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第43卷第9期       江胜军，姜冬梅，季晨博. 非靶向与靶向代谢组学在妊娠期糖尿病生物标志物发现中的比较［J］.
                  2023年9月                     南京医科大学学报（自然科学版），2023，43（9）：1230-1238                      ·1231 ·


                    代谢物通常指在生命体内实现代谢过程的小分
                                                                  1  对象和方法
                子有机化合物，包括有机酸、脂质、吲哚等通过代谢
                过程产生或消耗的物质，代谢物的变化直接反映了                            1.1  对象
                生物体内正在发生或已经发生的活动或过程                    ［1-2］ 。代       选取2021年7月—2021年9月在南京医科大学
                谢组学是对小分子代谢物的整体研究，能够全面认识                           附属妇产医院产科门诊行24~28周产检的GDM患者
                病理和生理条件下生物系统的变化，为小分子代谢物                           20例为GDM组，同时期口服糖耐量试验（oral glucose
                调控和各种生物信号转导提供独特见解 。检测技                            tolerance test，OGTT）阴性的健康孕妇20例为对照组
                                                   ［3］
                术进步和代谢物数据库的开发加速了代谢物的鉴                            （normal control，NC）。研究对象的纳入排除标准：
                定发现，也促进了代谢组学在疾病筛查、诊断、进                            ①纳入标准，年龄25~35岁，自然妊娠，单胎妊娠；在
                展评估等方面的应用，并逐渐在发现非酒精性脂                             24~28周时行75 g OGTT的产妇；知情并自愿参加本
                    ［4］
                                                          ［8］
                                                  ［7］
                肪肝 、癌症 、心血管疾病 、糖尿病 及肥胖 等                          研究；②排除标准，妊娠前就存在糖代谢异常或患
                           ［5］
                                         ［6］
                疾病标志物中崭露头角。                                       有糖尿病；患有其他妊娠合并症或并发症。GDM诊
                    妊 娠 期 糖 尿 病（gestational diabetes mellitus，    断标准按国际糖尿病和妊娠研究协会提出的 75 g
                GDM）是妊娠期间首次发生或发现的不同程度的                            OGTT 的诊断标准      ［15］ ：服糖前及服糖后 1 h、2 h，3 项
                葡萄糖耐受不良，是妊娠期最常见的代谢性疾病                             血糖值应分别低于 5.1、10.0、8.5 mmol/L（92、180、
                之一 。一项对 GDM 血清样本进行的代谢组学分                          153 mg/dL），任何一项血糖值达到或超过上述标准
                    ［9］
                析结果表明，衣康酸可作为GDM发展的潜在生物标                           即诊断为GDM。
                志物  ［10］ ，Liu 等 ［11］ 研究发现 26 种血清代谢物可能是            1.2  方法
                GDM 的潜在标志物，但随后 Li 等           ［12］ 的代谢组学分         1.2.1 血样采集
                析发现的差异代谢物与前两项研究存在较大的异                                 所有入组受试者于晨起空腹状态下抽取肘静
                质性。上述研究显示，代谢物可能成为 GDM 诊断                          脉血3 mL于真空采血管中，置于4 ℃环境下自然凝固
                或病程进展的生物标志物，但其诊断效能还需进                             分层1 h，然后在4 ℃、3 000 r/min条件下离心15 min，
                一步提升。                                             吸出分离的乳黄色上清液，取200 μL分装至冷藏管
                    目前，代谢物的检测主要通过核磁共振或色谱⁃                         中，每份血清样本分装2管，置于-80 ℃冰箱备存，直
                质谱联用实现，按照无偏检测或靶向策略，可分为                            至上机分析。
                非靶向代谢组学和靶向代谢组学。非靶向代谢组                             1.2.2 代谢物的分离与鉴定
                学是对样本中的所有代谢物进行无偏检测与鉴定，                                非靶向和靶向代谢组学分析均采用含同位素
                覆盖率较广但只能相对定量，而靶向代谢组学则是                            标记的提取液（甲醇∶乙腈=1∶1）提取血清样本中的
                对选定的代谢物进行定量测量，并不能实现全面覆                            代谢物。随后使用超高效液相色谱仪，通过液相色
                盖 ［13-14］ 。基于超高效液相色谱⁃质谱（ultra high per⁃           谱柱对目标化合物进行色谱分离，液相色谱 A 相为
                formance liquid chromatography ⁃ mass spectrometry，  水相，B 相为乙腈。非靶向和靶向代谢组学分析采
                UPLC⁃MS）技术，比较非靶向和靶向代谢组学在生                         用不同的离子源参数通过高分辨质谱仪对待测样
                物标志物发现中的异同，将为代谢组学驱动的生物                            本进行质谱检测，离子源参数见表 1。通过质谱采
                标志物发现及转化应用提供新的思路和依据。                              集软件采集峰信号，使用 R 程序包（内核为 XCMS）


                                             表1   非靶向和靶向代谢组学色谱⁃质谱方法比较
                      Table 1  Comparison of untargeted and targeted metabolomics chromatography⁃mass spectrometry methods

                       方法                            非靶向代谢组学                                 靶向代谢组学
                超高效液相色谱仪型号           Vanquish                                       ACQUITY UPLC H⁃Class
                液相色谱柱型号              1.7 μm，2.1 mm ×100.0 mm                        1.7 μm，2.1 mm ×150.0 mm
                高分辨质谱仪型号             Q Exactive HFX                                 6 500 +三重四极杆
                离子源参数                护套气体流速：30 Arb；辅助气体流速：25 Arb；温度：350 ℃； 气幕气体=35 psi，离子喷涂电压=
                                     全 ms 分辨率：120 000；ms/ms 分辨率：7 500；NCE 模式下碰      +5 000 V/-4 500 V，温度=400 ℃，离
                                     撞能量：10/30/60；喷射电压：3.6 kV（正极）或-3.2 kV（负极）       子源气1=50 psi，离子源气2=50 psi
                质谱采集                 ProteoWizard Software                          SCIEX Analyst Work Station Software
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