医学形态与机能实验技术实验报告 中山医学院09393184林永东 一：实验综述 本次实验包括2个实验：家兔急性呼吸衰竭实验和肝性脑病实验，通过制作兔的闭合性气胸及开放性气胸，复制呼吸衰竭模型。做气管内插管并连接呼吸传感设置，记录家兔呼吸运动的变化，以及记录注射不同剂量的氯化铵对家兔的影响，结合组织制片和显微照相等技术，从器官层次到细胞层次了解肺，肝急性衰竭前后结构组织变化的情况。 二：目的和原理 1：呼吸衰竭是指由于外呼吸功能的严重障碍，以致动脉血氧分压低于正常范围，伴有或不伴有二氧化碳分压增高的病理过程。肺通气障碍或（和）肺换气功能障碍都可引起呼吸衰竭。 本实验通过复制呼吸衰竭病理模型，观察呼吸和血气的变化并分析其机制，学习动脉采血的方法，了解血气测定方法。 2：正常情况下，血氨的来源与清除保持动态平衡，而氨在肝脏中合成尿素是维持此平衡的关键。通过结扎大部分肝脏造成急性肝功能不全，然后经消化道输入碱性氯化铵溶液，导致肠道中氨生成增多并吸收入血，引起实验动物血氨迅速升高，出现震颤、抽搐、昏迷等类似肝性脑病症状，证明氨在肝性脑病发病机制中起主要作用。 本次实验的目的是学习复制急性肝功能不全造成急性肝功能不全模型的方法，了解氨在肝性脑病发病机制中的作用，通过制作组织切片了解肝组织损伤的形态学改变。 三：实验对象 家兔 四：手术器材和药品 兔手术台、实验手术器械一套、气管插管（两侧管套有橡皮管）、连接静脉插管的输液装置、连接三通的动脉插管、注射器（1ml、2ml、10ml、50ml）、 软木塞、滤纸、血气酸碱分析仪。离心机、分光光度计、水浴锅、电炉、注射器（5ml）、输液瓶、胶管、螺旋夹、滴管、吸管、离心管、试管、试管夹、试管架、酒精灯、手术器械一套、输尿管塑料插管、显微镜、玻片。 20％乌拉坦、1％肝素生理盐水溶液、生理盐水、0.1％肾上腺素， 2.5%氯化铵，1%普鲁卡。 五：实验步骤
代谢组学的研究方法和研究流程分子微生物学１12３０0０0３林兵 随着人类基因组计划等重大科学项目的实施，基因组学、转录组学及蛋白质组学在研究人类生命科学的过程中发挥了重要的作用，与此同时, 代谢组学(ｍｅtaｂoloｍiｃs）在2０世纪90年代中期产生并迅速地发展起来，与基因组学、转录组学、蛋白质组学共同组成系统生物学。基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等各种组学0在生命科学领域中发挥了重要的作用，它们分别从调控生命过程的不同层面进行研究, 使人们能够从分子水平研究生命现象, 探讨生命的本质, 逐步系统地认识生命发展的规律.这些组学手段加上生物信息学, 成为系统生物学的重要组成部分。 代谢组学的出现和发展是必要的, 同时也是必须的。对于基因组学和蛋白质组学在生命科学研究中的缺点和不足, 代谢组学正好可以进行弥补。代谢组学研究的是生命个体对外源性物质（药物或毒物)的刺激、环境变化或遗传修饰所做出的所有代谢应答, 并且检测这种应答的全貌及其动态变化。代谢组学方法为生命科学的发展提供了有力的现代化实验技术手段, 同时也为新药临床前安全性评价与实践提供了新的技术支持与保障. 1 代谢组学的概念及发展 代谢组学最初是由英国帝国理工大学Ｊereｍｙ N ichｏｌson教授提出的，他认为代谢组学是将人体作为一个完整的系统，机体的生理病理过程作为一个动态的系统来研究, 并且将代谢组学定义为生物体对病理生理或基因修饰等刺激产生的代谢物质动态应答的定量测定。20０0年，德国马普所的Fｉeｈn等提出了代谢组学的概念，但是与Ｎ ichoｌs ｏn提出的代谢组学不同, 他是将代谢组学定位为一个静态的过程，也可以称为/代谢物组学, 即对限定条件下的特定生物样品中所有代谢产物的定性定量分析。同时Ｆieｈn还将代谢组学按照研究目的的不同分为4类: 代谢物靶标分析，代谢轮廓（谱)分析, 代谢组学，代谢指纹分析。现在代谢组学在国内外的研究都在迅速地发展, 科学家们对代谢组学这一概念也进行了完善, 作出了科学的定义: 代谢组学是对一个生物系统的细胞在给定时间和条件下所有小分子代谢物质的定性定量分析，从而定量描述生物内源性代谢物质的整体及其对内因和外因变化应答规律的科学。 与基因组学、转录组学、蛋白质组学相同, 代谢组学的主要研究思想是全局观点。与传统的代谢研究相比, 代谢组学融合了物理学、生物学及分析化学等多学科知识, 利用现代化的先进的仪器联用分析技术对机体在特定的条件下整个代谢产物谱的变化进行检测，并通过特殊的多元统计分析方法研究整体的生物学功能状况。由于代谢组学的研究对象是人体或动物体的所有代谢产物, 而这些代谢产物的产生都是由机体的内源性物质发生反应生成的，因此，代谢产物的变化也就揭示了内源性物质或是基因水平的变化，这使研究对象从微观的基因变为宏观的代谢物，宏观代谢表型的研究使得科学研究的对象范围缩小而且更加直观，易于理解, 这点也是代谢组学研究的优势之一. 代谢组学的优势主要包括：对机体损伤小，所得到的信息量大，相对于基因组学和蛋白质组学检测更加容易。由于代谢组学发展的时间较短, 并且由于代谢组学的分析对象是无偏向性的样品中所有的小分子物质，因此对分析手段的要求比较高, 在数据处理和模式识别上也不成熟，存在一些不足之处。同时生物体代谢物组变化快, 稳定性较难控制，当机体的生理和药理效应超敏时，受试物即使没有相关毒性，也可能引起明显的代谢变化，导致假阳性结果。 代谢组学应用领域大致可以分为以下7个方面：
肝性脑病患者，你该如何处理？ 肝性脑病是临床上亘古不变的话题，至今仍是终末期肝病患者的常见并发症及死亡原因之一。针对肝性脑病的研究层出不穷，结论也莫衷一是，仍有许多问题仍旧不明确，有待进一步探讨。小编在此综合整理了部分指南及一些文献中的处理措施，以飨读者。 肝性脑病（hepatic encephalopathy，HE）是由严重肝病或门-体分流引起的、以代谢紊乱为基础、中枢神经系统功能失调的综合征，临床表现轻者可仅有轻微的智力减退，严重者出现意识障碍、行为失常和昏迷。 治疗原则：寻找、去除诱因，保持内环境稳定、减少肠源性氨和毒素生成以及吸收，保护肝功能和促进肝细胞再生、介质神经递质的平衡，积极预防并治疗并发症，纠正酸碱平衡及电解质紊乱，预防呼吸道感染、改善肝及脑的供氧状态，防止出血、休克等，釆取综合性、多环节的治疗方案，人工肝系统作为缓解症状措施，外科手术则作为各类HE 的最终治疗手段。 及早识别及去除肝性脑病发作的诱因 1.纠正电解质和酸碱平衡紊乱低钾性碱中毒是肝硬化患者在进食量减少、利尿过度及大量排放腹水后常出现的内环境紊乱。因此，应重视患者的营养支持，利尿药的剂量不宜过
大；大量排放腹水时应静脉输入足量的白蛋白以维持有效血容量和防止电解质紊乱。肝硬化腹水患者的入液量应约为尿量加1000 ml，总量应控制在2500ml 之内，以免血液稀释、血钠过低加重昏迷。 2.止血和清除肠道积血上消化道出血是肝性脑病的重要诱 因之一。清除肠道积血可采用以下措施：乳果糖、乳梨醇或25%硫酸镁口服或鼻饲导泻，生理盐水或弱酸液（如稀醋酸溶液）清洁灌肠。 3.预防和控制感染感染导致的HE 因病原菌多为肠道菌群，可选择二三代头孢、氨类、鱗酮类抗生素控制感染。 4.慎用镇静药及损伤肝功能的药物镇静、崔敏、镇痛药及麻醉剂可诱发肝性脑病，在肝硬化特别是有严重肝功能减退时应尽量避免使用。当患者发生肝性脑病出现烦躁、抽搐时禁用鸦片类、巴比妥类、苯二氮卓类镇静剂，可试用异丙嗪、氯苯那敏（扑尔敏）等抗组胺药。 5.其他保持大便通畅，可给予乳果糖，以保证每日排软便 2~3次。注意防治便秘。门体分流对蛋白不能耐受者应避免大量蛋白质饮食。警惕低血糖，血糖低于正常时予以纠正。营养支持治疗 HE 患者常常食欲欠佳或已处于昏迷状态，不能进食，需要积极给予营养支持。禁止蛋白质摄入会使患者营养不良而导致其预后恶化，维持正氮平衡可刺激肝细胞的再生、增加肌
药用植物代谢组学的研究进展 【摘要】从技术步骤、分析方法以及实际应用三个方面对当前药用植物代谢组学研究领域的一些理论问题和实践中面临的挑战进行综述。 【关键词】药用植物;代谢组学;功能基因组学 代谢组学是对生物体内代谢物进行大规模分析的一项技术[1],它是系统生物学的重要组成部分(如图1所示),药用植物代谢组学主要研究外界因素变化对植物所造成的影响,如气候变化、营养胁迫、生物胁迫,以及基因的突变和重组等引起的微小变化,是物种表型分析最强有力的工具之一。在现代中药研究中,代谢组学在药物有效性和安全性、中药资源和质量控制研究等方面具有重要理论意义和应用价值。另外,在对模式植物突变体文库或转基因文库进行分析之前,代谢组学往往是首先考虑采用的研究方法之一。目前,国外已有成功利用代谢组学技术对拟南芥突变株进行大规模基因筛选的例子,这为与重要性状相关基因功能的阐明和选育可供商业化利用的转基因作物奠定了基础 目前,还有许多经济作物的全基因组测序计划尚未完成,由于代谢组学研究并不要求对基因组信息的了解,所以在与这些作物有关的研究领域具有更大的利用价值,这也是其与转录组学和蛋白组学研究相比的优势之一。代谢组学研究涉及与生物技术、分析化学、有机化学、化学计量学和信息学相关的大量知识,Fiehn[2]对代谢组学有关的研究方向进行了分类(见表1)。 1代谢组学研究的技术步骤 代谢组学研究涉及的技术步骤主要包括植物栽培、样本制备、衍生化、分离纯化和数据分析5个方面(见图2)。 1.1植物栽培 对研究对象进行培育的目的是为了对样本的稳定性进行控制,相对于微生物和动物而言,植物的人工栽培需要考 表1代谢组学的分类及定义略 虑更多的问题,如中药材在不同年龄、不同发育阶段、不同部位以及光照、水肥、耕作等环境因素的微小差异都可引起生理状态的变化,而这些非可控及可控双重因素的影响很难进行精确的控制,从而影响药用植物代谢组研究的重复性。为了解决以上问题,推荐使用大容量的培养箱[3],定时更换培养箱中栽培对象的位置,以及使用无土栽培技术等,Fukusaki E[4]利用无土栽培系统将水和养分直接引入植物根部,并且对供给量进行精确地控制,大大提高了实验的重复性。 1.2样本制备 为了获得稳定的实验结果,样本制备需要考虑样本的生长、取样的时间和地点、取样量以及样本的处理方法等问题,并根据分析对象的分子结构、溶解性、极性等理化性质及其相对含量大小对提取和分离的方法进行选择,逐一优化试验方案。Maharjan RP等[5]用6种方法分别对大肠杆菌中代谢产物进行提取,发现用-40℃甲醇进行提取的效果最好。现阶段代谢组学的分析对象主要集中在亲水性小分子,尤其是初级代谢产物,气相色谱 质谱联用(GC MS)和毛细管电泳 质谱(CE MS)联用都是分析亲水小分子的重要技术。Fiehn O等[6]使用GC MS 对拟南芥叶片中的亲水小分子进行了分析,发现酒石酸半缩醛、柠苹酸、别苏氨酸、羟基乙酸等15种植物代谢物。 1.3衍生化处理 对目标代谢产物的衍生化处理取决于所使用的分析设备,GC MS系统只适
浅析代谢组学技术在中药研究中的应用 摘要：人类对复杂生命体的认识循着从器官/组织、细胞到基因的方式，现在又回到了以整体性研究为特点的系统生物学(system Biology)的时代，其鲜明的特征是各种“组学”(-omics)研究的繁荣。代谢组学(metabonomics)是继基因组学(genomics)、转录组学(transcriptomics)和蛋白质组学(proteomics)后新兴的一种组学方法，是系统生物学的重要组成部分，由Nicholson于1999年首次提出。代谢组学研究的核心思想在于利用现代分析技术定量测定生物体液(如尿液、血浆、组织提取液等)中的内源性代谢产物，考察生物体在不同状态下(生理病理状态、给药前后等)其代谢产物的变化，通过代谢物图的整体分析直接认识生理病理及生化状态，结合化学信息学分析方法确定内源性小分子代谢物成分的变化模式，获得相应的生物标记物群(biomarkers)，表征或揭示生物体在特定时间、环境下整体的功能状态[1,2]。其后又出现了针对植物的代谢组学研究(metabolomics)。如今代谢组学已在药物毒性及安全性评价、疑难疾病诊断、新药研发及药物作用机制研究等生命科学的多个领域展示了广阔的应用前景[4,5]。 关键词：代谢组学技术;中药研究;应用 完整的代谢组学分析流程应包括样品的采集、预处理、仪器分析与鉴定、数据分析及生物标记物意义解读，最终认识机体生化反应机理和生命现象。主要研究手段包括核磁共振谱(NMR)、气相色谱-质谱和液相色谱-质谱等各种高通量、高分辨、高灵敏度的谱学技术，特别是 以其灵敏度高、分析速度快、样品无需衍生化等优点，受到众多研究者的关注。主成分分析(PCA) 及偏最小二乘法判别分析等多元模式识别方法 是代谢组学常用的数据降维和信息挖掘方法。 中药“多组分、多靶点、整合调节作用”的特点及中医药理论的“整体观、动态观、辨证观”与代谢组学整体性、系统性、综合性相吻合。因此，以代谢组学为主体的系统生物学研究方法可能是现代科学中可以概括中医药抽象整体观 思想的重要途径。作者遴选了近年来国内外学者在中药代谢组学研究领域颇具代表性的论文作一综述，希望能够为读者提供一定参考。 1 代谢组学技术在现代中药研究中的应用 代谢组学与中医证候模型的研究 辨证论治是中医药的特色与精华，“证”是机体在疾病发展过程中某一阶段的病理概括。建立中医“证”动物模型是开展符合中医药理论药效评价的重要
一、实验目的 观察血氨增高对中枢神经系统的毒性作用。 观察肝脏对氨的清除能力。 观察血氨升高对呼吸的影响。 了解肝性脑病的基本治疗措施及其机制。 二、实验动物： 健康成年家兔，体重2-2.5kg，3只。 三、实验器械：略 四、实验步骤： 1.家兔称重 2.家兔吸入麻醉，固定，备皮 3.手术区局麻（颈部、腹部） 4.暴露气管，插管，连接记录系统 5.打开腹腔，暴露肝脏、分离肝膈韧带，将肝结扎线绕在门静脉上， 甲组不结扎肝脏；乙组和丙组结扎肝脏。 6.游离十二指肠，基底部荷包缝合，十二指肠插管（朝向肠腔）观察家兔正常生理指标，停止吸入麻醉。 7.甲乙组动物清醒后注射复方氯化铵；丙组注射复方氯化铵同时耳缘静脉给予谷氨酸钠进行治疗。动态观察家兔各项指标的变化，
五、实验结果： 六、讨论 1、肝脏如何对氨进行解毒？不结扎肝脏的家兔为什么也会出现角弓反张？ 肝脏主要通过鸟氨酸循环合成尿素清除体内的氨，但肝处理氨的能力并不是无限的，超出肝的负载范围同样会引起肝性脑病，角弓反张。
2、应用谷氨酸钠治疗肝性脑病的机制是什么？ 谷氨酸可与血中过多的氨结合而成为无毒的谷氨酰胺,由谷氨酰胺转运至肾脏，水解产生NH3,与H+结合成NH4+，经尿液排除体外。谷氨酰胺还可参与脑细胞的代谢,改善中枢神经系统的功能。 3、每组动物呼吸变化的机制是什么？ 甲组：起初肝脏功能正常，血氨上升缓慢，症状出现的相对较晚，而后超过了肝脏的解毒能力，血氨水平也会逐渐升高，脑中兴奋性递质谷氨酸增加，刺激呼吸中枢使呼吸深快，但同时氨也引起代谢性碱中毒抑制呼吸，整体变化不明显，而后碱中毒加重，抑制增强；脑内氨进一步增加，谷氨酸转化为抑制性递质谷氨酰胺，造成中枢抑制，呼吸浅慢变化，最终可诱导星形胶质细胞水肿，自由基生成等导致中枢紊乱，呼吸节律混乱。 乙组：随着血氨浓度增加，氨对于中枢的兴奋刺激作用增强，呼吸加深加快，脑内氨浓度达到一定限度后，干扰脑内能量代谢，抑制性递质增多等，引起大脑皮层和呼吸中枢抑制，低位中枢兴奋，肌张力增加，肌肉强直，呼吸肌失去呼吸功能，呼吸暂停，而后中枢紊乱，节律混乱。 丙组：治疗降低了血氨浓度，使其升高缓慢，所以症状相对较轻，呼吸深快和氨入血等引起碱中毒，抑制呼吸，脑内氨进一步增多，抑制呼吸中枢，节律混乱。 七、小结 1、肝大部分结扎后，解毒功能下降，血氨浓度迅速升高，产生中枢毒性作 用，最终导致呼吸中枢抑制，导致呼吸节律不整，角膜反射减弱甚至消失。大脑皮层中枢抑制，低位中枢兴奋，肌张力增加，肌肉震颤，抽搐。 谷氨酸钠注射时，谷氨酸与氨结合，降低了血氨浓度，使血氨浓度升高缓慢，所以症状相对较轻。临床上，谷氨酸多用于肝性脑病的治疗。 2、未结扎肝脏的家兔，肝解毒功能正常，血氨水平可以在一定时期内维持 相对稳定，症状相对于出现较晚。随注药量增大，超过肝脏解毒能力，血氨水平也会逐渐升高，最终导致中枢紊乱，并出现一系列的肝性脑病症状。 3、家免呼吸改变受多因素的影响，本实验中由于肝功不全导致的高血氨可 刺激呼吸中枢导致呼吸增强。但同时，由于呼吸的增强会导致呼吸性碱中毒，氯化铵溶液也会引起代谢性碱中毒，碱中毒抑制呼吸，限制了呼吸的增强。血氨水平明显升高时，家免呼吸中枢功能受损，产生呼吸节律不整等改变。
中药代谢组学研究中生物样品前处理方 法 （作者：_________ 单位：___________ 邮编：___________ ） 作者：邹忠杰，梁生旺，袁经权，龚梦鹃 【摘要】总结中药代谢组学研究中生物样品（尿液、血液）的前处理 方法，主要包括：尿液中加入缓冲液提供相同的pH值和离子强度， 保持代谢物化学位移的恒定。利用有机溶剂沉淀法除去血液中的大分子物质，增加色谱柱的性能和使用寿命。血液和尿液样品在进行GC'MS分析前要进行衍生化处理。同时，对尿液和血液的采集与储存方法进行了总结。 【关键词】中药；代谢组学;样品前处理 Abstract: In order to reduce the chemical shift variati on ,the pH and the con siste ncy of io nic stre ngth were con trolled by add ing buffer to uri ne samples. In an alysis of blood,efficie nt removal of macromolecules such as protei ns by orga nic solve nt precipitatio n before injectio n in to an analytical LC column was important in enhancing the performanee and extending column lifetime. Sample derivatization of blood
sample and urine sample before GC：MSanalysis was needed. And methods of collecti on and storage of urine and blood samples were also reviewed. Key words:traditional Chinese medicine; metabonomics; pretreatme nt 代谢组学（metabonomics）是继基因组学、转录组学和蛋白质组学后新兴的一种组学方法，是系统生物学的重要组成部分。中药“多组分、多靶点、整合调节作用”的特点与代谢组学整体性、系统性、综合性相吻合。因此，以代谢组学为主体的系统生物学研究方法可能是现代科学中可以概括中医药抽象整体观思想的重要途径。王广基等对 代谢组学技术在中医药关键科学问题研究中的应用前景进行了分析［1］。作者综述了代谢组学技术在中药整体疗效、作用机制及安全性等研究中的应用［2］。 代谢组学研究中的分析手段主要包括核磁共振谱（NMR）气相色谱拟质谱（GC以MS和液相色谱拟质谱（LC拟MS）等各种高通量、高分辨、高灵敏度的谱学技术［3］。NMR由于其具有很高的重现性、一次实验中实现对各种化合物的同时测定、信号强度与其摩尔浓度成正比，可以很容易进行定量分析、借助各种2D A N MR技术可以在对复杂样品不进行进一步分离的前提下实现结构鉴定等诸多优点而被广泛应用［4］。高分辨魔角旋转核磁共振技术（high拟resolution magic拟angle拟spinning NMF^pectroscopy）可以使研究者不经过提取等繁琐的步骤直接对完整的组织进行测定［5］。L C）：MS特
本病主要是以意识障碍为主的中枢神经功能紊乱。最根本的病因是急性、慢性肝功能障碍或/和门-体分流，使从肠道来的毒性物质不能被肝脏解毒或清除，或通过侧支循环绕过肝脏直接进入体循环，透过血脑屏障到达脑组织中而引起大脑功能紊乱。常常是在急慢性肝衰竭、肝硬化、自发或人为造成的门体分流基础上发生，也可发生在原发性肝癌、妊娠急性脂肪肝、严重胆道感染的基础上。 病理生理及发病机制 肝性脑病是严重肝病时机体复杂代谢紊乱的情况下，多种因素综合作用的结果。肠道来的毒性物质有多种，包括氨、硫醇、短链脂肪酸、假性神经递质、抑制性神经递质等。 此外，氨基酸代谢不平衡、星状细胞功能异常也受到重视。其中氨中毒被人为是肝性脑病发生的最关键的因素之一。血中的氨来自于肠道细菌分解蛋白质、氨基酸、尿素、嘌呤等物质产生，非离子形式的氨（NH3）容易透过脂膜被吸收并通过血脑屏障而影响脑的功能；在酸性环境下，NH3可形成离子形式的氨（NH4+），NH4+不容易被吸收、也不易透过血脑屏障，故对中枢神经系统无毒性作用。血中氨也可来自于肠细胞、肾脏、骨骼肌、心肌等处有谷氨酰胺酶分解谷氨酰胺成谷氨酸及氨而产生。正常情况下血氨的清除主要是在肝脏形成尿素，或在脑肝肾等组织中形成谷氨酰胺，或通过肾、肺等排出。各种原因所致氨的生成增多及清除减少均可引起高血氨。氨对大脑的毒性作用主要是干扰脑的能量代谢，引起高能磷酸化合物浓度降低；抑制丙酮酸脱氢酶活性，从而影响乙酰辅酶A的生成，干扰脑的三羧酸循环；氨在大脑中进一步代谢——与α－酮戊二酸结合生成谷氨酸、再与谷氨酸生成谷氨酰胺，消耗大量辅酶、ATP、α－酮戊二酸、谷氨酸等，使脑细胞能量供应不足、不能维持正常功能；谷氨酸是大脑重要的兴奋性神经递质，谷氨酸减少，大脑则处于抑制状态；此外，氨还可与抑制性神经递质γ－氨基丁酸（GABA）受体结合，直接抑制中枢神经系统的功能。然亦有一些情况不能用氨中毒来解释。 其他可能会造成肝性脑病的来自于胃肠道的毒性物质还有源于结肠特殊细菌所产生的苯二氮卓类似物及神经毒性的短、中链脂肪酸、酚等；锰在基地神经节的沉积可诱导椎体外系的症状；大脑的主要抑制性神经递质γ－氨基丁酸也可由肠道细菌产生，在肝性脑病时血浓度升高；酪氨酸、苯丙氨酸等可经肠道脱羧酶的作用形成酪胺、苯乙胺，进一步在脑内形成鱆胺与苯乙醇胺，该两物的化学结构与去甲肾上腺的结构相似但不能发挥正常的神经传递作用，故称为假性神经递质，当这些物质不能被肝脏有效清除时，高浓度的鱆胺与苯乙醇胺取代了正常的神经递质，则神经传导发生障碍，出现异常抑制、意识障碍、昏迷等。
代谢组学综述 摘要：代谢组学是20世纪90年代中期发展起来的对某一生物或细胞所有低相对分子质量代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科,由于其广泛的应用前景,目前已成为系统生物学的重要组成部分。现简要介绍了代谢组学的含义、代谢组学研究的历史沿革、当前代谢组学研究中的分析技术、数据解析方法,综述了代谢组学在药物毒理学研究、疾病诊断、植物和中药等领域的应用情况,并对当前代谢组学研究中存在的问题及发展趋势进行探讨。 关键词：代谢组学研究技术 随着人类基因组计划等重大科学项目的实施,基因组学、转录组学及蛋白质组学在研究人类生命科学的过程中发挥了重要的作用, 与此同时, 代谢组学（metabolomics）在20世纪90年代中期产生并迅速地发展起来, 与基因组学、转录组学、蛋白质组学共同组成系统生物学。基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等各种组学0在生命科学领域中发挥了重要的作用, 它们分别从调控生命过程的不同层面进行研究, 使人们能够从分子水平研究生命现象, 探讨生命的本质, 逐步系统地认识生命发展的规律。这些组学手段加上生物信息学, 成为系统生物学的重要组成部分。 代谢组学的出现和发展是必要的, 同时也是必须的。对于基因组学和蛋白质组学在生命科学研究中的缺点和不足, 代谢组学正好可以进行弥补。代谢组学研究的是生命个体对外源性物质(药物或毒物)的刺激、环境变化或遗传修饰所做出的所有代谢应答, 并且检测这种应答的全貌及其动态变化。代谢组学方法为生命科学的发展提供了有力的现代化实验技术手段, 同时也为新药临床前安全性评价与实践提供了新的技术支持与保障。 1 代谢组学的概念及发展 代谢组学最初是由英国帝国理工大学Jeremy N icholson教授提出的, 他认为代谢组学是将人体作为一个完整的系统, 机体的生理病理过程作为一个动态的系统来研究, 并且将代谢组学定义为生物体对病理生理或基因修饰等刺激产生的代谢物质动态应答的定量测定。2000年, 德国马普所的Fiehn等提出了代谢组学的概念, 但是与N icholson提出的代谢组学不同, 他是将代谢组学定位为一个静态的过程, 也可以称为/代谢物组学, 即对限定条件下的特定生物样品中所有代
肝性脑病的分期及分类 肝性脑病又称为肝昏迷或门体脑病。肝性脑病按病因可分为急性肝性脑病、慢性肝性脑病。肝性脑病主要表现为意识障碍、智能损害、神经肌肉功能障碍。脑电图为肝性脑病较敏感的检查可显示异常改变。在肝性脑病的治疗中，因为肝性脑病的症状、肝性脑病实验室检查和肝性脑病早期诊断、处理都是综合性、多环节的，因此对肝性脑病应早期诊断、及时处理。去除肝性脑病的诱发因素，改善肝性脑病患者的肝细胞功能，减少影响肝性脑病患者的有害物质，才能在治疗肝性脑病的过程中取得较好的治疗效果。 肝昏迷的分期目前多采用病人意识障碍的程度即昏迷前兆的表现、浅昏迷、深昏迷这样一种临床发展过程分期。这种分期比较简便，有利于动态观察病情的发展变化，有利于早期判断并及时给予治疗措施。一般将肝昏迷分为4期： 1期，又称昏迷前驱期：有细微的性格和行为异常。如有的病人不言不语，有的则多言多语；乎时表现非常稳重，突然出现幼稚轻率的动作，或衣帽不整，或随地吐痰，随处大小便，脱衣服等；反应和回答问题尚正确，但有时吐字不清，动作缓慢等。此期一般无神经体征，或仅有轻微的表现。令病人两臂平伸，手指分开，可出现手向外侧偏斜，掌指关节、腕关节，甚至肘、肩关节出现急促的不规则扑击样颤抖，称为肝震颤。此期脑电图检查多数正常。 2期，又称昏迷前期：以精神错乱、意识模糊、睡眠障碍、行为失常为主要表现，比前一期症状加重。定向力和理解能力均减低，如对人员的姓名年龄、自己住在何处，现在是什么时间均出现概念模糊；不能完成简单的计算和智力动作，如1十1等于几?此物是正方形还是长方形?常有语言不清，书写障碍，举动反常如寻衣摸床、手舞足蹈；时有幻视、幻觉、恐惧狂躁，近似一般精神病的表现。此期病人神经系统体征已出现，如肌张力增高、腱反射亢进，锥体束征阳性、脑电图常出现不正常波形，具有一定的特征性。 3期，又称昏睡期：以整天昏睡和严重精神错乱为主，各种神经病理体征陆续出现，并逐渐加重。患者24小时中大部分时间处在昏睡之中，但呼之能醒，叫醒后数秒钟后又入睡，答话极不准，幻觉，神志不清。肝震颤仍可引出，肌张力增高，四肢被动运动有抵抗，锥体束征常呈阳性，脑电图不正常。 4期，又称昏迷期：患者完全丧失神志，进入昏迷状态，呼之不应，不能叫醒。但对疼痛刺激尚有反应，有时出现张目凝视，浅昏迷时膝腱反射亢进，肌张力增高。因查体不能配合，肝震颤不能引出或引出不准确。病情继续发展，则进入深昏迷。此时各种反射消失，肌张力降低，瞳孔散大，呼吸过度换气，阵发性惊厥，各种刺激无反应。
第六节肝性脑病病人的护理 (一)概要 肝性脑病又被称为肝昏迷，是指由肝脏严重病变引起的，以代谢紊乱为基础的中枢神经系统功能失调的综合征。门体分流性脑病则是由门静脉高压导致门－腔静脉侧支循环广泛形成后，使大量门静脉血直接进入体循环，从而引发的肝性脑病。而对无明显肝性脑病表现，但可用精细智力测验或电生理检测发现异常者，称之为轻微肝性脑病，是肝性脑病发病过程中的一个阶段。目前本病无特效疗法，主要以去除诱因、保护肝脏功能、减少肠腔内毒物的生成和吸收，促进有毒物质代谢清除、对症支持治疗及预防并发症为原则。临床上肝功能较好、门体分流性脑病及诱因明确且容易消除者，大多预后较好;有严重腹水、黄疸、出血倾向等预后较差;暴发性肝功能衰竭所致者预后最差。 (二)护理评估 1.健康史 常见的病因多继发于各型肝硬化及门－体分流术后，尤以病毒性肝炎后肝硬化最多见。诱因有上消化道出血、高蛋白饮食、感染、药物(利尿剂、安眠药、含氮药物等)大量排钾利尿、放腹水、便秘等。 2.身心状况 肝性脑病临床表现常因原有肝病性质、肝功能损害程度及诱因不同而异。临床可根据意识障碍程度、神经系统表现和脑电图改变，将其分为四期。但各期分界并不完全清楚。 一期(前驱期)以轻度性格改变和行为异常为突出表现。表现为轻度精神异常，应答尚准确，有扑翼样震颤。病理反射阴性，脑电图正常。因临床表现不明显，极易被忽略。 二期(昏迷前期)以意识错乱，睡眠障碍，行为失常为主。表现为言语不清、书写障碍及定向力和理解力障碍，不能完成简单计算，多有睡眠时间倒置，此期有明显神经系统体征且脑电图开始出现异常。 三期(昏睡期)以昏睡和精神错乱为主。昏睡，可唤醒，尚能对答，神经体征持续或加重;有扑翼样震颤，肌张力高，腱反射亢进，锥体束征常阳性。
【摘要】笔者结合多年的工作经验，针对代谢组学在中药药理研究中的应用进行研究讨论，具体介绍了这种组学方法的特点，并得出以下相关结论，以供参考。 【关键词】代谢组学；中药药理；研究应用 0.引言 代谢组学当今一种全新的生物系统研究方法，其主要是对生物体系中的数量、代谢物质种类等进行研究分析。这种中医学方法在我国中药药理研究中得到了十分广泛的应用。通过采用先进的检测技术，以及相关专业的计算方法，以此来判断中药体内代谢组的变化规律，从而对中药的疗效和安全性进行评价。因此，本文针对代谢组学在中药药理研究中的应用进行探讨阐释，从而总结出一些自身的看法与观点。 1.在中药药效物质基础研究中的应用 随着药学技术的不断进步与发展，相关的组学方法也取得了较大的完善与改革。而代谢组学正是在这一发展过程中所累积的产物。自从其被提出以来，受到了我国中药医学界的高度关注，并对其进行了实质性的科研研究，尤其是在对中药药效物质基础方面，很多医学学者进行了深入的探索，并得到了十分显著的成果。在早期的医学研究过程中，已经有部分学者利用代谢组学法，以及先进的分析仪器来对黄芩苷体进行了实验研究，从中发现了三种不同的代谢产物，这就说明这三种化学结构在分解吸收后分别形成了代谢物质，而黄芩甘体则是代谢产物中的主体结构，从而共同组成了该中药的药效物质。 在对钩藤多动合剂的生物化学机制研究中，发现了具有疗效的生物标志物，并证明这种药物是通过调节单胺类神经递质的失衡而发挥作用。有学者对肾虚证的大鼠给予淫羊藿治疗，运用超高效液相色谱质谱结合主成分分析的方法研究发现淫羊藿苷和朝藿定可能为淫羊藿的主要药效物质基础。一些实验结果表明，尖萼耧斗菜的作用靶标与其他9种常用抗菌素一样都是作用于蛋白质的合成，发挥抗菌作用的主要活性物质可能是木兰碱。还有学者实验比较了款冬的花蕾和叶轴水提液对氨诱导的小鼠咳嗽的药效，通过对代谢物的lh―nmr光谱和多远数据分析发现，款冬花蕾的止咳和化痰功效可能与其高浓度的绿原酸、3，5咖啡酰奎宁酸及芸香苷相关。 2.在中药及中药复方作用机制研究中的应用 通常情况下，对于一些药效成分复杂的中药复方进行研究时，代谢组学方法反而能发挥更好的研究作用。因此，针对这一问题，我国某个药学学者就进行了相关的实验研究，通过利用先进的快速液相色谱串联离子阱飞行时间质谱技术对研究物的血液代谢物进行探索研究，从中发现研究物中的胆固醇代谢、氨基酸代谢、等代谢发生了较大的变化。 运用代谢组学的方法结合气相色谱一质谱（gc―ms）的检测手段探讨了下淤血汤对cc1诱导的肝纤维化大鼠的治疗作用机理，通过主成分分析（pca）、最小偏二乘法（pls-da）等模式识别方法，证明了cc1所致的代谢紊乱在下淤血汤的干预下得到恢复，鉴定了10个与调节能量代谢、微生物菌群、氨基酸及脂肪酸代谢相关的生物标志物。下淤血汤的作用机理可能包括这些过程。另外，对心气不足证的代谢组学特征和温心方对其治疗作用进行了实验研究，采用uplc―ms联用技术、多变量分析和数据库检索等方法，鉴定出了17个生物标志物，通路分析提示心气不足证的糖酵解、糖异生代谢，不饱和脂肪酸、脂肪酸及嘌呤的生物合成代谢网络被严重扰乱，而温心方通过调节多个通路紊乱至正常水平而具有潜在的药理作用。运用代谢组学方法对逍遥散抗抑郁的作用机制进行了实验研究，以核磁共振（nmr）结合多变量分析的方法对血浆代谢物组进行鉴定和分析，发现了11个潜在的生物标志物，且与对照组比较抑郁治疗组的氧化三甲胺、丙氨酸、羟基丁酸、缬氨酸、亮氨酸/异亮氨酸、低密度/极低密度脂蛋白和脂肪含量降低，卵磷脂、高密度脂蛋白、胆碱。 3.在中药安全性和毒性研究中的应用
代谢组学及其发展 摘要：代谢组学是上世纪九十年代中期发展起来的一门新兴学科，是系统 生物学的重要组成部分。它是关于生物体系内源代谢物质种类、数量及其变化规律的科学，研究生物整体、系统或器官的内源性代谢物质及其所受内在或外在因素的影响。 关键词：代谢组学，研究方法，组学运用，中药学 1 代谢组学 代谢组学(metabonomics/metabolomics)是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式，是系统生物学的组成部分。其研究对象大都是相对分子质量1000以内的小分子物质。先进分析检测技术结合模式识别和专家系统等计算分析方法是代谢组学研究的基本方法。 2代谢组学的研究方法 2.1研究范围 代谢组学主要研究的是作为各种代谢路径的底物和产物的小分子代谢物（MW<1000）。在食品安全领域，利用代谢组学工具发现农兽药等在动植物体内的相关生物标志物也是一个热点领。其样品主要是动植物的细胞和组织的提取液。 2．2常用的分析技术 主要技术手段是代谢组学以液相色谱一质谱(LC．MS)、气相色谱-质谱(GC．Ms)、核磁共振谱(NMR)等方法为主要研究手段[1.2.3]，其中以NMR为主。通过检测一系列样品的NMR 谱图，再结合模式识别方法，可以判断出生物体的病理生理状态，并有可能找出与之相关的生物标志物（biomarker）。为相关预警信号提供一个预知平台。 据不同的研究对象和研究目的，Fiehn 将生物体系的代谢产物分析分为4个层次：(1)代谢物靶标分析对某个或某几个特定组分的分析。在这个层次中，需要采取一定的预处理技术除掉干扰物，以提高检测的灵敏度。(2)代谢轮廓(谱)分析对少数所预设的一些代谢产物的定量分析。如某一类结构、性质相关的化合物，某一代谢途径的所有中间产物或多条代谢途径的标志性组分。进行代谢轮廓(谱)分析时，可以充分利用这一类化合物的特有的化学性质，在样品的预处理和检测过程中，采用特定的技术来完成。(3)代谢组学是在限定条件下对特定生物样品中所有内源性代谢组分的定性和定量分析。进行代谢组学研究时，样品的预处理和检测技术必须满足对所有的代谢组分具有高灵敏度、高选择性、高通量的要求，而且基体干扰要小。代谢组学涉及的数据量非常大，因此需要有能对其数据进行解析的化学计量学技术。代谢组学的最终目标是解析所有的可见峰。(4)代谢指纹分析不具体鉴定单一组分，而是通过比较代谢物指纹图谱的差异对样品进行快速分类。 2.3数据处理平台 应用NMR或MS得到的代谢组学数据是海量的多变量数据信息，需要利用模式识别(PR，pattern recognition)技术进行多元数据分析，将数据降维，然后对样本分类或寻找生物标志物(biomarker)，用来解释代谢表型(metabolic phenotypes)
肝性脑病的诊断方法 首都医科大学附属北京天坛医院杨昭徐 一、肝性脑病诊断依据 肝性脑病分四期。肝性脑病如果有显性临床表现的，诊断依据有以下几点：①有严重肝病和（或）门体侧枝循环形成的基础；②出现精神紊乱、意识障碍，扑翼样震颤；③存在肝性脑病的诱因；④肝功能减退的生化指标异常；⑤脑电图异常。这 5 条诊断依据主要是支持显性的肝性脑病，称为 OHE 。 二、肝性脑病临床分期 I 期：前驱期，主要表现为：性格改变、认知力差、日夜颠倒、注意力不集中、轻微扑翼样震颤（ flapping tremor ）、脑电图多正常。 II 期：昏迷前期，主要表现为：意识错乱、行为失常、睡眠障碍、扑翼样震颤、锥体束征、定向力差，脑电图显示节律慢。 III 期：昏睡期，主要表现为：昏睡、精神错乱、扑翼样震颤、锥体束征、 Babinski 征、脑电图异常。 IV 期：昏迷期，主要表现为：浅、深昏迷、脑电图明显异常。 在欧美国家分成五个期，在前驱期前，有一个亚临床期，现在称为轻型肝性脑病。 西方国家多采用 West Haven 诊断标准，重点是介绍临床、亚临床的阶段，是轻微的肝性脑病或称为隐肝性脑病。它的特点：在意识状态上是正常的，在神经系统的表现和精神症状方面几乎没有症状，没有什么显性的表现，只有在做精细的精神生理的检查才发现有异常的表现，神经系统一般没有什么症状鉴别。其他 4 期，和刚才介绍的非常相近。 下面介绍亚临床型，或称为轻型肝性脑病的临床特点。用这个坐标图来表示，肝性脑病特别是第三型的，门体分流的这样的类型，是属于慢性肝性脑病。发作的形式有三大类型，一个类型，有阵发性的发病，最左边图，发作期可以出现一期、二期、三期、四期不同的临床表现。在发作的间性期，可能表现在相对正常的一个范围，再次发作之间是正常的，发作时有不同的临床表现。第二种类型是持续型的，中间这个图，在红线以下，是红线以下没有
谈基于代谢组学技术的中药复方研究近况 中药复方是中药临床应用的重要形式，通过多成分协同作用实现对人体疾病的调节与治疗，其作用靶点多，一般涉及多条代谢通路，并具有时效性。传统研究手段一般只针对复方的某一功效、主治开展药效和药理研究。相比之下，代谢组学结合了大规模信息提取技术和多元变量处理技术，针对机体所有代谢产物进行分析，其研究模式与复方作用机制相契合，故近年来被广泛应用于中药复方研究。本文回顾了近五年来代谢组学技术在中药复方研究中的应用，拟通过初步分析、总结其应用概况及研究成果，讨论可能存在的问题，并展望其研究前景。 1 代谢组学简介 1. 1 代谢组学的起源与发展代谢组学作为系统 生物学的重要组成部分，起源于1970 年代。1999年，Nicholson 等受到核磁共振( NMR) 技术分析大鼠尿液这一实验研究的启发，最先提出代谢组的概念，认为代谢组学是生物体对病理生理或基因修饰等刺激产生的代谢物质动态应答的定量测定。2000年Fiehn 等定义了代谢组学，认为代谢组学是对限定条件下的特定生物样品中所有代谢产物的定性和定量分析。 1. 2 代谢组学的主要研究层次、研究对象及研究方法 目前，代谢组学的研究层次主要分为靶标分析、代谢轮廓分析、代谢物指纹分析及代谢组学分析，相比较而言，代谢组学分析更加系统
化、完整化。代谢组学利用先进的分析手段对生物单元，如生物体液、细胞或组织提取物中的一些小分子物质( 相对分子质量 1 kDa) 进行系统的测量和分析。同时结合大规模信息提取技术和多元变量处理技术，分析外源性物质及因素( 如药物、食物、环境等) 对生物体所产生的整体效应，认识机体的生理、病理状态。最后，结合模式识别和专家系统等分析方法确定生理病理状态下及外源性物质刺激引起的内源性代谢物组的变化规律，获得表征生物体在特定时间和环境下的整体功能状态与生物标志物( 群) 。 2 基于代谢组学的中药复方药效及作用机制研究 代谢组学技术的引入，为复方药效及作用机制研究提供了新思路和新方法，有助于科研得到更加全面、准确、动态的结果，促进了这一研究领域的发展。 2. 1 临床研究 在临床应用方面，代谢组学能够实现对血液、尿液、粪便以及唾液、精液、眼泪等生物样品的检测，与传统检测手段相比，代谢组学技术具有非破坏性，能够更全面、更快速地得到检测结果，从而提高患者的依从性。同时，代谢组学技术提供的动态分析结果，符合中药复方辨证论治的诊疗特点，能够更好地为临床服务。 林燕等研究玉屏风颗粒对反复上呼吸道感染肺卫气虚证患者的药效作用机制，研究基于液质联用技术检测患者血浆，结果表明疾病组在治疗前的代谢谱和健康组存在明显不同，经玉屏风颗粒干预后其代谢谱向健康组回归; 半胱氨酸、苏氨酸、焦谷氨酸和L-蛋氨酸4 种物
中国医学科学院学报 ACT A ACADE M I A E MED I C I N AE SI N I CAE 818 D e cem be r,2007 ?综 述? 代谢组学、药物代谢组学与中医药现代化 林景超 1,2 ,李后开 1,2 ,周明眉3,贾 伟 1,2,3 1 上海交通大学 药学院中药制剂学及天然药物研究课题组,上海200240 2 上海系统生物医学研究中心,上海200240 3 上海中医药大学 中医方证与系统生物学研究中心,上海201203 通信作者:贾 伟 电话/传真:021*********,电子邮件:weijia@sjtu 1edu 1cn 摘要:在探讨复杂生命现象时,代谢组学、药物代谢组学对机体的整体性认识与传统中医药学的思维方法有一定 的趋同性。如果在中医药现代化研究中,有效地契合代谢组学研究方法,将能够深化中药的整体疗效评价、证候的内在本质及辨证施治研究,加快传统中医药与现代生命科学技术的结合,推动中医药现代化,为中医药的发展提供新的空间。 关键词:代谢组学;药物代谢组学;中医药现代化;中药整体疗效评价;证候;辨证施治中图分类号:R241119 文献标识码:A 文章编号:10002503X (2007)0620818205 M etabonom ics,Pharmaco 2m etabonom ics,and the M odern iza tion of Trad itiona l Ch i nese M ed ic i ne L IN J ing 2chao 1,2 ,L I Hou 2kai 1,2 ,ZHOU M ing 2mei 3,J I A W ei 1,2,3 1 Group of Phar maceutics and Phar maceutical Research of Natural Medicines, School of Phar macy,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China 2 Shanghai Center for System s B iomedicine,Shanghai 200240,China 3 Center for Traditi onal Chinese Medicine and System s B iology,Shanghai University of Traditional Chinese Medicine,Shanghai 201203,China Corres ponding author:J I A W ei Tel/Fax:021*********,E 2mail:weijia@sjtu 1edu 1cn ABSTRACT:Facing the comp licated life phenomemon,both metabonom ics and phar maco 2metabonom ics take an organic concep tion of the human body,which confor m s to the way of thinking of traditional Chinese medicine (TC M )1The app lication of metabonom ics and phar maco 2metabonom ics in the modernization of TC M will deepen the evaluation of the therapeutic effects of TC M ,the study of intrinsic quality of TC M syndrome and the treat ment by differentiation of syndrome,facilitate the integration of TC M with modern biological science and technology,p romote the modernization of TC M ,and p rovide a new space for the development of TC M 1 Key words:metabonom ics;phar maco 2metabonom ics;modernization of traditional Chinese medicine;evaluati on of therapeu 2 tic effects of traditional Chinese medicine;traditional Chinese medicine syndrome;treat m ent by differentiati on of syndrome Acta Acad M ed S in,2007,29(6):818-822 中医药学是我国传统医学体系中的主要组成部分,在其发展的历程中,不断吸收各个时期的先进 思想理论和科学技术,对中华民族的繁衍昌盛及世界民族医学的发展做出了不可磨灭的贡献。中医药