代谢组学与呼吸疾病

代谢组学研究相对分子质量在1000以下的内源性小分子作为各种代谢途径的底物和产物。基于核磁共振(NMR)、液相色谱-质谱(LC-MS)、气相色谱-质谱(CC-MS)等代谢分析平台，小分子代谢物定性和定量分析寻找特定的生物标志物，揭示代谢途径的变化。

代谢组学研究方法

完整的代谢组学研究方法侧重于样品预处理、样品分析数据处理和分析，以阐明相关的生物学意义。

在样品预处理方面，用于代谢组学研究的生物样品的主要来源是生物液体(尿液、血液、唾液等)组织和细胞。生物液的预处理可采用沉淀蛋白、液-液萃取、固相萃取等方法进行，组织和细胞可采用超声破碎法进行提取。取样品后储存在液氮或-80℃冰箱中。

NMR、LC-MS和GC-MS技术目前被用作代谢组学分析的平台。利用MarkerLynx、MassHunter、XCMS、MATLAB和SIMCA-P软件对仪器分析后得到的数据进行预处理。采用主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DS)等模式识别方法建立模型，筛选差异代谢物。

结合代谢组学数据库HMDB (Human Metabolome Database)、KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)、METLIN和NIST (National Institute of Standards and Technology)等，寻找代谢途径中差异代谢物的位置，并分析相关生物学机制。

图1所示。呼吸系统疾病的代谢组学研究等, 2018)

呼吸系统疾病中的代谢组学

支气管哮喘

支气管哮喘是一种复杂的异质性疾病，漏诊率和误诊率很高，反复发作可导致慢性阻塞性肺病、肺气肿和肺心病等并发症。基于质谱的代谢组学可以灵敏地捕捉哮喘患者体内的代谢波动和病理改变。通过在体内分析底物的小分子代谢物和各种代谢途径的产物，寻找疾病的生物标志物，为哮喘的早期诊断和严重程度评估提供了更好的方法。

图2所示。图描述了慢性肺部疾病的主要代谢性共病等, 2018)。

慢性阻塞性肺疾病

慢性阻塞性肺病是一种常见的非均质呼吸道疾病，其特征是持续的、不完全可逆的气流限制。利用LC-MS技术检测与肺功能参数显著相关的潜在生物标志物。代谢组学研究表明，氨基酸代谢、脂质代谢、能量产生途径、氧化和抗氧化的失衡可能通过激活激活b细胞信号通路的核因子κ轻链增强子和释放炎症细胞因子而导致局部和全身炎症。此外，它们可能引起蛋白质营养不良和氧化应激，促进慢性阻塞性肺病的发生和发展。

肺结核

采用液相色谱-串联质谱(LC-MS / MS)进行多变量和单变量分析，以筛选组间差异代谢物并识别活动性结核病的潜在生物标志物。

肺癌

肺癌是世界上主要的癌症类型，由于预后差和早期发现困难，导致死亡人数最多。代谢组学被广泛应用于评估机体整体代谢变化，以研究癌症发展，洞察潜在的病理生理学，识别肺癌早期预测和诊断的代谢标志物，揭示肺癌的发病机制，区分不同类型的肺癌，评估不同患者的药物治疗效果。

参考文献

1. 帕帕约安努，密苏里州，卡拉姆皮塔科斯，等．(2018)。慢性肺部疾病中的代谢紊乱。医学前沿，4, 246年。
2. 何文娥，王文芳(2018)。用代谢组学了解和诊断哮喘和慢性阻塞性肺病。在哮喘的基因组方法(155-177页)。施普林格、新加坡。

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