基于超高效液相色谱—高分辨质谱联用技术的颅脑损伤大鼠代谢组学相关性研究

发布时间：2020-08-12 11:46

【摘要】：背景和目的创伤性颅脑损伤(Traumatic brain injury,TBI)是由直接或间接的外力作用所致的神经系统损伤,可分为原发性损伤和继发性损伤。随着社会发展全球TBI的发病率正在逐年增加,WH0估计到2020年为止,TBI将成为导致全球死亡和残疾的第三大原因。TBI的发病机制复杂,目前临床诊疗主要依靠患者的临床表现和影像学表现,但是该诊疗方法具有很大的局限性因此现在仍然是临床诊疗的难点。在法医学领域TBI的主要鉴定任务是损伤程度判定和损伤时间推断,传统鉴定方法主要是根据病理形态学检查来判断,然而此方法的缺点是精确度不够,目前还没有较为准确的判定方法因此也是法医学鉴定的难点之一。基于以上原因深入对TBI的病理生理学机制进行深入性研究,寻找可用于制定诊疗方案、判定损伤程度和推断损伤时间的生物学标志物是有重要意义的。代谢组学是近年来医学科研研究领域的热点之一,可以直观反映生物体内的代谢物变化从而解释机体的生理病理状态,现在已经广泛应用到了药理学、基因功能组学、营养学,环境科学、微生物学等重要领域。本研究将建立大鼠颅脑损伤模型,通过超高效液相色谱-高分辨质谱联用技术的代谢组学方法对损伤后1h、6h、12h、24h、3d、7d、14d和对照组大鼠的脑组织和血液进行代谢组学分析,寻找与TBI病理生理过程有密切关系,可用于颅脑损伤诊断,损伤程度判断以及损伤时间推断的生物标志物研究。方法1样本采集和处理:SPF级SD大鼠110只,雌雄不限,体重250g-300g,购于郑州大学实验动物中心许可证号。将大鼠随机分为八组,每组8只,采用Feeney方法制备大鼠创伤性颅脑损伤模型,对照组除不采取打击措施以外其他均与实验组保持一致,实验组分别于损伤后1h、6h、12h、24h、3d、7d、14d采集脑组织和血液样本。样本均采用有机溶剂萃取法萃取极性与非极性组分,提取上清液冻干后置于-80度冰箱以备后续检测。2代谢组学分析:使用超高效液相色谱-四级杆-静电场轨道阱高分辨质谱对样本的极性和非极性组分检测,得到对照组和损伤组的脑组织和血液样本的代谢组学谱图。将峰表数据导入SEVIE 2.1软件进行峰面积识别、峰面积对齐、基线矫正及峰面积归一化等前处理。将实验组和损伤组的峰表数据导入OSI/SMMS寻找差异代谢物并进行定性分析。SIMCA-P 13.0多元统计分析实验组和损伤组大鼠的脑组织和血液样品的代谢组学数据差异,进而筛选差异代谢物,筛选出的差异代谢物将被导入MetaboAnalyst数据库分析与其相关联的代谢通路。结果1与对照组相比,实验组大鼠出现心率增快、呼吸浅快甚至短暂呼吸暂停,后自行恢复。2本研究成功构建了颅脑损伤1h、6h、12h、24h、3d、7d、14d大鼠和对照组大鼠的脑组织和血液OPLS-DA模型,筛选并鉴定了43个差异代谢物,脑组织中有26个差异代谢物,其中14个差异代谢物含量上调,12个含量下降,在血液中有17个差异代谢物,其中9个差异代谢物含量上调,8个含量下降。3颅脑损伤大鼠和对照组大鼠的差异代谢物主要参与5条代谢途径,分别是苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成,花生四烯酸代谢,酪氨酸代谢,精氨酸和脯氨酸代谢,嘌呤代谢。结论本研究基于超高效液相色谱-高分辨质谱联用(UHPLC-Q Exactive)技术的代谢组学方法呈现了颅脑损伤1h、6h、12h、24h、3d、7d、14d七个时间点以及对照组的脑组织和血液代谢轮廓的详细信息,筛选并鉴定了43个差异代谢物,其中脑组织中有26个差异代谢物,而在血液中有17个差异代谢物。本研究发现与对照组大鼠相比,颅脑损伤大鼠可能存在苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成,花生四烯酸代谢,酪氨酸代谢,精氨酸和脯氨酸代谢,嘌呤代谢的紊乱并与颅脑损伤的病理机制有所关联。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：D919
【图文】：

图 3.5 脑组织样本正离子模式损伤 1 小时组和对照组的得分图（左）、载荷图（-400000-300000-200000-1000000100000200000300000-500000 -100000 30000012HC-0.9-0.8-0.7-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.1-0.4 -0.2 0 0.1 0.2 0.3 0.4图 3.6 脑组织样本正离子模式损伤 12 小时组和对照组的得分图（左）、载荷图20000040000060000024HC-0.10

21-500000 -100000 300000-0.4 -0.2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 脑组织样本正离子模式损伤 12 小时组和对照组的得分图（左）、载荷图000000000000000000000000000000000000-400000 024HC-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10-0.2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 脑组织样本正离子模式损伤 24 小时组和对照组的得分图（左）、载荷图

-0.5-0.4-0.3 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 脑组织样本正离子模式损伤 1 小时组和对照组的得分图（左）、载荷图（00000000000000000000000000000-500000 -100000 30000012HC-0.9-0.8-0.7-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.1-0.4 -0.2 0 0.1 0.2 0.3 0.4XY脑组织样本正离子模式损伤 12 小时组和对照组的得分图（左）、载荷图（0000024HC

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本文编号：2790490