 12:甲基丙二酸 13:2-乙基丙烯酸; 14:苯甲酸; 15:磷酸; 16:乙基丙二酸 17:琥珀酸; 18:甲基琥珀酸; 19:4脱氧苏糖酸; 20:5-羟基己酸; 21:柠康酸 22:戊二酸; 23:间氯苯甲酸; 24; 3,4-二羟基丁酸; 25:3-甲基戊二酸; 26:己二酸; 27:焦谷氨酸 28:3-甲基己二酸 29:sumiki的酸 30:邻羟基苯乙酸 31:氧戊二酸; 32:庚二酸 33:3-羟甲基戊二酸 34:3-羟基苯基乙酸 35:4-羟基苯甲酸 36:2-furoylglycine; 37:辛二酸; 38:喹啉酸; 39:顺式/反乌头酸; 40:高香草酸 41:壬二酸; 42:马尿酸 43:3,4-二羟基苯乙酸; 44:3-(3-羟基苯基)-3-羟基丙酸(HPHPA); 45:香草扁桃酸 46:4-羟基苯基乳酸 47:吲哚乙酸 48:棕榈酸; 49:犬尿酸 50:3-羟基磷酸; 51:3-羟基癸酸; 52:阿魏酸; 53:5-羟基吲哚乙酸 54:硬脂酸。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0073076.g003
图4.来自合并的人尿样品的挥发性有机化合物(VOC)的典型气相色谱图。
数字表示以下代谢物:1:3-甲基环丁砜; 二点03己酮; 3点02戊酮; 4点01羟基-2-戊酮; 5:甲基硫代烯丙酯; 6:二甲基二硫醚; 7点04庚酮; 8时01甲基环己醇; 9; 2-己酮; 10:3,4二甲基噻; 11:二烯丙基硫化物; 12时05甲基-2-己酮; 13:1,3-二硫环己烷; 14:二甲基三硫醚; 15:苯酚; 16:欧司凡 17:对甲基异丙基苯; 18:甲基异丙基苯; 19:1,4桉树脑; 20:对甲酚 21:芳樟醇氧化物 22:异薄荷醇 23:α-对二甲基苯乙烯; 24:L-薄荷醇 25:十一烷 26:氧化铜(II); 27:水杨酸甲酯; 28:贝他酮 29:中音 30:o-百里酚 31:β-环磷酰胺; 32:4,7二甲基 - 苯并呋喃; 33:硬脂酸:34:2,6,10,10四甲基 - 氧杂 - 螺-4,5-癸-6-烯; 35:4-(2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-基)-2-丁酮; 36:1,2,3,4-四氢-1,1,6-三甲基萘; 37:阿尔卑斯; 38:1,2,3,4四氢-1,5,7- trimethylnapthalene; 39:1,2-diydro-1,1,6三甲基萘; 40:Beta-guaiene; 41:β-大马士革; 42:2,5环己二烯-1,4-二酮,2,6-二 - 叔丁基; 43:himachalene; 44:4-(2,6,6-三甲基环己基-1,3-二烯基) - 丁-3-烯-2-酮:45:1-(2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-基)-1-戊烯-3-酮; 46:2,4-双(1,1-二甲基乙基) - 苯酚; 47:1-(2,3,6-三甲基苯基)-3-丁烯-2-酮; 48:L-菖蒲 49:β-连环素; 50:1,6,7-trimethylnaphthalene; 51:azulol; 52:3,3,5,6四甲基-1-茚满酮。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0073076.g004
尿代谢物的定量和鉴定 - 联合直接流动注射和LC-MS / MS测定
直接流注射(DFI)MS / MS或DFI-MS / MS是另一种常用的全球代谢分析方法[87]。当同位素标准与多重反应监测(MRM)一起使用时,也可以用非常精确的浓度测量来进行目标代谢组学。对于我们的尿液研究,我们采用联合DFI / LC-MS / MS方法,基于市售的AbsoluteIDQ p180试剂盒(BIOCRATES Life Sciences AG,因斯布鲁克)。当应用于尿液时,我们能够鉴定和量化总共127种代谢物或代谢物种,包括34种酰基肉碱,21种氨基酸,15种生物胺,肌酸酐,己糖,35种磷脂酰胆碱,15种鞘磷脂和5种溶血磷脂酰胆碱。通过LC-MS / MS方法分析氨基酸和生物胺,而所有其他代谢物通过DFI-MS / MS分析,如表7所示。DFI-MS / MS使用其总酰基/烷基链含量(即PC(38:4))鉴定脂质物质(与特定脂质相反),而不是其独特的结构。因此,由BIOCRATES试剂盒鉴定的每种脂质物种通常对应于5-10种可能的独特的脂质结构。因此,通过该方法鉴定的磷脂酰胆碱,鞘脂和溶血磷脂酰胆碱结构的总数分别为458,19和6。因此,将这些可能的脂质结构(总共483个,基于人血清中已知的脂肪酸和脂质组成)与其他72个确认的非脂质代谢物组合,DFI-MS / MS方法产生555个确认的和可能的代谢物或代谢物结构。所有这些化合物及其相应的估计浓度都已输入UMDB。
人类尿液的组成 - 与其他生物流体的比较
通过将系统的计算机辅助文献调查与广泛的定量多平台代谢组学分析结合起来,我们已经能够全面地表征人类尿代谢组学。我们的数据表明,人尿中至少有 3079个可检测的代谢物,其中1350个被量化。这些化合物中至少有72种是微生物来源的,1453种是内源性的,2282种被认为是外源性的(注意一些化合物可以是外源性和内源性的),来自饮食,药物,化妆品或环境暴露。使用为HMDB开发的化学分类系统[15],我们发现人类尿代谢物分为230种不同的化学类(25“超级类”,表2)。鉴于在整个人代谢组中只有356种化学类[16],这显然证明了尿液中发现的巨大化学多样性。可以预期,大多数尿代谢物是非常亲水的,尽管有明显的微量脂质和脂肪酸对尿代谢素(836脂肪酸和脂质)贡献了大量的化学物质。这与血清[20]的组成形成鲜明对比,其特别丰富的脂质(即> 17000种脂质和脂肪酸)。相对于其他生物流体如CSF [18]或唾液[19],尿含有显着更多的化合物(5-10X),显示出更多的化学多样性(2-3X)。另一方面,我们知道,在人体血液中也发现人尿中发现的每种化合物。换句话说,人体代谢组胺是组成和化学多样性方面人血清代谢组的一个子集[20]。然而,我们在尿中鉴定的超过484种化合物(通过实验或通过文献综述)以前没有报告为血液。事实上,这么多的化合物似乎对尿是独一无二的,这可能与肾脏从血液中浓缩某些代谢物的非凡工作有关。因此,远远低于血液中检测限的化合物(使用今天的仪器)远远高于尿液的检出限。事实上,对于某些化合物,例如组胺,雄酮,正丙肾上腺素,睾丸激素13,14-二氢-15-酮-PEGE2,m-酪胺和醛固酮,两种生物流体之间的浓度差异有时超过1000倍。因此,尽管血液和尿液中的水溶性化合物的数量可能几乎相同,但这些化合物的浓度通常是深远不同的。这种差异结合肾脏处理异常高或异常低浓度代谢物的能力,使得尿液成为医疗诊断的特别有用的生物流体。事实上,根据我们在UMDB中的数据,尿代谢物已被用于表征近220种疾病。此外,肾脏过滤毒素或异种生物的能力使尿液成为饮食和药物监测和评估化学或污染物暴露的特别有用的生物流体[96]。
结论
使用补充有广泛的计算机辅助文献调查的多个实验测定的组合,我们能够鉴定可以或已经在人尿中鉴定和/或定量的总共2651种代谢物或代谢物种类(相当于3079种不同结构)使用今天的技术。包括正常和异常(疾病或暴露相关的)代谢物的这些信息已经被放置在可公开访问的网络数据库中,称为尿代谢组数据库(UMDB)。为了评估文献数据的有效性,进一步研究现有代谢组学技术的能力,我们从22名健康志愿者对尿液进行了全面,定量的分析。在此分析中使用了共6种不同的平台:NMR,GC-MS,DFI / LC-MS / MS,ICP-MS,HPLC / UV和HPLC / FD。从这项实验工作,我们能够确定总共445个并量化378个代谢物或代谢物种。这对应于873个独特结构(识别)和806个独特结构(量化)。这里首次报道了53种化合物或化合物,作为人类尿液的正常组分,而77种化合物或化合物种类首次在人体尿液中被强力量化。我们实验鉴定和/或量化的所有代谢物已添加到UMDB中。根据UMDB中的信息,我们的实验获得的数据对应于人类尿代谢素的16%(如果包括可能的或推定的代谢物,则为28%)。
考虑到覆盖水平,化学物种的多样性以及可以进行分析的容易性,我们已经确定NMR光谱似乎是尿液全球或非靶向代谢组学分析的首选方法。另一方面,基于试剂盒的组合DFI / LC-MS / MS方法似乎对于目标代谢组学方法是最佳的。使用多管齐下的GC-MS方法进行尿代谢组学似乎在覆盖范围内非常有希望,但对于高通量分析来说不是理想的。本研究中使用的所有方法似乎与相对较小的复合重叠相互补充。这有力地表明,如果有足够的时间和资源可用,应在尿代谢组学研究中使用多种方法。
如果有其他资源可用,我们本来希望评估其他技术(GCxGC-MS,FT-MS,同位素标记的LC-MS),并比较这些方法可以获得的代谢物覆盖度和化学多样性水平。然而,这项研究并不意味着成为尿液或尿液代谢组学中的“最后”一词。相反,它应该被视为未来研究的一个起点,并且在这一领域的未来改进。事实上,我们进行这些研究和编制这些数据的主要目标是帮助推动定量代谢组学领域,特别是临床上重要的生物流体如尿液。在实验上,我们的数据应该作为比较其他技术的有用基准,并评估人类尿液表征中的即将到来的方法学改进。从临床观点来看,我们认为,人体尿代谢组学数据库(UMDB)中包含的信息应为代谢组学研究人员,临床医师和临床化学家提供方便,集中的资源,从中更多了解人体尿液及其独特的化学成分。
方法
道德声明
所有样品均按照大学健康研究伦理委员会批准的艾伯塔省大学授权的道德指南收集。所有个体年龄在18岁以上。所有人都使用认可的道德准则接触,同意参加本研究的人员必须签署同意书。所有与会者均提供书面同意。
尿液样本的收集
在120 mL无菌尿标本杯中,从22名健康成年志愿者(14名男性,8名女性)收集人体尿样(首次通过,早晨)。志愿者平均年龄30岁(女性19-65岁),男性平均年龄32岁(21-67岁)。收到后(通常在收集后1小时内),立即用叠氮化钠处理所有样品至最终浓度为2.5mM。在4000rpm离心10分钟以除去颗粒物质后,将尿液样品在-20℃下以2mL等分试样储存在猎鹰管中直至进一步使用。在每次分析之前,将样品在室温下解冻30分钟,并通过离心过滤第二次。
http://journals.plos.org/plosone ... ournal.pone.0073076
(華成旅行最便宜 03-3833-9823) |
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