基于核磁共振的统计全相关谱在大鼠肾脏组织中的应用

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1、波谱学杂志第２４卷第４期Ｖｏｌ．２４Ｎｏ．４２００７年１２月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＤｅｃ．２００７文章编号：１０００４５５６（２００７）０４０５１００９基于核磁共振的统计全相关谱在大鼠肾脏组织中的应用李钊１，２，朱航１，２，程鹏１，２，周志明１，２，刘买利１，张许１［１．波谱与原子分子物理国家重点实验室（中国科学院武汉物理与数学研究所），湖北武汉４３００７１；２．中国科学院研究生院，北京１０００４９］摘要：生物组织是基于ＮＭＲ的代谢组学研究的主要对象

2、之一，广泛应用于分子病理学、毒理学、生物医学等众多领域．但是，为了保证测定的准确，组织的ＮＭＲ实验往往需要在较低的温度下和较短时间内完成，以防止由于组织内酶的降解和扩散而导致的某些代谢物质的分析信息被破坏．统计全相关谱（ＳｔａｔｉｓｔｉｃａｌＴｏｔａｌＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＳＴＯＣＳＹ）是依靠一维谱来实现二维谱的一些功能的方法，不需要额外的实验时间，已经被广泛应用于代谢组学研究中．本文采用ＳＴＯＣＳＹ方法，通过对一系列１Ｈ高分辨魔角旋转谱的统计分析和计算，得到了肾脏组织的准二维相关谱，其中共振峰之间的相关较为准确的反应了物质之间的耦合信息，为物质的归属提供

3、了帮助．关键词：ＮＭＲ；统计全相关谱（ＳＴＯＣＳＹ）；高分辨魔角旋转；生物组织；肾脏中图分类号：Ｏ４８２．５３文献标识码：Ａ引言代谢组学（ｍｅｔａｂｏｎｏｍｉｃｓ）是系统生物学的一个重要组成部分，这门新兴的学科，凭［１－３］借其“整体论”优势在最近几年得到了迅速的发展，被广泛地应用到了分子病理［４－６］［７，８］［９，１０］学、毒理学、功能基因组学等领域．其研究手段非常丰富，如核磁共振（ＮＭＲ），质谱（ＭＳ），色谱（ＨＰＬＣ，ＧＣ）等，其中ＮＭＲ技术能够在基本保持样品生理状［１１，１２］态的条件下对其进行分析，因此在代谢组学研究中发挥着重要作用．收稿日期：２００７０６０５；收修

4、改稿日期：２００７０６２９基金项目：国家自然科学基金资助项目（２０４７５０６１，２０６１０１０４，２０６３５０４０）．作者简介：李钊（１９８２），男，湖北武汉人，硕士研究生，现从事核磁共振应用研究．通讯联系人：张许，电话：０２７８７１９７０５６，Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｘｕ＠ｗｉｐｍ．ａｃ．ｃｎ．第４期李钊等：基于核磁共振的统计全相关谱在大鼠肾脏组织中的应用５１１代谢组学研究的主要对象有尿液，血浆或血清，细胞和组织等．其中，生物组织样品是以ＮＭＲ为主的代谢组学研究的主要对象之一，它能够反映真实生理情况下的代谢物的信息，对代谢物在组织中的定位也有独特的优点，因此对于代谢组学

5、有很重要的意［２，１１］义．生物组织是非常复杂的非均匀性的软物质．最初的研究主要是通过组织提取物或萃［１３］取液来进行，分析的结果在很大程度上取决于萃取方法的选择，而且组织被破坏，得［１４］到的结果难以反映组织内代谢物真实的信息．最近几年，高分辨魔角旋转技术（ＨＲ［１５］ＭＡＳＮＭＲ）的采用，解决了这些限制和缺点：让生物组织样品在与静磁场成魔角（５４．７°）的方向旋转，能够有效的消除磁场的不均匀性、化学位移各向异性和偶极－偶极相互作用带来的谱线增宽等影响，从而可以获得与液体高分辨ＮＭＲ相媲美的分辨［１１］率．目前ＨＲＭＡＳＮＭＲ已经被用于人类和动物各种组织器官的分析和研究，包括

6、［１６］［１７］［１８，１９］［１９－２３］脑，心脏，肝脏和肾脏等．通常为了解决ＮＭＲ谱的谱峰重叠问题和归属问题，需要进行ＣＯＳＹ，ＴＯＣＳＹ等二维实验，但是一般的二维谱实验都需要较长时间，特别是在没有温度控制的情况下，组织内的酶可能发生降解或被分析物可能产生扩散，导致某些代谢物质的信息被破坏，［２４］得到的信息不能完全反映生物组织的分子信息，所以应该尽量控制样品的测量在短时间内完成．此外，ＨＲＭＡＳ实验在较低转速下进行时，二维谱中会产生较严重的旋转边带．如果提高转子转速，旋转边带的影响会降低，但组织样品高速旋转会对其造成一［２５］定程度的破坏．［２６］统计全相关谱（Ｓｔａｔｉｓ

7、ｔｉｃａｌＴｏｔａｌＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＳＴＯＣＳＹ）可以通过对一系列一维谱的统计分析而得到一个准二维谱，从而避免做二维谱所需额外的实验时间．ＳＴＯＣＳＹ谱能够提供同一分子中不同基团间的相关信息，从而帮助谱峰归属和分子辨认．传统的多维谱可获得通过化学键相连和相邻（ＣＯＳＹ），或空间相邻的原子核之间的相关（ＮＯＥＳＹ）．而ＳＴＯＣＳＹ中共振峰的相关并非来自相互之间的耦合作用，因此可以获得同一分子内所有共振峰的相关；同时，由于不同分子可能具有相