基于NMR的代谢组学方法对硝酸钕急性生物效应的研究.pdfVIP

第36卷 分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告 第4期 of ChineseJournal 426—432 2008年4月 AnalyticalChemistry 基于NMR的代谢组学方法对硝酸钕急性生物效应的研究 廖沛球1，2 张晓宇3 魏来1，2 李伟生1’2 吴亦洁1 李晓晶1 倪嘉缵1 裴奉奎“ (中国科学院长春应用化学研究所，长春130022)2(中国科学院研究生院，北京100039) 3(燕山大学环境与化学-1-程学院生物工程系，秦皇岛066004) h内 摘要采用现代核磁共振和模式识别技术．分析了腹腔注射给药2、10和50,w,／ks体重剂量硝酸钕48 Wistar大鼠尿液和血清的核磁共振氢谱。由尿液及血清中内源性代谢物如柠檬酸、肌酸酐、Ⅳ-氧三甲胺、氨基 酸、乳酸、琥珀酸、牛磺酸及葡萄糖等物种的浓度变化，结合大鼠血清指标和肝、肾组织切片图研究了轻稀土化合 物Nd(NO，)，在大鼠体内的急性生物效应。结果表明，3个剂量的Nd(NO，)，主要对大鼠肝脏造成了不同程度 的损伤，而且随着剂量的升高渐趋严重。同时，Nd(NO，)，也对肾脏的特定部位(肾乳头、肾小管)造成了损害。 关键词硝酸钕，体液，核磁共振，生物效应，模式识别，代谢组学 1 引 言 代谢组学这一概念是1999年由Nicholson等…提出，它是关于定量描述生物内源性代谢物质的整 体及其对内因和外因变化应答规律的科学心]，是系统生物学的重要组成部分。它主要利用核磁共振 (NMR)技术和模式识别方法对生物体液和组织进行系统测量和分析，从而得到生物体代谢物随时间以 及生化过程变化而改变的信息。随着高场NMR技术的发展，核磁仪器分辨率和灵敏度的提高，体液 1H NMR谱的复杂性大为增加，仅靠肉眼观察很难从谱图中得到全部有效信息旧’4 J。模式识别(pattern NMR谱图数据进行处理和分析，能 recognition，PR)方法是一种成熟的多元分析方法，利用它对体液1H 得到有价值的生物信息悼J。主成分分析(principalcomponentanalysis，PCA)是最常用的PR方法之一。 利用基于NMR技术和PR相结合的代谢组学方法在研究稀土化合物、模型毒物和药物等的急性毒性方 面已取得了较好的结果旧叫J。 随着稀土在工业、农业和畜牧业等行业的广泛应用，稀土元素可能越来越多的通过各种途径进人生 态环境和生物体内。因此，稀土对环境、生态及人类的健康所造成的近期和远期生物效应，以及稀土的 农用安全性评价已成为重要的研究课题【l01。Nd(NO，)，是稀土微肥“常乐”的主要成分之一，本研究采 h内大鼠尿液血清中内源性代谢物浓度的变 用NMR技术和PR方法，分析了腹腔注射Nd(NO，)，后48 化及其对大鼠肝肾组织可能造成的损伤。 · 2实验部分 2．1动物实验 大学实验动物部提供，严格按要求饲养，控制环境的温度、湿度及昼夜循环，并在代谢笼中适应5d后给 药。对照组大鼠腹腔注射生理盐水，实验组大鼠分别腹腔注射不同剂量(Nd(NO，)。2、10和50mg／kg 体重)。利用代谢笼集尿装置收集给药前8 h 的大鼠尿液。给药48h后，将大鼠断颈处死取血，于4℃下静置1h后，以5000r／min离心分离得到血 2007-09-29收稿；2007．12-20接受 本文系国家自然科学基金资助项目(No20637010) ，E·marl：p