穩(wěn)定同位素示蹤在脂代謝調(diào)控和氨基酸代謝調(diào)控中的應(yīng)用

在脂代謝調(diào)控中的應(yīng)用

脂質(zhì)是脂肪和類脂的總稱，主要包括、磷脂和糖脂。運(yùn)載脂質(zhì)的可溶性生物大分子稱為脂蛋白，的血漿脂蛋白均是由脂質(zhì)和組成，血液中的脂質(zhì)是以血漿脂蛋白的形式存在的。因此，血脂的異常必然反映血漿脂蛋白的異常，脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的異常使脂質(zhì)代謝發(fā)生紊亂，較終導(dǎo)致的產(chǎn)生。借助穩(wěn)定同位素示蹤，有望通過(guò)標(biāo)記原子示蹤脂質(zhì)分子間的轉(zhuǎn)化規(guī)律，從而明確的發(fā)病機(jī)制。

Li等[41]將13C-棕櫚酸與牛血清白蛋白加入培養(yǎng)基中孵育人骨骼肌細(xì)胞4、12、24 h，通過(guò)靜電場(chǎng)軌道阱高分辨質(zhì)譜（Orbitrap-MS）對(duì)人骨骼肌細(xì)胞內(nèi)磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇和磷脂酰甘油等脂質(zhì)分子進(jìn)行定量分析，探討了人骨骼肌細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)分子之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律。采用穩(wěn)定同位素示蹤，使脂質(zhì)分子之間的轉(zhuǎn)化變得“可視化”，從而清晰地把握脂質(zhì)分子之間的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，開(kāi)啟了脂質(zhì)代謝動(dòng)態(tài)分析的新視野，為生理機(jī)制和代謝紊亂的研究提供了新的認(rèn)識(shí)。

Meiser等[42]應(yīng)用穩(wěn)定同位素輔助代謝輪廓分析研究DJ-1功能損失的影響，結(jié)果表明DJ-1基因敲除的細(xì)胞表現(xiàn)出谷氨酰胺通量的降低和色氨酸生物合成的減少。由于這2種代謝途徑是細(xì)胞反應(yīng)的重要因素，這些途徑的下調(diào)是因?yàn)镈J-1缺失導(dǎo)致反應(yīng)受損，較終揭示了代謝的改變導(dǎo)致細(xì)胞不穩(wěn)定性增加，并確認(rèn)了潛在的可用于研究轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)方法的新的干預(yù)點(diǎn)，從而為的診斷及提供了有力的依據(jù)。

隨著人們生活水平的和物質(zhì)生活的大豐富，與脂代謝紊亂相關(guān)的（如高脂血癥、肥胖癥、脂肪肝等）的發(fā)病率越來(lái)越高。臨床研究表明，大多數(shù)患有脂代謝紊亂相關(guān)的，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)腹脹、腹瀉、噯氣等的癥狀，許多診斷為功能性的也會(huì)出現(xiàn)高脂血癥、脂肪肝等脂代謝相關(guān)。因此，借助穩(wěn)定同位素示蹤對(duì)脂代謝通路進(jìn)行示蹤，通過(guò)示蹤原子來(lái)探究脂代謝相關(guān)紊亂了哪些代謝通路，從而確定同種因人而異的不同代謝途徑以及不同卻有相同的代謝通路，這與“醫(yī)學(xué)”的概念不謀而合。

 在氨基酸代謝調(diào)控中的應(yīng)用

氨基酸在合成代謝和分解代謝中起著關(guān)鍵作用，它們不是的組成部分，而且是許多關(guān)鍵代謝產(chǎn)物的前體，并被氧化以提供能量。氨基酸在體內(nèi)的代謝包括4個(gè)方面（圖2）：①轉(zhuǎn)化為非蛋白的含氮化合物，如嘌呤、嘧啶、膽堿等；

②通過(guò)脫氨基作用轉(zhuǎn)化為NH3或α-酮酸，α-酮酸較終轉(zhuǎn)變成糖類、酮體或經(jīng)過(guò)TCA氧化成二氧化碳和水，并放出能量；

③通過(guò)脫羧作用依次轉(zhuǎn)化為胺、醛、酸，較終生成二氧化碳和水；

④過(guò)剩氨基酸將通過(guò)排泄方式排出體外。在氨基酸代謝調(diào)控研究中，穩(wěn)定同位素示蹤多用于研究氨基酸的合成與轉(zhuǎn)化，通過(guò)對(duì)某些氨基酸進(jìn)行同位素標(biāo)記，根據(jù)標(biāo)記原子追蹤該氨基酸的代謝路徑，了解氨基酸的代謝情況，進(jìn)而研究其在機(jī)體內(nèi)的重要功能。

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