不同生理、病理状态的生物个体会有不同的系统生化状态,产生不同的代谢物组图谱。这种代谢物组的整体图谱能同时反映代谢网络中多个生化途径的数百个化合物,更全面地刻画疾病的特点。由病理生理引起的对机体的刺激通过各种途径都会反映在内源性代谢产物的浓度和比例变化上面,因此,通过比较患者体内代谢产物的变化,可以找到一组与疾病发生和发展密切相关的小分子标志物分子群,用于辅助疾病的诊断和分型。结合代谢途径分析,有利于帮助人们更好地理解病变过程及机体内物质的代谢途径。代谢组学技术通过客观、系统地反映机体内总体代谢产物的变化,对于阐明生命复杂系统具有重要的意义,近年来在疾病的临床诊断、标志物的筛查、发病机制的探索以及药物毒性、遗传变异、营养学等研究领域均有广泛应用。本研究采用核磁共振(NMR)和气质连用(GC-MS)两种技术手段共同研究肝脏疾病和功能性消化不良患者体内的代谢变化,进一步探讨代谢组学方法在发病机制的探索以及临床诊断中发挥重要作用的可能性。主要的研究工作包含以下两个部分:1、利用基于核磁共振和气质联用的代谢组学方法对病毒性肝炎、肝硬化和肝癌患者的代谢特点进行研究,进而发现并验证与肝癌发生和发展密切相关的小分子标志物分子群。采集的血清和尿液样本进行1H NMR检测,建立相应的特征代谢谱,数据采用模式识别技术以及其它统计学方法进行分析和验证。结果显示,患者血清中甘油三酯以及尿中的肌苷和马尿酸等代谢产物含量在肝病发展进程中呈连续性变化。与肝炎和肝硬化相比,肝癌患者血清中谷氨酸、N-乙酰糖蛋白(NAc)、乳酸、胆碱、蛋氨酸、低密度/极低密度脂蛋白(LDL/VLDL)等代谢产物以及尿中牛磺酸、乙酸和柠檬酸的含量均出现特异性变化。血清气相色谱-飞行时间质谱(GC/TOF-MS)检测数据的多元统计分析结果显示,患者体内的苯丙氨酸含量显著升高(P<0.01),且与肝病发展进程呈正相关。肝癌患者血清中磷酸和色氨酸等代谢物含量较其它各组明显降低,而丁酸和3-羟基丁酸的含量明显升高。与以往研究不同的是,本研究同时对肝炎、肝硬化、肝癌患者的代谢特点进行研究,力求在肝病发展进程中寻找相关的特征性代谢产物。结果表明许多代谢产物在肝炎-肝硬化-肝癌进程中呈现连续性变化或在肝癌患者中呈现特征性变化,提示这些代谢产物有可能成为用于肝癌诊断的潜在生物标志物,值得深入研究。同时,本研究所揭示的从病毒性肝炎到肝癌发展过程中的分子变化机制,将对建立肝癌的早期预防系统以及肝炎患者发生肝癌的风险预警体系起到积极作用。代谢途径分析显示肝脏的病变导致患者体内糖酵解、糖异生、三羧酸循环、脂肪酸和氨基酸代谢等多条途径异常。2、利用代谢组学技术对功能性消化不良(FD)女性患者血浆中代谢产物的变化进行研究。核磁共振结果显示,与正常对照组相比,FD女性患者血浆中甘氨酸、3-羟基丁酸、磷脂酰胆碱(PtdCho N+(CH3)3)等代谢产物的含量明显升高,而乳酸、谷氨酸、乙酸、NAc等代谢产物含量明显下降。采用GC/TOF-MS技术对患者的血浆样本进行检测,共分离得到色谱峰约122个,已鉴别的31个化合物主要包括糖类、氨基酸、脂肪酸以及有机酸等。多元统计分析结果显示,FD女性患者血浆中尿素、苯丙氨酸、胆固醇、硬脂酸、柠檬酸、果糖等代谢物含量相对于正常人升高,而磷酸、甘露醇、草酸、亚油酸等含量降低。此外,患者血浆中甘氨酸含量升高以及缬氨酸含量下降,这与NMR检测结果是一致的。以上结果表明,代谢组学技术能够对FD女性患者血浆中代谢产物的变化进行客观评价。鉴于临床上对于FD的诊断和治疗缺少客观可靠的评价标准,本研究所揭示的患者体内代谢产物的变化为辅助临床诊治提供了新的思路。代谢途径分析发现,FD女性患者体内三羧酸循环、尿素循环以及脂类、氨基酸等多条代谢途径异常。目前关于FD代谢特点的研究报道较少,且已有的报道多数是以FD为对象考察针灸等治疗方法,本研究同时采用NMR和GC/TOF-MS两种技术尽可能全面地观测FD血浆中小分子代谢物的变化。代谢组学技术所揭示的FD患者体内的代谢变化,有助于人们更好的理解FD,并为其发病机制的研究提供新的切入点。