论文部分内容阅读
近年来,基于核磁共振(NMR)波谱的代谢组学(metabonomics)方法作为一种强有力的工具,被广泛地应用于基础生物学、分子病理学、毒理学、生物医药、环境科学等研究中。动物胚胎中枢神经系统的发育是一个非常复杂的过程,包括神经元和胶质细胞的发生、诱导、迁移、分化、增殖,轴突和树突的发育,突触的发生和神经网络的形成等等一系列的生理变化,并且伴随着多种多样的生物化学反应。很多研究通过分析发育过程中脑组织中的内源性代谢物的含量变化来解释脑的发育,将代谢物的变化与生理过程相联系。本文利用代谢组学方法,从整体的角度和分子水平上对鸡胚胎脑的发育进行了深入地研究。
1.利用高分辨魔角旋转(High-Resolution Magic-Angle-Spinning,HR-MAS)NMR技术对鸡胚胎的大脑(Cerebrum)组织进行了研究。对鸡胚胎大脑的一维、二维NMR谱图进行了信号归属,得到了26种内源性代谢物的信息。利用代谢组学方法分析了鸡胚胎发育过程中(孵化第10天至孵化后第1天)大脑组织发生的生物化学变化,得到了一些重要的代谢物浓度随时间的变化,这些代谢物涉及神经信号的传导、能量代谢、渗透压调节、营养等多种功能,证明了这些浓度的变化与胚胎的发育过程有很强的相关性。并且发现了鸡胚胎大脑中的神经元标记物——N-乙酰天冬氨酸(N-Acetyl aspartate,NAA)相对含量变化的独特趋势。与文献报道中人类和大鼠胚胎发育过程中NAA浓度持续增长不同,鸡胚胎大脑中NAA相对浓度在孵化第16天前持续降低,而后急剧升高。这表明鸡胚胎大脑中神经元和胶质细胞可能有着不同的发育次序。利用统计学方法和统计全相关谱(STOCSY)发现了胚胎大脑中代谢物之间的相关网络关系,为从整体角度认识大脑发育所发生的生物化学变化提供了新的思路。
2.HR-MAS NMR和代谢组学方法的结合同样应用于研究鸡胚胎脑的视叶(Optic Lobe)和小脑(Cerebellum)组织,发现这三种不同的组织在胚胎生长发育过程中有不同的生物化学变化趋势。此外,主成分分析方法(Principal ComponentAnalysis,PCA)方法可以根据其生物化学成分的不同将不同脑区的组织清楚的区分开来,并且找到导致这些差别的生物标记物。结果表明,牛磺酸(taurine)和肌醇(myo-Inositol)在鸡胚胎大脑中含量较高;而γ-氨基丁酸(GABA)和NAA在视丘中的含量较高。
3.利用高场NMR谱分析了孵化第九天的鸡胚胎尿囊液中的代谢物组成,证明900 MHz谱仪的高分辨率和高灵敏度特性对直接分析复杂组成的生物体液有很大的优势。尿囊液中的61种代谢物得到了详细的NMR谱信号归属,对一些主要的代谢物则测定了其相对浓度。其中有一些代谢物是第一次用NMR方法在鸡瓤胎尿囊液中被检测出来。对涉及能量代谢的几种高含量代谢物与3-羟基丁酸的比值随发育过程的变化进行了研究(孵化第9天至第15天),结果表明,随着鸡胚胎的发育,能量的来源可能从利用糖代谢为主转为利用脂类物质代谢为主。