联合应用静态、动态代谢组学研究抑郁大鼠血浆和粪便代谢特征

发布时间：2020-05-15 14:31

【摘要】：选题依据:抑郁症是一种常见精神类疾病,发病机理尚未彻底阐明。大量研究表明,抑郁症的发生发展与体内代谢密切相关。代谢组学是研究抑郁症代谢特征的重要手段,~1H-NMR、LC-MS和GC-MS是常用代谢组学检测平台。多元统计分析,是代谢组学常用数据分析方法。传统的静态代谢组学数据分析方法多以横断面数据为研究对象,研究结果可反映疾病发展过程特定时刻的机体代谢特征,但却难以体现疾病发生发展过程中各种复杂因素对机体代谢的动态影响,将与时间相关的重要变异作为混杂因素而忽略,因而具有局限性。动态代谢组学数据分析方法针对静态代谢组学分析方法的上述局限,在代谢组学高维数据降维的同时捕捉由时间趋势产生的变异,更真实地揭示疾病发生发展过程中机体代谢的动态变化特征。联合应用静态、动态代谢组学数据分析方法既可克服静态代谢组学的上述局限,又可通过比较两种数据分析结果的异同,获得与疾病进程联系更为紧密的关键代谢特征,为深入研究机体代谢与疾病病理的关系提供支撑。研究目的:本研究拟以慢性温和不可预知应激大鼠模型模拟抑郁症发生发展过程,联合应用静态、动态代谢组学数据分析方法,研究抑郁大鼠血浆和粪便代谢特征及其相关性,为深入认识机体代谢与抑郁症病理的关系、基于内源性代谢物干预抑郁症的研究提供参考。研究方法:1.复制慢性温和不可预知应激模型,对模型复制过程的0 d、7 d、14 d、21d、28 d对行为学指标进行动态监测。采用LC-MS/MS对造模第28 d的血浆神经递质进行定量检测,以验证模型复制效果。2.采用GC-MS检测慢性温和不可预知应激模型复制过程中血浆、粪便代谢组,运用静态代谢组学数据分析方法研究抑郁大鼠模型复制成功时代谢轮廓和特征代谢物。3.运用ASCA动态代谢组学数据分析方法,研究抑郁大鼠模型复制过程中与表型、时间、表型时间交互等因素相关的特征代谢物。4.运用Spearman相关分析动态、静态代谢组学研究所得抑郁大鼠差异代谢物与行为学指标和神经递质的相关性,进一步对相关的差异代谢物进行代谢通路分析,丰富机体代谢与抑郁症的关系。研究结果:1.本文从行为学指标和神经递质两个方面同时评价模型复制成功,糖水偏爱率与DA和Ach存在正相关,静止时间与理毛时间呈负相关,GABA与Tyr正相关,NE与Tyr正相关。2.基于静态代谢组学分析造模28 d血浆代谢组学找到差异代谢物亚麻酸、丙酸、阿洛糖。基于动态代谢组学ASCA分析找到血浆代谢组与时间因素相关的差异代谢物阿洛糖、肌醇、1,5-脱水-D-山梨醇。3.联合静态、动态代谢组学分析找到与抑郁症表型相关的粪便代谢物包括乳酸、嘧啶、戊二酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、鸟氨酸、2-哌啶羧酸、葡糖二酸。与抑郁症时间因素相关的代谢物包括磷酸、戊酸、己酸、丁二酸、丙酸、甲胺、果糖、岩藻糖、阿洛糖、十六烷酸、肌醇、乳糖。L-缬氨酸、甘油、甘氨酸、L-苏氨酸、苹果酸、氧化脯氨酸、阿拉伯糖这些代谢物与抑郁症的时间、表型都密切相关。4.本文结果显示,CUMS模型大鼠的血浆、粪便中内源性代谢物均有不同程度的发生紊乱,表明抑郁症的发生发展与体内代谢紊乱密切相关。体内代谢物的改变涉及肌醇磷酸盐代谢等代谢途径。肌醇磷酸盐代谢是血浆代谢和粪便代谢的共同代谢途径。5.比较血浆、粪便静态分析的结果,阿洛糖是二者表型相关的共有代谢物,基于动态分析ASCA发现阿洛糖、肌醇为共有的与时间相关的代谢物,而且血浆中的阿洛糖与粪便中的肌醇呈正相关。血浆中的肌醇与粪便中的阿洛糖呈负相关,相关系数为0.4。丙酸是基于ASCA分析找到血浆和粪便共有的表型相关的代谢物。血浆中的肌醇与神经递质NE、Tyr有正相关。血浆中的丙酸与糖水偏爱率有相关性。粪便中的肌醇与理毛时间、直立次数有正相关。粪便中的肌醇与神经递质Ach、GABA、DA、NE存在正相关。研究结论:本文采用静态、动态代谢组学两种分析方法对抑郁症的血浆、粪便代谢进行分析,即找到了与疾病表型相关的差异代谢物,同时利用动态分找到影响CUMS模型复制过程中重要的差异代谢物。动态分析不仅可以对某个时间点的贡献变量做出筛选,还可以将变量与时间因素的制约关系可视化,对于认识疾病的动态变化发展不谋而和。所以,将静态与动态分析应用到代谢组学的研究中,可以为认识疾病的动态发展提供新的研究思路。
【图文】：

大鼠,具体操作,应激刺激,大鼠模型

图 3.1 整个实验时间安排S 模型复制大鼠模型复制基于本实验室前期实验方法[100-103]，，空白组的 SD 大予任何应激刺激；模型组的 SD 大鼠给予以下如表 3.3 所示的各种续 28 d，为保证刺激因素的随机不可预知性，各种刺激方式随机激不连续出现，出现总次数不超过 4 次。表 3.3 CUMS 造模刺激及其具体操作目刺激时间具体操作说明 24 h 停止饲料供应 24 h 24 h 停止饮水供应 24 h浴 5 min将大鼠置于盛有 4℃冰水的圆柱形有机玻璃缸中深约 15 cm，以大鼠后足足尖触及缸底为宜，游泳 5 后捞出

空白图,空白,糖水,大鼠

图 3.2 大鼠体重变化（与空白组比较*P<0.05，**P<0.01）CUMS 对大鼠糖水偏率的影响造模前，两个组的大鼠糖水消耗率保持平。实验过程中每个时间点的糖水偏爱率如表 3.8、图 3.3 所示。在给 28d 时，模型组大鼠的糖水偏爱率显著低于空白组（**P<0.01）。表 3.8 糖水偏爱率的变化（x±s，n=10）试时间空白组模型组 64.25±24.39 61.03±22.43 69.06±27.12 47.80±27.9d 68.82±18.21 82.07 ±10.00d 86.74±15.35 76.11±28.52d 70.98±14.69 30.28±22.90**
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R749.4

【参考文献】