基于GC/MS技术的脂肪酸代谢轮廓谱方法和应用研究

论文摘要

包含脂肪酸代谢在内的脂质代谢循环,一直以来就是糖尿病、心血管病等重大疾病发生机理的研究热点。本文采用GC/MS技术对脂肪酸代谢组学进行研究。建立了一种脂肪酸代谢轮廓谱方法,详细考察了血浆用量、衍生化方法、脂肪酸提取分离、内标/外标法选定等分析条件对定量结果的影响。该方法实现了对25种酯化脂肪酸（EFAs）和25种非酯化脂肪酸（NEFAs）同时定性,及其中15种EFAs和15种NEFAs的精确定量。方法学考察结果表明,该方法线性良好,相关系数大于0.997；日内,日间RSDs小于15%；脂肪酸加标回收率（高、中、低浓度）为80-110%。该法仅需用10μL血浆或血清样本,较文献报道用量（150-300μL）大为减少。将建立的脂肪酸代谢轮廓谱方法用于糖尿病、糖尿病肾病的临床代谢组学研究。定量测定了血浆中15种EFAs和15种NEFAs.基于所得定量数据,对脂肪酸总体水平、各类脂肪酸水平、各个脂肪酸水平以及多个脂肪酸含量比值等变化进行分析,探讨了脂肪酸代谢水平变化与糖尿病、糖尿病肾病发病机理之间的关系。采用PLS-DA等模式识别技术,对所得脂肪酸测定结果进行聚类分析,各组样本聚集成类,体现了疾病发展趋势,以上结果验证了脂毒性假说。基于定量结果指认了中医学分型的潜在疾病生物标记物,根据不同中医分型样本中潜在生物标志物水平变化趋势,初步认为,多不饱和脂肪酸是体现贯穿“消渴证”始终的“血瘀”、“湿浊”、“痰阻”、“水停”等“证”的部分物质基础。营养干预是目前预防神经管畸形（NTDs）发病的主要手段,但其预防发病的机理目前尚不清楚。本文对营养干预前后的育龄期妇女进行了血清脂肪酸代谢轮廓谱对比分析。基于血清中EFAs和NEFAs定量结果,初步探讨了营养干预可能对育龄期妇女脂肪酸代谢造成的影响,以及这些影响与NTDs发病相关的代谢调节途径。最后,还将GC/MS技术用于微生物发酵液和中药挥发油为代表的其他生物复杂样品分析,实现了微生物发酵液中木糖醇、木糖、葡萄糖的同时定性、定量,该法可用于微生物发酵法生产木糖醇的过程监控。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 代谢组学概述
• 1.2.1 代谢组学发展现状
• 1.2.2 代谢组学及其研究目的和层次
• 1.2.3 代谢组学研究内容和应用
• 1.2.4 代谢组学研究方法和流程
• 1.3 GC/MS技术及其应用
• 1.3.1 色谱质谱联用技术简介
• 1.3.2 气相色谱分析对象及其衍生化
• 1.3.3 质谱仪的基本结构和功能
• 1.3.4 GC/MS的条件优化和数据采集
• 1.3.5 GC/MS技术在代谢组学研究中的应用概况
• 1.4 本论文的主要内容和主要贡献
• 1.4.1 本论文的主要内容
• 1.4.2 本论文的主要贡献和创新点
• 第2章 血浆/血清脂肪酸GC/MS代谢轮廓谱方法学的建立
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 仪器
• 2.2.3 溶液配制
• 2.2.4 衍生化方法
• 2.2.5 血浆样本的预处理
• 2.2.6 数据采集和数据处理
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 外标法的选择
• 2.3.2 样本用量的选择
• 2.3.3 衍生化条件的选择和优化
• 2.3.4 提取分离方法的确定
• 2.3.5 仪器参数的优化
• 2.3.6 方法学考察
• 2.4 本章小结
• 第3章 糖尿病、糖尿病肾病脂肪酸代谢轮廓分析及其用于临床代谢组学研究
• 3.1 背景介绍
• 3.1.1 代谢综合征与DM,DN的关系
• 3.1.2 DM,DN中的脂代谢紊乱
• 3.2 人血浆中EFAs和NEFAs定量代谢轮廓研究
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 人血浆脂肪酸定性、定量结果
• 3.2.3 糖尿病、糖尿病肾病的西医横断面分析及其病理阐释
• 3.2.4 糖尿病肾病的中医学分型分析及其病理学阐释
• 3.2.5 糖尿病-糖尿病肾病相关的中西医初步对比
• 3.3 本章小结
• 第4章 营养干预前后育龄期妇女血清脂肪酸代谢变化研究
• 4.1 背景介绍
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 样本来源
• 4.2.2 试剂和材料
• 4.2.3 仪器
• 4.2.4 标准曲线制备
• 4.2.5 样本预处理
• 4.2.6 数据采集和数据处理
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 实验设计
• 4.3.2 定量结果
• 4.3.3 数据处理
• 4.3.4 营养素干预可能对脂肪酸代谢及神经管闭合造成的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 GC/MS技术用于其它生物复杂样品研究
• 5.1 GC/MS用于多元醇含量测定及其微生物发酵过程控制研究
• 5.1.1 实验部分
• 5.1.2 方法学考察
• 5.1.3 结果和讨论
• 5.1.4 小结
• 5.2 川芎当归的挥发油成分和药用功效对比研究
• 5.2.1 前言
• 5.2.2 实验部分
• 5.2.3 结果和讨论
• 5.2.4 小结
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录:本人攻读博士期间已发表和待发表的论文
• 附表