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目的:本实验运用1H NMR的非靶向代谢组学方法分析MA急性中毒致死和亚急性中毒大鼠血清和尿液的代谢物变化,分别鉴定出可能的潜在生物标志物及其相关代谢通路,为MA急性中毒致死和亚急性中毒的法医毒物分析及鉴定提供新思路。方法:16只健康雄性SD大鼠随机分为急性中毒致死组(8只)和对照组(8只),用40mg/kg/2h腹腔注射MA建立急性中毒致死模型(24小时内),对照组重复上述方法腹腔注射同体积生理盐水;收集实验组和对照组大鼠的尿液和心血。16只健康雄性SD大鼠随机分为亚急性中毒组(8只)和对照组(8只),以10mg/kg、12mg/kg、15mg/kg腹腔注射MA各连续7天建立亚急性中毒模型,对照组腹腔注射同体积生理盐水。在21天注射MA后收集尿液和心血。心血分离成血清,血清和尿液样本-80℃保存备用。运用NMR检测血清和尿液样本,分别采用CPMG自旋回波序列和预饱和水峰压制脉冲序列NOESYGPPR1D采集血清与尿液样本数据。用SIMCA-P+软件对血清与尿液样本数据进行代谢模式分析,根据变量投影重要性值(VIP>1)与P<0.05结合筛选特征变量。用Chenomx NMR Suite 8.2软件及相关文献及对特征变量进行谱峰归属并定量测定。采用两独立样本t检验组间变化,P<0.05的差异代谢物确定为潜在生物标志物。用Metabo Analyst 3.0网页分析平台进行差异代谢物相关代谢途径分析,以impact value>0.05和P<0.05为标准,鉴定出与差异代谢物相关的代谢途径。结果:1 MA急性中毒致死的血清与尿液代谢组学实验组大鼠在注射MA后出现颤抖、瘫趴、流涎和自残等行为,实验组大鼠均在24h内中毒死亡,表明MA急性中毒致死大鼠模型建立成功。运用OPLS-DA建立模式识别模型,血清OPLS-DA模型R2X,R2Y和Q2分别为0.704、0.93和0.507;尿液OPLS-DA模型的R2X,R2Y和Q2分别为0.596、0.907和0.475。OPLS-DA能区分实验组与对照组的血清和尿液,两组聚类趋势明显。OPLS-DA经置换检验验证,模型未过拟合,模型稳定有效。OPLS-DA分析筛选出MA急性中毒致死大鼠血清甜菜碱、乳酸、琥珀酸和甘氨酸4种内源性小分子物质可能是潜在生物标志物,尿液中2-酮戊二酸、醋酸盐、谷氨酸、乳酸、琥珀酸、牛磺酸、肌酐和甘氨酸8种内源性小分子物质可能是潜在生物标志物。定量分析发现乳酸在MA急性中毒致死大鼠血清和尿液中较对照组均显著升高(P<0.05),而其他物质在实验组较对照组没有统计学差异。途径分析(pathway analysis)发现丙酮酸代谢,柠檬酸循环代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,天冬氨酸、丙氨酸和谷氨酸代谢和初级胆汁酸合成代谢等5条代谢途径参与MA急性中毒致死的病理生理过程。2 MA亚急性中毒的血清与尿液代谢组学MA亚急性中毒组大鼠出现阵发性烦躁和精神萎靡、毛色变黄且干燥、血尿等症状。MA亚急性中毒大鼠血清和尿液的OPLS-DA模型能很好区分实验组与对照组,2组聚类趋势明显。血清OPLS-DA模型的R2X,R2Y和Q2分别为0.529、0.967和0.856,尿液OPLS-DA模型的R2X,R2Y和Q2分别为0.433、0.976和0.68,经置换检验验证,模型未过拟合,说明所建模型均可靠。OPLS-DA分析筛选出MA亚急性中毒大鼠血清醋酸盐和甘氨酸2种内源性小分子物质可能是潜在生物标志物,尿液中筛选出2-酮戊二酸、醋酸盐、甲胺、肌酐、丙酸、琥珀酸和甘氨酸7种内源性小分子物质可能是潜在生物标志物。定量分析显示MA亚急性中毒大鼠尿液中2-酮戊二酸、甘氨酸、甲胺和肌酐在MA亚急性中毒大鼠较对照组均显著升高(P<0.05)。途径分析发现天冬氨酸、丙氨酸和谷氨酸代谢和柠檬酸循环代谢2条代谢途径参与MA亚急性中毒的病理生理过程。结论:1.血清和尿液中乳酸可作为MA急性中毒致死的潜在生物标志物;丙酮酸代谢,柠檬酸循环代谢等代谢途径可能参与MA急性中毒致死的病理生理过程。2.尿液中2-酮戊二酸、甘氨酸、甲胺和肌酐可作为MA亚急性中毒的潜在生物标志物;天冬氨酸、丙氨酸和谷氨酸代谢和柠檬酸循环代谢途径可能参与MA亚急性中毒的病理生理过程。3.MA急性中毒致死与亚急性中毒的差异代谢物及代谢通路存在差异。