心血管病地代谢组学

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1、实用心血管病的代谢组学新陈代谢是生命活动最基本的特征之一。体内的一切生命活动都是受代谢和能量控制的。在体内有糖代谢、蛋白代谢、脂肪代谢、核酸代谢、固醇代谢------等几十条代谢途径，有近百万个代谢的中间产物和终产物，它们既是细胞组织结构的原料和物质基础，又是生命活动生存和维持的必要条件。它们不仅为生命活动提供材料和能量，也是体内的信号分子、调控因子、转录分子和伴侣分子，直接或间接地参与体内各种细胞信息的传递和生命活动的调节。心血管系统内各种多肽、激素、脂素（Adipokins）、核苷酸，以及新近发现的NO、CO、和H2S等气体分子都是代谢的中间产物和终产物。它们在

2、人体的生理、病理和疾病的防治中发挥重要作用。代谢途径异常、代谢产物过剩或不足，不仅是许多心脑血管病的危险因素，亦是心脑血管病最直接、最重要的致病因素。代谢组学（Metabolomics）是继基因组和蛋白质组后发展起来的一门对体内各种代谢途径、各种代谢产物进行群体、高通量和模式化的一种系统分析的科学。它是基因组、蛋白质组的“终端”，可对所有代谢产物进行定量分析，更能直接反应细胞和机体的“表型”文档实用特征和生理病理状态。它可以帮助我们深入了解细胞和机体所处的环境、能量和营养状态；了解细胞信息的传递和释放、药物反应和作用；寻找新的代谢途径和生物标记分子；筛选新药和新的防

3、治途径；进行疾病的识别、诊断、预测、疗效和预后的评估。因此，代谢组学的研究不仅是基因组和蛋白质组学的延续和发展，而且亦是实现转化医学和防治疾病一条必由之路，它是临床化学和临床检验学的一次革命。代谢组学不仅是高通量代谢产物的定量测定，更要应用现代系统生物学的方法，对各种不同的代谢通路进行多元的、全面和系统的分析，进行统计、归类、比较、模拟和整合分析。代谢组学一般都要经过代谢产物的鉴定（MetaboliteIdentification）、类型识别（PatternRecognition）和生物效应求证（BiomarkerValidation）三个主要程序。实现系统化、模式

4、化和网络化，以确定和认识代谢产物、代谢途径与生理功能、病理过程和药物之间相互联系和作用。目前代谢组学测定的主要方法是色谱（GC）、质谱（LC）和核磁共振（NMR），以及各种联合和改进的方法，如LC-MS、FTICR-MC、CE-MS、2D-NMR等等，但都有一定缺欠，仍远远不能适应代谢组学分析的需要，这是当前代谢组学分析和发展的一个主要限速因素。代谢组学的分析对心血管病研究具有特别重要的意义，这不仅是因为绝大多数心血管病的危险因素多与代谢有关，称为Cardiometabolic文档实用Risk。如高血脂、高HCY、高血糖、肥胖、缺氧、应激、炎症反应等等，而且直接参与

5、心血管病的发病过程，引起糖尿病、肥胖症、代谢综合征、动脉粥样硬化等等。心血管再灌损伤、预置状态和心功能不全等也都直接与代谢有关。此外，在心血管调节过程中许多调节因素、信号传递分子、转录分子也都是代谢的中间产物或终产物。在心血管疾病防治过程中亦都离不开代谢的平衡和调节，许多药物治疗也都是通过调节不同的代谢的途径来实现的。因此，代谢组学的研究对于心血管功能的研究；对于心血管疾病发病机制，发现新的Biomarkers和代谢途径，对于心血管疾病的临床诊断、预防、预后、开发新药都具有重要意义。应该指出，代谢组学分析现在还处于少儿时期，迄今尚不满十周岁，在“组”生物学的研究中还

6、是一个“小弟弟”。近十年来，关于代谢组发表论文仅有1700余篇，只有基因组论文的1/100，蛋白质组论文的1/10，需要不断培育成长。尤其需要着著重以下几方面研究：I.技术方法的创新：目前代谢组学所使用的分析方法，无论在数量上、质量上或在分析和整合上，尚远远不能适应代谢组学现在和未来研究的需要。迫切需要创造新的代谢组学的分析方法。II.代谢物和代谢途径的界定：目前代谢物多定位在分子量<1500的范围内，仅有2600多个内源性代谢产物和几百个外源性的代谢产物。代谢途径亦主要局限在三大代谢。这是远远不够的。人体内有近百种重要物质的代谢途径，有近百万种的代谢终产物，现在所

7、能测定的只有实际数量的2％。应该把代谢组学扩展到“酶”组、信号调节和传递分子，以及更多的代谢途径。III.“组”生物学的整合：代谢组学的研究和分析并不是孤立的，在整个“组”生物学系列中，它处于“中游”。上有基因组、转录组和蛋白质组，下有“表型”文档实用、功能、药物、临床------旁有细胞器、线粒体、内质网和不同的组织器官------。必须整合和系统分析才能正确认识代谢组学的作用和意义。尤其是基因、蛋白、功能、临床和药物数据的分析和整合。I.空间和时间的分析：代谢组学的研究是要分析从细胞器到细胞，到组织器官，乃至整个体内所有代谢物的含量的动态变化。这里不仅包括不