基于非靶向尿液代谢组学方法的气虚模型评价

后宗; 刘舒; 宋凤瑞; 刘志强

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20220251

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基于非靶向尿液代谢组学方法的气虚模型评价

药物代谢 | 更新时间：2022-08-30

- 基于非靶向尿液代谢组学方法的气虚模型评价
  增强出版
- Evaluation of Qi-deficiency Model Based on Urine Non-targeted Metabonomics
- 中国实验方剂学杂志 2022年28卷第19期页码：121-127
- 作者机构：
  
  1.长春中医药大学，长春 130117
  2.中国科学院长春应用化学研究所吉林省中药化学与质谱重点实验室，电分析化学国家重点实验室，长春 130022
- 作者简介：
  
  后宗，在读博士，从事中药分析学研究，E-mail：1129153921@qq.com
  刘志强，博士，研究员，从事中药新药分析研究，E-mail：liuzq@ciac.ac.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金联合基金项目(U19A2012);吉林省重大科技专项子课题(20200504005YY)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20220251
  中图分类号： R22;R28;R969.1;O657
- 收稿日期：2021-10-19，
  
  网络出版日期：2022-01-27，
  
  纸质出版日期：2022-10-05
- 稿件说明：
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后宗,刘舒,宋凤瑞等.基于非靶向尿液代谢组学方法的气虚模型评价[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(19):121-127.

HOU Zong,LIU Shu,SONG Fengrui,et al.Evaluation of Qi-deficiency Model Based on Urine Non-targeted Metabonomics[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(19):121-127.
后宗,刘舒,宋凤瑞等.基于非靶向尿液代谢组学方法的气虚模型评价[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(19):121-127. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220251.

HOU Zong,LIU Shu,SONG Fengrui,et al.Evaluation of Qi-deficiency Model Based on Urine Non-targeted Metabonomics[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(19):121-127. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220251.

摘要

目的

通过代谢组学方法，从生物标志物及代谢通路角度，探讨Balb/C-nu小鼠游泳力竭法建立气虚模型的复制情况。

方法

将Balb/C-nu小鼠随机分为正常组和气虚组，其中气虚组采用连续15 d尾部固定5%体质量金属游泳至力竭（鼻尖浸水时间

5 s）的方法建立气虚模型。利用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱法（UPLC-Q-TOF/MS）进行尿液代谢组学分析，流动相选择乙腈（A）-0.1%甲酸水溶液（B）梯度洗脱（0~1 min，5%~8%A；1~4 min，8%~8.5%A；4~5 min，8.5%~12%A；5~10 min，12%~40%A；10~12 min，40%~100%A；12~15 min，100%A），流速0.3 mL·min

-1

，进样量10 μL，电喷雾离子源（ESI），正、负离子模式检测，扫描范围为

50~1 000。运用主成分分析（PCA）、正交偏最小二乘法-判别分析（OPLS-DA）、人类代谢组数据库（HMDB）和MS

采集的高碰撞能量离子碎片信息，以及串联质谱法（MS/MS）碎片离子信息等鉴定潜在的生物标志物。采用京都基因和基因组百科全书（KEGG）数据库与MetaboAnalyst 5.0分析生物标志物的相应代谢通路及通路富集。

结果

正常组和气虚组小鼠尿液内源性物质明显分离，并有24个具有显著差异的生物标志物。这些生物标志物涉及的代谢通路有三羧酸循环、糖酵解代谢、氨基酸代谢、脂肪酸代谢、嘧啶代谢、类固醇激素生物合成和色氨酸代谢等。其中，与能量相关的代谢通路有三羧酸循环、糖酵解代谢、氨基酸代谢、脂肪酸代谢、嘧啶代谢、类固醇激素生物合成。

结论

通过尿液代谢组学考察，结合体征外观，成功评价了Balb/C-nu小鼠游泳力竭法建立的气虚模型，同时验证了气虚与能量代谢途径密切相关。

Abstract

Objective

To evaluate the success of Qi-deficiency model of Balb/C-nu mice established by swimming exhaustion test from the view of biomarkers and metabolic pathways by metabonomics.

Method

Balb/C-nu mice were randomly divided into the normal group and Qi-deficiency group， Qi-deficiency model was established by swimming with 5% body weight metal fixed at the tail for 15 consecutive days until exhaustion （nose tip immersion time

5 s）. The urine metabonomics was analyzed by ultra-high performance liquid chromatography-quadrupole-time-of-flight mass spectrometry （UPLC-Q-TOF/MS）， and the mobile phase was acetonitrile （A）-0.1% formic acid aqueous solution （B） for gradient elution （0-1 min， 5%-8%A； 1-4 min， 8%-8.5%A； 4-5 min， 8.5%-12%A； 5-10 min， 12%-40%A； 10-12 min， 40%-100%A； 12-15 min， 100%A）， the flow rate was 0.3 mL·min

-1

， the injection volume was 10 μL， electrospray ionization （ESI） in positive and negative ion modes was used in MS analysis， the MS data were acquired in full-scan mode from

50-1 000. Principal component analysis （PCA）， orthogonal partial least squares-discriminant analysis （OPLS-DA）， human metabolome database （HMDB）， high collision energy ion fragments collected by MS

and tandem MS （MS/MS） ion information were used to identify potential biomarkers. Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） database and MetaboAnalyst 5.0 were used to analyze the corresponding metabolic pathways and pathway enrichment of biomarkers.

Result

Endogenous substances in urine of mice in normal group and Qi-deficiency group were obviously separated， and there were 24 biomarkers with significant difference. The metabolic pathways involved in these biomarkers were tricarboxylic acid cycle， glycolysis metabolism， amino acid metabolism， fatty acid metabolism， pyrimidine metabolism， steroid hormone biosynthesis and tryptophan metabolism. Among them， the metabolic pathways related to energy were tricarboxylic acid cycle， glycolysis metabolism， amino acid metabolism， fatty acid metabolism， pyrimidine metabolism and steroid hormone biosynthesis.

Conclusion

Through the investigation of urine metabonomics， combined with the physical signs， the Qi-deficiency model established by swimming exhaustion test in Balb/C-nu mice is successfully evaluated， and it is also verified that there is a close correlation between Qi-deficiency and energy metabolism.

关键词

Keywords

references

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