第一部分:基于混合质控随机森林算法的相对定量靶向代谢组学分析方法的建立及验证目的:利用高效液相串联质谱结合基于混合质控的随机森林校正（QC-based random forest signal correction,QC-RFSC）算法,开发简单便捷的相对定量靶向代谢组学分析方法,以满足生物样品常见内源性物质的分析需求。方法:采用蛋白沉淀方法处理待测样本。选用ZORBAX HILIC Plus色谱柱（4.6 mm×100 mm,3.5μm）,流动相分别为A相:含20 mmo L·L-1甲酸铵的90%乙腈-水体系,以及B相:含20 mmo L·L-1甲酸铵的纯水溶液,使用梯度洗脱程序。利用三重四级杆质谱,以及选择性离子监测（MRM）模式对待测内源性物质进行分析。采集得到的数据利用QC-RFSC算法进行数据质量校正。采用Metaboanalyst代谢组学在线分析平台进行统计数据分析。该方法被用于分析一批抑郁症患者的血清代谢组学特征,以验证方法的实际应用性,并为后期的酒精异常消耗代谢组学研究提供技术手段。结果:本研究利用相对定量靶向代谢组学分析方法,同时对19种氨基酸及神经递质的血清含量进行相对定量分析,这些内源性物质包括:多巴胺,犬尿喹啉酸,尿刊酸,色氨酸,犬尿氨酸,酪氨酸,缬氨酸,苏氨酸,丝氨酸,丙氨酸,甘氨酸,谷氨酰,瓜氨酸,γ-氨基丁酸,谷氨酸,天冬氨,精氨酸,鸟氨酸以及组氨酸。数据质量校正后,所有代谢物相对标准偏差（RSD）均在±15%以内。该方法成功应用于抑郁症患者血清代谢组学特征分析。研究结果显示,与健康志愿者相比,抑郁症患者血清谷氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、甘氨酸以及丙氨酸水平显著升高,瓜氨酸、犬尿氨酸以及尿刊酸水平显著降低。结论:该方法操作简单便捷、数据质量可靠,能够实现生物样本内源性物质的相对定量分析,为接下来的研究开展提供检测手段。第二部分:急性酒精暴露显著抑制大脑谷氨酸神经传递系统目的:通过研究急性酒精暴露对小鼠脑组织氨基酸以及神经递质水平的影响,探究酒精中毒的生理学基础以及受酒精影响的敏感代谢物,为后期的研究打下坚实的基础。方法:构建急性酒精暴露小鼠模型,通过已建立的相对定量靶向代谢组学研究方法,同时对小鼠脑组织19种氨基酸以及神经递质的含量进行测定,对比实验组以及对照组代谢物水平差异。采集得到数据后进行数据校正,只有RSD小于15%的数据能够纳入下一步的统计分析。采用Metabo Analyst分析平台的多元分析以及单因素分析方法筛选显著差异代谢物,只有同时满足变量投影重要性指标（VIP,variable importance in the project）值大于1,Benjamini-Hochberg法校正后的P值小于0.05的代谢物,才被认有显著代谢差异。结果:在采集的19种代谢物质谱数据中,有15种代谢物的RSD在质量校正后小于15%,这些代谢物被用于进行接下来的统计分析。15种代谢物分别是:多巴胺、尿刊酸、色氨酸、苏氨酸、丝氨酸、丙氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、瓜氨酸、γ-氨基丁酸、组氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、鸟氨酸以及精氨酸。研究结果显示,急性酒精暴露小鼠脑组织色氨酸水平显著升高,丙氨酸、丝氨酸、甘氨酸以及谷氨酸水平均显著降低,差异具有显著的统计学意义（校正后P<0.05）。结论:本研究从脑组织水平证明急性酒精暴露显著影响色氨酸、丙氨酸、丝氨酸、甘氨酸以及谷氨酸水平。除了丙氨酸,其余4种氨基酸均能影响谷氨酸神经系统的活动,推测急性酒精暴露能够通过影响多个通路抑制谷氨酸神经系统的神经传递。第三部分:高酒精消耗的代谢异常以及地西泮潜在治疗靶点目的:探究高酒精消耗大鼠血清、海马组织氨基酸及神经递质代谢特征,并考察临床常用酒精替代治疗药物地西泮的影响,为疾病的发生机制、生物标记物的发现及治疗靶点等提供参考。方法:利用双瓶自愿间歇饮酒模型（酒精含量为20%）诱导筛选高酒精消耗大鼠。SD大鼠用于诱导高酒精消耗模型（n=30）,其中酒精消耗水平大于45 g/kg/d被定义为高酒精消耗。模型诱导结束后,基于已开发的相对定量靶向代谢组学分析方法,探究酒精消耗大鼠以及地西泮治疗大鼠血清及海马组织氨基酸、神经递质的相对含量。采用酶联免疫方法测定海马组织脑源性神经营养因子（BDNF）含量。采集得到数据后进行信号校正,只有RSD小于15%的代谢物被纳入下一步的统计分析。采用Metabo Analyst分析平台的多元分析以及单因素分析方法筛选显著差异的代谢物,只有同时满足VIP值大于1,Benjamini-Hochberg法校正后的P值小于0.05的代谢物,才被认有显著的代谢差异。结果:共诱导高酒精消耗大鼠模型15只,其中5只用于高酒精消耗大鼠代谢组学研究,对照组为5只空白大鼠;另外10只用于地西泮治疗高酒精消耗大鼠的代谢组学研究,其中5只用于地西泮治疗,另外5只作为疾病对照。研究结果显示,高酒精消耗大鼠血清谷氨酸（VIP=2.006,P=0.002）以及天冬氨酸（VIP=1.990,P=0.003）水平均显著高于空白对照组,其中谷氨酸与谷氨酰胺水平之间存在显著负相关;高酒精消耗大鼠海马组织谷氨酸（VIP=1.600,P=0.001）、甘氨酸（VIP=1.506,P=0.004）以及丙氨酸（VIP=1.502,P=0.005）水平显著降低。地西泮治疗两周后,大鼠血清天冬氨酸（VIP=1.651,P<0.001）以及谷氨酸（VIP=1.602,P<0.001）水平显著降低,这两项指标在高酒精消耗大鼠血清中显著上调。地西泮治疗后的血清犬尿氨酸水平显著增加（VIP=1.543,P=0.001）,并且伴随其下游代谢物犬尿喹啉酸水平的提高;海马组织中,5-羟色胺（VIP=1.776,P<0.001）、甘氨酸（VIP=1.685,P<0.001）、γ-氨基丁酸（VIP=1.621,P=0.001）以及谷氨酸（VIP=1.526,P=0.006）水平都出现显著上调;最后利用酶联免疫法测得高酒精消耗大鼠海马组织中BDNF水平显著下调,在地西泮治疗后BDNF水平明显增加。结论:实验结果表明,高酒精消耗大鼠血清及海马组织中多种氨基酸以及神经递质代谢水平异常。其中海马组织谷氨酸以及BDNF水平显著下调可能是酒精诱导神经损伤以及诱发成瘾记忆的重要机制。另外地西泮治疗能够显著上调谷氨酸以及BDNF水平,这可能是地西泮治疗异常酒精消耗所致精神损伤的重要靶点。