稳定同位素技术在代谢研究中的应用

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1、感染、炎症、修复2010年3月第l1卷第期·61··综述·稳定同位素技术在代谢研究中的应用迟云飞(解放军总医院第一附属医院烧伤研究所，北京100048)在严重烧伤、创伤、脓毒症等病理状态下，由于各种细胞2有机营养代谢研究中稳定同位素技术的应用因子、激素共同作用，机体内物质与能量代谢规律发生显著近年来，在应用稳定同位素技术研究糖类、蛋白质、脂肪变化。阐明此类病理状态下的代谢变化规律，实施完善的营等营养物质代谢的相关报道中，关于蛋白质代谢规律的研究养支持治疗措施，将明显改善此类患者的治疗效果及预后。涉及最多

2、。稳定同位素技术可用于测定总体蛋白代谢、组织近年来，国内外众多学者从不同角度，应用多种方法，对严重蛋白代谢、蛋白质合成率(FSR)、蛋白质定量等。N、”c和烧伤、创伤、脓毒症导致的高代谢状态进行了深入的研H为常用的标记稳定同位素。N标记的位置通常为氨基酸究_1]。稳定同位素技术为代谢领域中重要的研究方法之的A2氨基，”C标记的位置通常为氨基酸的A2羧基，H通一，该技术广泛应用于地质、医学、环境科学等诸多领域]。常标记芳香族氨基酸的苯环。同位素标记氨基酸就是通过特别是在医学领域内，稳定同位素技术已成为有机

3、营养代化学方法将氨基酸分子中的某种元素置换为稳定同位素，甘谢、无机营养代谢、药物代谢等方面的有力研究手段之一。氨酸(Gly)、亮氨酸(Leu)、谷氨酸(Gle)、赖氨酸(Lys)、苯丙现将这一技术在代谢研究中的应用情况综述如下。氨酸(Phe)、L-酪氨酸(L—Tyr)等均可作为示踪氨基酸。1稳定同位素的概念、来源及相关计量方法近年来，稳定同位素技术测定FsR的方法逐渐得到推具有相同质子而中子数不同的一类原子称为同位素，根广，而应用稳定同位素研究蛋白质代谢首先基于双库动力学据其质量不同有轻重之分，根据物理

4、性质差异又有放射及稳模型(附图)。常用的稳定同位素蛋白质合成率测定法有两定之分。稳定同位素性质稳定，无放射性，并以一定比例存种，冲击法和持续灌注法0]。持续灌注法又分为非首剂量及在于自然界及机体内。稳定同位素(。。Ne和Ne)于1912年首剂量持续灌注法6]。在使用冲击法时，大剂量示踪氨基酸被发现[4]。至1919年，在71种元素中发现了202种同位被一次性注入机体，短时间即可充满机体的各种游离氨基酸素，绝大多数是稳定的。此后数十年，稳定同位素不断被发池，包括血浆、细胞内及前体池，它们的示踪氨基酸浓度趋

5、于现，目前已发现的稳定同位素约300多种。1940年，具有生一致．8_。因此，可测定血浆丰度来替代前体池，从而简化前物学意义的N、”0和。H被先后获得并大量生产。2O世纪体池丰度的测定，缩短实验时间，并且使得短时间重复测量60年代]，基于定量检测技术的发展，特别是色谱一质谱联用成为可能。该法可以应用于急性干预实验来研究诸如禁食、技术和傅立叶变换一核磁共振技术的诞生，稳定同位素的应短期激素摄人、创伤后及外科手术中等非稳定代谢状态下的用范围日趋广泛。蛋白质代谢，在急性烧伤、爆震伤、烧伤后脓毒症等不稳定状在同

6、位素代谢试验过程中，我们经常会用到丰度、稳定态下的蛋白质代谢研究方面具有广泛的应用前景。应用连状态、前体、示踪氨基酸、池、掺入、分数合成率等概念。丰度续恒速给予示踪氨基酸的持续灌注法的显著优点是在测量(enrichments，E)：稳定同位素的计量单位，常用原子百分数组织蛋白合成的同时可以测量整体蛋白的合成和分解情况，(atom)表示，即每100个原子中所含有的同位素原子数。以及组织蛋白合成占总体蛋白合成的比例。该方法中同位实验中多用原子百分超(atomexcess)计量，为相对计量素的输注时间通常为4

7、～8h。单位，表示测量值高于本底值(如自然丰度)的丰度。稳定摄入氦状态(steadystate)：组织内某种物质的合成与分解或输入与输出的速率相等时，该物质的浓度持续维持在某一值，这种匾匾圈状态称为稳定状态。前体(precursor)：机体内某种物质通过．!．I尿排泄氮l化学合成或转运至其他部位形成另一种物质(产物)，该物质则称为其产物的前体。示踪氨基酸：被用于测定蛋白质代谢附图蛋白质代谢的双库动力学模型的某种或几种氨基酸，包括同位素标记氨基酸及未标记的同种氨基酸。池(poo1)：机体内某种物质存在的部

8、位被形象地对同一组织而言，两种方法所测结果存在差异，冲击法称为该物质的池，如游离氨基酸池，结合氨基酸池(氨基酸合所测得的FSR往往比持续灌注法高，这可能是因为：①持续成的蛋白质)。掺入(inc0rporation)：游离氨基酸经过多聚核灌注法的直接前体很难测量，大多选择替代物，但两者之间糖体装配形成蛋白质的过程。分数合成率：单位时间内某种存在差别，误差由此产生。②冲击法测量较短，没有消除时氨基酸掺人的比率，常用／h或／d表示。间间隔。③在实