基于GC-MS的代谢组学方法筛选辐射生物剂量血浆标志物的研究

发布时间：2020-08-08 20:18

【摘要】：核战争和灾难性核事故的发生会造成大量伤员，在对此类伤员的紧急医学救治中，早期、快速检测伤员受照剂量的大小，是合理利用有限医疗资源，科学制定救治策略，提高救治效率和存活率的关键环节。本文探索性地运用基于气相色谱-质谱联用（GC-MS）的代谢组学方法，筛选出潜在的辐射生物剂量标志物，并将其用于辐射伤情分类的研究。此外，对这些代谢标志物的生物学意义以及关键代谢通路进行了初步探讨。本研究为发展快速、简便、灵敏和准确的电离辐射生物剂量计以及揭示急性电离辐射损伤和修复的分子机制提供了实验依据。 1.建立了基于GC-MS联用技术的血浆代谢物分析方法。以N-O-双（三甲硅基）三氟乙酰胺（MSTFA）-两步衍生法为基础，对样品制备方法（如萃取剂的选择、萃取剂用量、衍生化条件）和GC-MS分析条件（如升温程序条件）进行了优化。此外，对包括精密度、重现性及稳定性在内的分析方法特性进行了考察。在此基础上，将NIST质谱数据库搜索和标准品验证相结合完成对血浆代谢物的结构鉴定。 2.利用建立的GC-MS血浆代谢物分析方法，从剂量效应（0Gy，2Gy，4Gy，6Gy，8Gy）考察了不同时间点（辐射后5h，24h，48h和72h）电离辐射对大鼠血浆代谢物的影响，进行辐射损伤伤情分类的研究并筛选出潜在的辐射生物剂量标志物，辐射生物剂量血浆标志物的筛选是利用遗传算法与随机森林相结合。结果表明，辐射后5h、48h及72h的伤情分类均为100%，24h除轻度伤情分类为92%外，其余均为100%。 3.将不同时相点筛选的生物标志物进行相关性分析，探讨其生物学意义以及涉及的关键代谢通路，辐射损伤所扰动的代谢通路主要包括氨基酸代谢、能量代谢及脂类代谢。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O657.63;R818
【图文】：

乙腈,萃取剂,血浆,甲醇

图 1-1 乙腈（a）和甲醇（b）萃取剂的血浆 TIC 对比1.3.1.2 乙腈不同取样体积的优化本研究对比了乙腈 150μL、250μL 和 500μL 三种不同取样体积对血浆样品代谢物的萃取效果。三种取样体积的 TIC 图谱见图 1-2。结果显示乙腈体积为 150μL时色谱峰强度明显减少，而 250μL 和 500μL 时色谱峰的个数和强度相差不大。由于乙腈取样体积越大，冻干时间越久，考虑到实验的成本及样品制备时间的问题，本研究最终决定乙腈萃取剂体积为 250μL.

取样体积,乙腈,血浆

条件,衍生化,血浆,代谢物

基于 GC-MS 的代谢组学方法筛选辐射生物剂量血浆标志物的研究第一章1.3.1.3 衍生化条件选择血液中含有大量小分子代谢物(如氨基酸、脂肪酸、酯类和糖类等)[8]，且这些代谢物的极性强且挥发性低。因此在利用 GC-MS 联用仪分析前，需对这些代谢物进行衍生使其稳定的挥发性代谢物。甲硅烷基衍生物是最常用的化学衍生试剂,可以将血浆代谢物中含有的羟基、羧基、巯基等基团上的氢原子取代为三甲基硅(TMS)，使小分子代谢物的分子极性降低，便于进行 GC-MS 分析。考虑到代谢物中某些糖类由于存在同分异构现象，若直接硅烷化衍生处理会得到多个色谱峰，针对这一问题，我们采用肟化-硅烷化两步衍生的方法[9]，即在硅烷衍生化之前先用甲氧胺对样品进行肟化处理,以便得到较少种类的同分异构体衍生产物。按表 1-2所列三种衍生化条件进行优化。结果见图 1-3。如图所示，通过对比不同衍生化条件的 TIC，发现条件 1 下的部分色谱峰面积低于条件 2 和 3，而条件 3 和 2 的 TIC图谱比较差异不大，综合分析认为条件 2 最为合适。

【参考文献】