代谢组学

BMC Medicine:类靶向方法研究六个欧洲儿童队列尿液和血清代谢组

 

人类在生命早期(胎儿期、幼儿期、儿童期等)的生长环境和饮食习惯与一生的健康情况息息相关。尿液和血清代谢物可以直观的反映出人体的生活和健康状况,对尿液和血清代谢组学的分析可以系统地阐明环境因素和健康之间的相互关系。然而,目前缺乏对儿童人群进行大规模尿液和血清代谢组学的研究。

2018年11月8日由伦敦帝国理工学院的 Chung-Ho E. Lau 团队于 BMC Medicine(IF= 9.088)发表了题为《Determinants of the urinary and serum metabolomein children from six European populations》的文章。通过对欧洲6个儿童队列的血清和尿液样本进行代谢组学分析,发现了与年龄、性别、体重指数和饮食习惯相关的代谢物,这些特征代谢物在成年人群中已经有较好的研究。该研究也为“人类早期暴露项目”建立了样本库。

研究结果

1.不同人群队列的代谢组学差异

为了研究不同人群队列的代谢组学差异,采用类靶向代谢组学的方法对来自欧洲6个儿童队列的人群的血清和尿液样本进行检测。6个儿童队列的人群特征如表1所示,不同队列人群的摄食情况见表2。代谢组学检测结果见图1,其中177个血清代谢物中有104个具有显着性差异,44个尿液代谢物中有10个具有显着性差异。表明不同人群队列的代谢组具有差异性。

表1 队列样本人群特征信息

2. 样本采集时间影响代谢组学结果

研究发现21种代谢物具有餐后效应,包括11种氨基酸、1种生物胺、2种短链酰基肉碱,4种长链酰基肉碱和3种溶血磷脂酰胆碱(图2)。通过查找夜间尿液样本与晨尿样本的差异代谢物,发现丙氨酸、柠檬酸、N-甲基烟酰胺和 N-乙酰-神经氨酸在夜间搜集的尿液样本中含量较高,4-脱氧苏氨酸在早晨搜集的晨尿样本中含量较高(图2)。研究结果表明不同取样时间点影响样本中代谢物的检测。

3. 性别、BMI 指数和饮食影响代谢组学结果

男性血清中神经递质5-羟色胺含量比女性高,而丝氨酸、赖氨酸、鸟氨酸、腐胺、六种中长链酰基肉碱(C10、C12、C14:1、C14:1–OH、C14:2和C16:1)和三种鞘脂(SMC16:1,SMC18:0,SM C18:1)则低。在血清中与BMI指数呈正相关的代谢物包括游离肉碱、短链酰基肉碱、七种氨基酸(如谷氨酸,缬氨酸、亮氨酸)和鞘脂类(SMC16:0、SMC16:1、SMC18:1)化合物。

研究结论

此研究中尿液样本应用 NMR 平台检测到44种代谢物;血清样本应用 LC-MS 平台,采用高通量 MRM 扫描模式检测到177种代谢物。将代谢组学结果与临床特征关联,发现尿液与血清样本中肌酐含量变化与年龄呈正相关。尿液中4-脱氧苏氨酸、缬氨酸的含量变化以及血清中肉碱、短链酰基肉碱(C3, C5)、谷氨酸、BCAAs、溶血磷脂酰胆碱和鞘磷脂含量变化均与 BMI 指数相关。尿肌酸和血清磷脂酰胆碱含量变化与肉的摄入量相关,尿液中脯氨酸甜菜碱和马尿酸与水果摄入量相关。

文 章 亮 点

1 .此研究通过类靶向方法对血清样本进行代谢组学检测,其技术优点有定量准,灵敏度高,通量高。

2. 此研究为首例将儿童大队列样本进行代谢组学检测的文章,并且考虑了人群特征中常用的指标信息,将年龄,性别,BMI,样本采集时间,饮食情况等信息与代谢组学检测结果的差异进行了相关性分析,为日后代谢组学样本入组条件的选择提供数据基础。

 

 

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