代謝組學/應用/疾病研究
β 細胞質量不足和胰島素產生不足是 1 型和 2 型糖尿病的特徵。胰島質量可以在體外或體內擴充套件，並用作治療兩種形式糖尿病的重要手段。膽囊收縮素 (CCK) 刺激人類胰島 β 細胞增殖，同時保持 β 細胞功能。
在沒有α 細胞增殖的情況下導致 β 細胞擴充套件的治療方法會使糖尿病患者面臨低血糖風險。然而，這可以透過同時進行α 細胞擴充套件來避免。因此，透過 CCK 依賴性途徑共同擴充套件α 細胞和 β 細胞可以恢復低血糖反應和胰島素獨立性，用於接受胰島移植的患者。
CCK 過表達透過獨特途徑觸發 β 細胞增殖。這種對 β 細胞增殖的影響表明，CCK 對於胰島細胞移植或增強 β 細胞質量具有潛在的治療價值。研究人員希望更好地瞭解啟用響應 CCK 的細胞週期機制因子的訊號通路，以識別其他治療劑。
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http://mend.endojournals.org/cgi/rapidpdf/me.2008-0255v1
升高的迴圈鐵蛋白濃度與中國中年和老年人患 2 型糖尿病和代謝綜合徵的風險增加有關，這與肥胖、炎症、脂肪因子和其他風險因素無關。這突出了鐵過載對代謝性疾病的重要作用，尤其是在鐵缺乏症流行率相對較高的國家。
鐵儲存量升高與中國中年和老年男性和女性患 2 型糖尿病、空腹血糖受損 (IFG) 和代謝綜合徵的風險之間存在強烈的正相關關係。鐵蛋白與糖尿病參與者的 HbA1c 之間也存在顯著的正相關關係，適用於中國男性和女性。這些事實突出了鐵過載作為發展中國家亞組代謝性疾病的重要獨立風險因素的關鍵作用。
中國不同地理位置的鐵蛋白濃度存在很大差異。這些鐵水平的差異可能歸因於多變數飲食模式。
中國男性和女性升高的血漿鐵蛋白濃度與患 2 型糖尿病、IFG 和代謝綜合徵的風險之間也存在強烈的正相關關係。
升高的鐵蛋白濃度通常與 2 型糖尿病公認的風險因素相關，包括肥胖、代謝綜合徵和炎症。
炎症被認為是鐵蛋白 mRNA 和蛋白質水平以及鐵蛋白分泌的調節因子。據信，鐵蛋白可能透過與 C 反應蛋白 (CRP) 和其他炎症性疾病沒有顯著重疊的途徑增加患 2 型糖尿病、IFG 或代謝綜合徵的風險。
代謝綜合徵是 2 型糖尿病的強有力風險因素，但該綜合徵在鐵蛋白-糖尿病相關研究中很少得到研究。升高的鐵蛋白濃度可能透過不包括代謝綜合徵的機制增加患 2 型糖尿病的風險。
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http://jcem.endojournals.org/cgi/rapidpdf/jc.2008-1159v1
細胞對順鉑的耐藥性可能包括限制順鉑攝取、積累、改變的細胞修復機制以及促進細胞存活的改變的機制。已經證明，膜結合/轉運蛋白和內吞作用的減少會導致順鉑攝取的改變。還已證明，SIRT1 的上調是順鉑耐藥的促成因素，這與線粒體代謝的改變有關。
細胞將透過氧化磷酸化獲得大部分能量，這是線上粒體中執行的。細胞中糖酵解代謝途徑的任何改變都可能在壓力下顯著影響生物合成反應和細胞敏感性。
線粒體是順鉑毒性的理想靶點，因為以前的研究表明，線粒體數量減少的細胞比正常細胞對順鉑的耐藥性要高得多。
葡萄糖攝取的破壞與異常線粒體功能有關。
SIRT1 的過度表達會導致氧氣消耗減少以及線粒體生物能量學的改變。氧氣消耗與活性氧的產生有關，活性氧水平與順鉑毒性相關。
當葡萄糖有限時，SIRT1 過度表達，這會增加親本細胞的順鉑耐藥性。然而，減少葡萄糖代謝也已被證明會導致 SIRT1 過度表達，並伴隨順鉑耐藥性升高。
研究人員推測了一種機制，透過這種機制，SIRT1 的過度表達有助於順鉑耐藥性。當摻入 DNA 或 RNA 時，順鉑會擾亂核酸結構和功能，從而導致腫瘤細胞的破壞。SIRT1 去乙醯化 p53 蛋白，該蛋白識別並結合被順鉑修飾的 DNA。當 DNA 損傷時，SIRT1 誘導的去乙醯化會導致 p53 依賴性凋亡減少。鉑化後 p53 和 SIRT1 的相互作用可能在分子水平上將 DNA 損傷和 p52 介導的 DNA 修復聯絡起來。
SIRT1 參與細胞代謝，需要 NAD+ 才能發揮作用。研究人員發現，過度表達 SIRT1 的細胞中 NAD+ 濃度更高。據稱，低 NAD+ 濃度會降低 SIRT1 去乙醯化酶活性，並透過 p53 乙醯化增加細胞衰老或凋亡的可能性。SIRT1 去乙醯化酶活性的 NAD+ 依賴性似乎意味著 SIRT1 可能調節 NAD+ 代謝。具體來說，SIRT1 可能充當橋樑，協調代謝狀態與參與癌症對順鉑耐藥的關鍵靶基因的調控。
SIRT1 可能是需要能量的細胞過程的中心調節器，例如脂肪酸合成、蛋白質合成和細胞生長。如果屬實，那麼 SIRT1 的過度表達可能會導致更高的凋亡閾值。
SIRT1 也可以作為代謝感測器，因為它依賴於 NAD+。 如果是這樣，那麼這可能表明能量消耗與調節細胞對壓力的反應的轉錄程式之間存在聯絡。 SIRT1 對轉錄複合物的脫乙醯作用通常會導致脫乙醯化特定轉錄因子後轉錄啟用減少。
SIRT1 可以作為一種支架，將各種轉錄複合物束縛在一起。 SIRT1 還透過增強 DNA 修復來賦予對依託泊苷的耐藥性。 因此，SIRT1 的過度表達可能會將順鉑耐藥的轉錄依賴性反應從細胞轉移到細胞存活。
當受葡萄糖穩態調節時，SIRT1 可能會促進腫瘤細胞對順鉑的耐藥性。 這提供了可以促進開發方法來征服癌症患者藥物耐藥性的見解。
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兩種單核苷酸多型性 (SNP)（rs490683 和 rs9819506）與人體生長激素促分泌素受體 (GHSR) 基因的啟動子區域內的體重和體重指數 (BMI) 變化相關。 但是，尚未發現任何證據表明 GHSR SNP 參與體重調節。 SNP rs490683 和 rs9819506 未明確與肥胖或 2 型糖尿病的指標相關。 Rs490683 和 rs509035 之間存在強烈的連鎖不平衡 (LD)。 研究人員推測，這解釋了為什麼沒有任何 GHSR 多型性與 2 型糖尿病風險在統計學上顯著相關。 推測具有 rs490683-GG 基因型的個體，其中 NF-1 蛋白半位點保持完整，具有增強的 GHSR 表達，這可能導致受體訊號傳導增加，最終導致食慾增加。 研究人員發現，與具有 rs490683-CC 基因型的個體相比，具有 rs490683-GG 基因型的個體在生活方式干預期間減掉的體重較少。 即使在沒有激動劑的情況下，GHSR 訊號也以大約 50% 的活性發出，這意味著受體表達水平的控制與訊號傳導活性直接相關。 在長時間禁食期間，下丘腦中的 GHSR 表達會增加。 這種表達增加被懷疑有助於放大生長激素釋放肽的活性，預計這將導致生長激素釋放肽非依賴性的受體訊號傳導增加，從而產生食慾增加。 已經證明 GHSR 多型性 rs490683 與體重變化相關。 對於屬於 rs4906863-GG 基因型的個體，其中 NF-1 位點保持完整，生長激素釋放肽受體表達被認為會增加。 Rs519384 的等位基因沒有顯示任何差異的蛋白質結合。 因此，此 SNP 不是 GHSR 基因表達的關鍵區域。 已經證明 GHSR 基因中的多型性與肥胖和葡萄糖代謝之間存在縱向相關性。 啟動子的遺傳變異可能透過調節 GHSR 基因表達和生長激素釋放肽受體訊號傳導而影響食慾調節。
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http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0002941
檢查血清酶促和非酶促生成的氧化甾醇濃度與肥胖、包括胰島素抵抗、血壓水平和血清脂質在內的代謝成分之間的關係
Researchers have observed that oxysterol levels increase with increased measures of obesity that include body mass index (BMI) and WC, which is in further support of the already established associations between obesity and oxidative stress. Obesity and the metabolic syndrome result in an increase in CRP and atherosclerosis. These results are implicit of enhanced inflammatory stress and are associated with greater oxidative stress, and increased formation of oxysterols. Researchers hope that the relationship between adolescent obesity with greater oxidative stress in the form of oxysterols will be a relevant marker of adult cardiovascular risk, while monitoring obesity from childhood to adult life.
Oxysterols act as modulators of insulin. Enzymatically produced oxysterols are established agonists of liver X receptors (LXRs), which are involved in enhanced insulin secretion, and the regulation of cholesterol metabolism. 7αOH is an enzymatically generated oxysterol. 7αOH has been observed to have a positive relationship with insulin, and is believed to have an impact on insulin secretion.
氧化甾醇作為氧化應激介導的膽固醇代謝失調的早期標誌物存在。 氧化甾醇的形成可能是高膽固醇血癥和代謝紊亂之間的重要聯絡，而這些紊亂存在於血管功能障礙進展中。 因此，氧化甾醇能夠成為血管危險因素的代謝聯絡，這些危險因素在青春期期間聚集。
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脂肪肝與胰島素抵抗、動脈粥樣硬化和代謝綜合徵有關。 脂肪肝還預測未來的心血管事件。 有證據表明，胰島素抵抗是導致血脂異常的強大潛在機制，血脂異常會增加低密度脂蛋白顆粒密度並降低高密度脂蛋白膽固醇。 研究人員還建議，肝臟中脂肪的積累對這種血脂異常具有獨立的影響。 肝臟還參與免疫反應。 肝細胞約佔肝臟總細胞的 2/3，膽管上皮細胞、竇狀細胞、枯否細胞、星狀細胞、樹突狀細胞和淋巴細胞代表其他細胞型別。 枯否細胞和淋巴細胞是參與肝臟免疫反應的主要細胞型別。 枯否細胞是體內最大的固定巨噬細胞群。 它們約佔肝臟中非實質細胞的 20%。 肝臟中的枯否細胞從流過的血液中清除內毒素（脂多糖），吞噬微生物中的碎片。 枯否細胞還會產生細胞因子，這些細胞因子在細胞分化和細胞增殖中發揮著重要作用。 胃腸道被認為對肝臟炎症和非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 的病理生理學至關重要。
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組蛋白脫乙醯酶 (HDAC)-3 是心臟能量代謝的重要調節因子。 儘管 HDAC1、HDAC2 和 HDAC3 之間存在高度同源性，但 HDAC3 在維持心臟功能方面發揮著顯著作用。
Under basal conditions, HDAC3, together with the nuclear receptor corepressor/silencing mediator for retinoic acid and thyroid hormone receptors (NCoR/SMRT) or the retinoblastoma (Rb) complex, is recruited by PPARs and other nuclear receptors to the promoters of target genes to facilitate the transcriptional repression by nuclear receptors. Mitochondrial derangements from the loss of HDAC3 in cardiomyocytes resemble those seen in diabetic cardiomyopathies. The increased oxidation of fatty acids that occurs in diabetic hearts causes enhanced reducing equivalents to the electron transport chain, which results in free radical production, mitochondrial uncoupling, and decreased cardiac efficiency.
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http://www.jci.org/articles/view/35847#SEC3
低碳水化合物飲食已被證明是對嚴重難治性治療的有效治療方法。 為了揭示生酮飲食的任何治療應用，研究人員測試了生理酮體對神經元放電率和興奮性的影響。 大鼠或小鼠黑質網狀部切片中神經元的自發神經元放電率被生理濃度的酮體（β-羥基丁酸或乙醯乙酸）降低。 據信該區域透過充當“癲癇門控器”來控制癲癇發作的泛化。 這種酮體效應在更大、放電速度更快的細胞中得到放大。 酮體效應可以透過 KATP 通道的藥理學去除或基因敲除來消除。 研究人員建議，可以透過增強酮體或糖酵解限制來增強 KATP 神經元通道的自然活性限制功能來治療癲癇。
發現酮體可以降低 SNr 神經元的放電率，同時需要存在功能性 KATP 通道和 GABAB 訊號傳導。 研究人員提出，這種需求是由於 KATP 通道的開放導致 GABAB 對 SNr 神經元放電的抑制。 據報道，KATP 通道也被 G 蛋白和 G 蛋白偶聯受體啟用。 具體而言，發現 KATP 通道被中樞神經元中的 GABAB 受體啟用。 這表明，一定程度的 GABAB 調節對於確定這些通道可能被啟用的時間點至關重要。 推測這個啟用點可能是由直接的 G 蛋白調節或磷酸肌醇脂水平調節觸發的。
在酮症期間，酮體能夠部分或大部分替代葡萄糖的功能，作為大腦的燃料來源。 齧齒動物生酮飲食研究表明，在分析全腦提取物時，糖酵解途徑底物水平發生了改變。 因此，糖酵解修飾是葡萄糖和酮體代謝之間可識別的差異。 糖酵解產生的 ATP 分子的有效區室化可能在控制和燃料質膜過程方面發揮重要作用。 據信糖酵解酶也與可能支援這種 ATP 區室化的 KATP 通道密切相關。
觀察到質膜處電活動水平和 ATP 消耗之間的直接聯絡。 這些聯絡使 KATP 通道能夠發揮抗驚厥作用，並預測酮體效應的強度與初始神經元放電率之間存在相關性。 提議生酮飲食可能透過減少糖酵解 ATP 的產生來作為癲癇治療。 這種減少是透過降低觸發這種保護機制所需的電活動水平來實現的。 透過特定飲食進行的糖酵解抑制機制的相關性得到人類飲食療法的支援，稱為低升糖指數治療。 當遵循生酮飲食時，這種治療可能會潛在地調節或降低糖酵解的速度。
參考文獻
http://www.jneurosci.org/cgi/content/full/27/14/3618
研究發現，鏈脲佐菌素 (STZ) 注射後六週，糖尿病小鼠的心肌中心磷脂 (CL) 含量顯著降低。伴隨著 CL 含量下降的是甘油三酯含量的增加以及極性脂質分子種類的變化。在糖尿病狀態持續超過六週後，心肌表現出糖尿病心肌病的互補脂質指標，這使得研究人員無法識別時間依賴性的糖尿病心肌脂質變化。最近，鳥槍法脂質組學的進展使得能夠在糖尿病早期階段識別 STZ 處理心臟中 CL 分子的大量損失。這些早期階段也表明了剩餘 CL 分子的重塑。具體來說，18:2-22:6-22:6-22:6 CL 含量增加了近 16 倍。這些 CL 代謝修飾先於糖尿病心肌甘油三酯積累，並在誘導糖尿病狀態後的幾天內發生。值得注意的是，ob/ob 小鼠表現出從含 18:2 脂肪酸 (FA) 的 CL 分子到含 22:6 FA 的 CL 分子的顯著重新分佈。總而言之，這些結果表明，糖尿病早期 CL 重塑和水解改變與 CL 含量波動相一致，與糖尿病心肌病中加速的線粒體功能障礙相關。
任何 CL 分子含量或結構的改變都已被證明會影響線粒體膜的生物物理環境，從而改變線粒體跨膜酶的電位和活性。這些改變顯然改變了線粒體的整體動力學和生物能量學。推測，CL 數量和質量的變化預計會促成糖尿病心臟的線粒體功能障礙。然而，這些事件在糖尿病早期階段並沒有引起任何物理上的線粒體功能改變。
甘油三酯 (TG) 積累是糖尿病心肌病的一個重要生物標誌物。已被證實，CL 含量中識別出的定量和定性變化會抑制線粒體功能，更具體地說，會削弱線粒體清除糖尿病心臟中過量 TG 的能力。這種缺陷被認為是由於非生理性 CL 含量導致的電子傳遞鏈效率降低所引起的。這種效率降低也被認為會增加負氧化還原電位並降低線粒體脂肪酸 - 氧化通量。
參考文獻
http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pubmed&pubmedid=17487985
代謝組學領域的進步促進了與代謝途徑相關的疾病狀態的研究和理解。特別是，代謝組學資訊提高了識別藥物脫靶效應的能力。代謝組學的發展很大程度上得益於高精度高通量質譜技術的進步。隨著代謝組學領域的不斷發展，顯然需要應用生物資訊學工具和方法。研究人員系統地分析和量化了接受羅格列酮治療的糖尿病小鼠血漿樣本中 800 多種代謝物。糖尿病和藥物的代謝表型被證明能夠進行統計客觀恢復。羅格列酮治療後，健康小鼠和糖尿病小鼠的甲基戊二醯肉鹼含量均受到相反的影響。代謝物濃度比分析揭示了新的潛在糖尿病生物標誌物，包括 N-羥醯基鞘磷脂 - 磷酸膽鹼 SM(OH)28:0 和 SM(OH)26:0。採用基於偏 eta 平方值的層次聚類技術來識別功能相關的代謝物組，這些代謝物組表明從溶血磷脂醯膽鹼到磷脂醯膽鹼的轉變。這些轉變暗示了糖尿病的疾病狀態。
研究人員進行了生物資訊學分析，其中包含標準的實驗設定，包括獨立的“狀態”和“藥物”因素。採用目標定量代謝組學方法，涵蓋了廣泛的分析物。研究人員首先專注於再現已知的羅格列酮對糖尿病的代謝影響。預期“藥物”因素會影響非酯化脂肪酸代謝並降低長鏈醯基肉鹼濃度。下一個實驗目標是識別新的與糖尿病相關的化合物和/或途徑。觀察到的“狀態”因素的影響表明存在先前未識別的代謝物，這些代謝物參與了羅格列酮治療糖尿病的實驗。這些代謝物組主要由甘油磷酸膽鹼和鞘磷脂組成，在任何單一代謝物分析中都沒有觀察到。研究人員還努力識別可能增強羅格列酮療效或提供對糖尿病及其對代謝途徑和機制影響的更好理解的代謝物。新代謝物（包括甘油磷酸膽鹼）的檢測，提高了在疾病狀態和藥物治療的疾病狀態下解釋整個代謝物類別功能的可能性。
參考文獻
http://endo.endojournals.org/cgi/rapidpdf/en.2007-1747v1
卵巢癌代謝譜
Denkert C, Budczies J, Kind T, Weichert W, Tablack P, Sehouli J, Niesporek S, Koensgen D, Dietel M, Fiehn O (2006) 基於 GC-TOF 的代謝譜分析揭示了浸潤性卵巢癌和卵巢交界性腫瘤的代謝模式差異。癌症研究。66, 10795-10804
摘要：在這項研究中，研究人員確定了惡性卵巢癌和交界性卵巢腫瘤之間的代謝確實存在若干差異。他們進行了氣相色譜飛行時間質譜分析，以鑑定均質化腫瘤樣本中的代謝物，然後進行了幾種統計分析，以證明大約 50 種代謝物可以用作區分惡性癌和交界性腫瘤的生物標誌物。研究人員還發現，惡性樣本中氮供體氨基酸和蛋白質合成中重要分子的增加表明更高的代謝週轉率或細胞增殖增加。
術語：• 代謝譜分析：確定樣本中每種代謝物的存在和數量
• 主成分分析 (PCA)：“一種用於將多維資料集簡化為低維資料集以進行分析的技術”（維基百科）
• 差異調節：比較兩個不同系統或一個系統在兩種不同情況下代謝調節情況
• 通量：“能量或粒子流過給定表面的速率”（WordNet）
• 置換（在統計分析中）：“重新排列集合元素的順序”（美國傳統詞典）
相關性：這項研究表明，某些代謝物的存在可以確定卵巢組織中異常腫瘤細胞的惡性程度。一個值得注意的變化是參與三羧酸迴圈 (TCA) 的代謝物增加，這表明惡性腫瘤細胞對能量的需求增加。這與我們在課堂上討論的關於餵養和飢餓狀態分別調節糖酵解和糖異生的迴圈，以及化學能 (ATP) 濃度有關。
人鉅細胞病毒感染過程中細胞代謝組動力學
http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=1698944&blobtype=pdf
摘要：當人細胞感染鉅細胞病毒 (HCMV) 時，糖酵解途徑、三羧酸迴圈和嘧啶生物合成中的代謝成分會發生什麼變化？這個問題透過使用液相色譜-串聯質譜、親水相互作用和選擇性反應監測來解答。在感染了人鉅細胞病毒的培養（體外）成纖維細胞中，測試了 63 種不同代謝物的含量。實驗結果表明，感染細胞中的代謝物含量高於未感染細胞，因此感染會改變代謝穩態。
術語：代謝通量 - 代謝物流過代謝途徑的速率。
生物聚合物 - 由生物體產生的，例如澱粉、蛋白質、肽、DNA 和 RNA
糖酵解 - 透過一系列酶和產物分解葡萄糖分子，生成兩個丙酮酸分子和四個 ATP。
三羧酸迴圈 - 有氧生物體中的一種代謝途徑，它利用碳水化合物、脂肪和蛋白質並將它們轉化為二氧化碳、水和能量。
嘧啶途徑 - 嘧啶核苷酸的合成，例如 DNA 和 RNA 中的胸腺嘧啶、尿嘧啶和胞嘧啶。
親水相互作用色譜 - 用於根據疏水性分離化合物的工具。
選擇性反應監測掃描事件 - (SRM) 一種透過其特定質量碎片檢測特定產物離子的工具。
相關性：本文測試了糖酵解途徑中的代謝物。他們發現，與模擬感染的細胞相比，當細胞感染人鉅細胞病毒時，六碳糖磷酸、FBP、DHAP、3-磷酸甘油酸和 PEP 的含量增加。本文還討論了代謝物水平變化或通量變化的不同方式。
苯丙氨酸代謝物對哺乳期大鼠腦中酮體利用酶活性的影響 http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?artid=1164225&blobtype=pdf
摘要：該資源的重點是確定患有苯丙酮尿症的人為何會發展腦部異常。苯丙酮尿症是由苯丙氨酸羥化酶缺乏症引起的。苯丙氨酸及其衍生物在體內積累到毒性水平，並干擾其他途徑，因為它們無法以足夠快的速度或根本無法轉化為酪氨酸。如果檢測到有害代謝物，則可能可以透過除目前低苯丙氨酸飲食之外的其他方式治療苯丙酮尿症。
術語：肝外 - 肝臟外部或與肝臟無關 (http://cancerweb.ncl.ac.uk/cgi-bin/omd?extrahepatic)
硫解 - 與硫醇 (R-SH) 的反應，將一種化合物裂解為兩種。這種反應類似於水解，其中涉及水而不是硫醇。這種反應在脂肪酸的 β-氧化中可見。(http://en.wikipedia.org/wiki/Thiolysis)
乙醯乙醯輔酶 A 硫解酶 - （也稱為硫解酶 II）對乙醯乙醯輔酶 A 的硫解具有特異性，並參與多羥基丁酸酯合成或類固醇生物合成等生物合成途徑。(https://bioinformatics.ccr.buffalo.edu/cgi-bin/software/pfam/getdesc?name=Thiolase_N)
3-氧代酸輔酶 A 轉移酶 - 催化乙醯乙醯輔酶 A 和琥珀酸可逆轉化為琥珀醯輔酶 A 和乙醯乙酸的酶；丙二醯輔酶 A 可以替代琥珀醯輔酶 A，其他一些 3-氧代酸可以替代乙醯乙酸；酮體作為肝外組織燃料的重要步驟。(http://cancerweb.ncl.ac.uk/cgi-bin/omd?3-oxoacid-CoA+transferase)
3-羥基丁酸脫氫酶 - 催化反應：（R）-3-羥基丁酸酯 + NAD+ = 乙醯乙酸酯 + NADH + H+ (http://www.reactome.org/cgi-bin/eventbrowser?DB=gk_current&FOCUS_SPECIES=Gallus%20gallus&ID=11646&) 檸檬酸合酶 - 檸檬酸合酶存在於幾乎所有活細胞中，是檸檬酸迴圈（或克雷布斯迴圈）第一步中的限速酶。檸檬酸合酶催化乙醯輔酶A中雙碳乙酸殘基與四碳草醯乙酸分子縮合反應，形成六碳檸檬酸 (http://en.wikipedia.org/wiki/Citrate_synthase)
相關性：該小組的研究使用萊恩威弗-伯克圖來確定苯丙酮酸、苯乙酸和鄰羥基苯乙酸（所有苯丙氨酸代謝物）對 3-羥基丁酸脫氫酶的影響。該圖顯示它們起抑制劑作用。萊恩威弗-伯克圖也用於檢測苯丙氨酸及其代謝物如何影響乙醯乙醯輔酶A硫解酶活性。他們從這些圖中發現，苯丙酮酸是苯丙氨酸代謝物中唯一強烈的抑制劑。苯丙酮酸已被證明可以競爭性抑制檸檬酸合酶活性，我們得知這意味著它必須以某種方式結合到酶的活性位點，阻止目標底物到達那裡。萊恩威弗-伯克圖透過在新增苯丙氨酸時斜率（Km/Vmax）增加來證明這一點。顯然，己糖激酶也受到苯丙酮酸的抑制，這意味著葡萄糖將無法轉化為葡萄糖-6-磷酸，並且可能無法完成糖酵解途徑。丙酮酸羧化酶也受到苯丙酮酸的抑制，這意味著糖異生將難以發生，因為丙酮酸將無法轉化為草醯乙酸。磷酸葡萄糖酸脫氫酶是另一種被苯丙酮酸抑制的酶，這意味著戊糖磷酸途徑也會受到抑制，因為 6-磷酸葡萄糖酸不會像以前那樣容易地轉化為 D-核酮糖-5-磷酸。儘管我們尚未在課堂上討論乙醯輔酶A羧化酶，但其成分之一是生物素，我們瞭解到它是糖異生中的輔酶，也是該酶的輔酶。總體思路類似於 Box10-2，它討論了由於脂質積累引起的疾病，但苯丙酮尿症是由氨基酸積累引起的疾病。
環境代謝組學研究
[edit | edit source]環境代謝組學
http://www.actionbioscience.org/genomic/viant.html
摘要：這種特定的資源是一篇關於環境代謝組學的文章，它應用於野生動物疾病和毒性的事件。它對代謝組學整體進行了概述，但更深入地介紹了幾個關於特定生物及其疾病的調查。概述最初涵蓋了代謝組學在人類問題中的應用，討論了使用核磁共振代謝組學檢測冠心病、透過分析腦脊液預測蛛網膜下腔出血以及進行進行性神經疾病樣本分類方法。
這篇文章討論了代謝組學在疾病診斷和監測方面的基礎知識。它討論了代謝組學如何利用生物資訊學來管理在此研究體系中收集的大量代謝資訊，以及該領域的技術工具如何更多地傾向於化學問題。它特別闡述了代謝組學在疾病診斷方面的優勢，因為它作用於表型，而疾病和毒性對錶型的影響很容易顯現。環境代謝組學的主要關注點是各種野生動物中疾病和毒性的發生和形成。這篇文章使用了一些例子來展示代謝組學在該領域的應用。它討論了識別海洋鯰魚中的癌症、魚類、哺乳動物和特別是蚯蚓等哨兵物種中的化學風險評估方法，以及監測加州紅鮑魚的萎縮病。它還明確指出，隨著該領域的擴充套件，進一步的發展和應用是不可避免的。
術語
血淋巴 - 血液的另一個術語
毒性 - 化學物質或物質在暴露過程中對生物系統造成的損害程度。在暴露過程中，化學物質或物質能夠對生物系統造成損害的狀態。
代謝組 - 細胞內所有代謝物及其相互作用的集合。
血管造影 - 透過拍攝主要血管影像來診斷和治療疾病的一種方法，通常會新增造影劑。
蛛網膜下腔出血 - 大腦表面血管或血管突然出血
肌萎縮性側索硬化症 - 一種進行性神經系統疾病，其中脊髓和大腦中的運動神經細胞喪失會導致肌肉癱瘓，最終導致死亡。通常稱為“路易·賈裡格病”。
水產養殖 - 為食物或其他目的而種植和收穫海洋生物。
萎縮綜合徵 - 一種感染多種鮑魚（一種常見的貝類）的疾病，透過感染腸道上皮細胞的細胞內原核生物而發生，該原核生物具有變形菌綱、立克次體目和立克次體科的形態特徵。有人建議為這種生物建立一個新的屬和種（Candidatus Xenohaliotis californiensis）。該病會導致嗜睡、足部肌肉萎縮、內臟肌肉回縮，最終導致死亡。
相關性：我們討論了某些代謝物被細胞拒絕的影響，以及不同條件如何影響糖酵解和糖異生的工作機制（在調節方面）。這篇文章與之相關，因為它實際上考察了疾病和有毒化合物如何影響許多代謝途徑的調節，有時還會涉及阻止某些代謝物進入途徑。
真菌病原體中中央代謝途徑調節的研究
[edit | edit source]真菌病原體中中央代謝途徑的生態位特異性調節
(http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?&pubmedid=16681837)
摘要：這篇文章的重點是白色念珠菌如何在全身感染的不同階段根據碳調整其代謝途徑，以維持悖論。這項研究的靈感來自這樣一個悖論，即已知是白色念珠菌毒力所必需的乙醛酸迴圈，如何在血液感染期間使用，而乙醛酸迴圈基因被血液中的葡萄糖水平抑制。答案是白色念珠菌中代謝途徑的可適應性；當生物體被中性粒細胞和巨噬細胞吞噬時，乙醛酸迴圈和糖異生實際上會上調，而在其他階段則下調，以支援糖酵解。
術語：- 乙醛酸途徑僅存在於少數脊椎動物中，在植物和微生物（如白色念珠菌）中更為常見。它允許從脂肪合成碳水化合物。
- 白色念珠菌是一種常見的二倍體真菌，對人類很少有害，除非是免疫功能低下患者，在這種情況下，它會導致危險甚至致命的全身感染。
- 念珠菌病是念珠菌屬真菌感染的臨床術語。白色念珠菌是人類正常菌群的一部分，有時會導致表面的皮膚、口腔和陰道感染。
- 念珠菌血症是一種更嚴重的白色念珠菌全身感染，通常出現在艾滋病毒感染者和移植患者中。它可以透過血液傳播並感染腎臟，如果未經治療，會導致致命後果。
- PCK1 是一個重要的控制基因，調節糖異生。在這項研究中，監測其表達以確定白色念珠菌在感染的哪些階段依賴糖異生。
相關性：這篇文章中的資訊與我們在課程中迄今為止學到的內容相關，因為它實際上考察了途徑在體內是如何使用的。它也表明了代謝組學涉及的細節程度。即使是像白色念珠菌這樣相對簡單的生物，也必須經歷代謝途徑的複雜轉變才能在動物宿主體內生存和繁殖。
人類血清代謝物在健康和疾病中的研究
[edit | edit source]人類血清代謝物在健康和疾病中的研究
摘要：這項研究的主要目的是建立人類血清中代謝物的“基線”範圍，這些範圍是由年齡、性別、生活方式飲食等“與疾病無關的”因素引起的。然後將來自眾多健康個體的這些基線與患者的代謝物值進行比較，以嘗試確定代謝物值是否可以用作疾病的預測工具，以及是否可以監測患者對治療的反應。主要關注的兩種疾病是阿爾茨海默病和卵巢癌。
術語
代謝物 - 特定代謝過程中必需的或參與的物質。
生物標誌物 - 用於測量或指示疾病或狀況的影響或進展的特定物理特徵
代謝組 - 生物樣本中發現的完整的小分子代謝物的集合
病理生理學 - 與疾病相關的功能變化。
轉錄組 - 細胞產生的所有 mRNA 分子的完整集合。
FTICR - 傅立葉變換離子迴旋共振質譜。這是一種質譜儀，用於根據固定磁場中離子的迴旋頻率來確定離子的質荷比 (m/z)。
相關性：本研究與我們課堂上簡短討論的關於使用患者的代謝特徵作為疾病診斷工具以及預測/監測患者服用藥物的有效性有關。分析患者的代謝特徵可以作為一種額外的診斷工具，尤其是在其他臨床症狀相互矛盾或不明顯時。例如，阿爾茨海默病和正常衰老相關記憶力減退的臨床區別是模糊和主觀的——識別阿爾茨海默病特有的代謝物將證明對早期診斷和治療有價值。
使用細胞內 ATP 報告基因對線粒體疾病的生物能量學的新見解 http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=196555
摘要：在這篇論文中，科學家們試圖確定 ATP 是否在細胞內進行區室化，以及不同 ATP 池是否維持不同的細胞功能。他們還特別想知道哪些細胞區室更容易耗盡 ATP，以及線上粒體疾病中，某些依賴 ATP 的功能是否受到不同的影響。為了證明這一點，實驗使用了野生型螢火蟲熒光素酶，並用所需的突變構建了嵌合體，然後使用哺乳動物表達載體 pCDNA3.0 將其插入人細胞系中。結果表明，在氧化條件下，突變體形式的 ATP 水平明顯降低，這表明即使線上粒體 OXPHOS 下，ATP 也從線粒體轉運到其他能量消耗量大的區室。
術語
熒光素酶——它是自然界中用於生物發光的酶的通用名稱。
磷酸肌酸——肌酸的磷酸化分子，是骨骼肌中重要的能量儲存物質。
乳酸酸中毒——它是由體內乳酸積累引起的，導致血液酸化。
骨肉瘤——它是最常見的惡性骨癌型別。
視網膜色素變性——包括一組遺傳性疾病，其中視網膜的光感受器或色素上皮異常導致進行性視力喪失。
相關性：這篇文章與我們在課堂上一直在做的事情有關，因為它涉及能量的產生，ATP。這裡我們看到線粒體中的突變如何影響不同細胞區室中 ATP 的產生。它還表明，不同細胞器中確實存在著不同的 ATP 濃度。
人類結腸癌的代謝物分析——三羧酸迴圈和氨基酸週轉的失調。 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18799019?ordinalpos=16&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_DefaultReportPanel.Pubmed_RVDocSum
Metabolomics identifies perturbations in human disorders of propionate metabolism
義大利兒科學雜誌 2009 年，35：30
Sara B 稽核
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PLoS One. 2009; 4(7): e6386. Divya Kumar 稽核
這篇文章側重於比較克羅恩病患者和健康人糞便中來自眾多代謝途徑的代謝物。這項研究的目的是確定糞便的代謝物組成是否可以用於診斷克羅恩病，因為目前還沒有足夠的非侵入性方法來診斷和監測該疾病。
- 菌群失調
- 腸道細菌的失衡，導致胃腸道或陰道正常活動的改變，可能導致健康問題。（來源：http://medical-dictionary.thefreedictionary.com/Dysbiosis）
- 微生物組
- 宿主相關微生物群的集合。（來源：http://www.nature.com/nrmicro/journal/v3/n5/glossary/nrmicro1152_glossary.html）
- 血清學
- 與血清學有關的，血清學是醫學科學的一個分支，它涉及血清；特別是涉及血清和疾病。（來源：http://wordnetweb.princeton.edu/perl/webwn?s=serology）
- 克羅恩病
- 克羅恩病是一種持續性疾病，會導致消化道（也稱為胃腸道 (GI) 道）發炎。克羅恩病會影響胃腸道的任何部位，從口腔到肛門，但最常影響小腸的下部，稱為迴腸。腫脹延伸到受影響器官的內層深處。腫脹會導致疼痛，並可能導致腸道頻繁排空，從而導致腹瀉。（來源：http://digestive.niddk.nih.gov/ddiseases/pubs/crohns/）
- 佇列研究
- 一種涉及一群具有共同特徵的人的研究型別，通常用於檢驗因果關係之間的關聯。（來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Cohort_study）
- 前列腺素
- 一種強效物質，像激素一樣起作用，存在於許多身體組織中（尤其是在精液中）；它在受到創傷後產生，可能會影響血壓、代謝和平滑肌活動。（來源：http://wordnetweb.princeton.edu/perl/webwn?s=prostaglandin）
- 不一致
- 一對雙胞胎（或一組個體），其中一個成員表現出某種特徵，而另一個成員沒有。（來源：http://www.kumc.edu/gec/gloss.html）
- 一致
- 一對雙胞胎（或一組個體）中都存在相同的特徵。（來源：http://www.kumc.edu/gec/gloss.html）
- 單核細胞
- 淋巴細胞、樹突狀細胞和單核細胞/巨噬細胞。這些細胞通常存在於血液中，但也存在於組織中。（來源：http://www.nature.com/nrm/journal/v4/n1/glossary/nrm1005_glossary.html）
克羅恩病是一種由腸道微生物失調引起的炎症性腸病。其病因尚不清楚，但其主要症狀是胃腸道慢性炎症。檢查受試者糞便提取物發現，幾種代謝物存在於糞便中，是克羅恩病的指示物。本實驗進行了一項包含 15 對雙胞胎的佇列研究。樣本佇列包含 7 對健康的雙胞胎，4 對主要為結腸型克羅恩病（CCD）不一致的雙胞胎，2 對主要為迴腸型克羅恩病（ICD）不一致的雙胞胎，以及 2 對迴腸型克羅恩病一致的雙胞胎。收集受試者的糞便樣本，進行稀釋，並使用 FT-ICR-MS 分析檢測代謝物。用於檢查實驗資料的偏最小二乘法（PLS）分析顯示，ICD 患者、CCD 患者和健康人糞便中的代謝物存在明顯差異。PLS 分析資料首次顯示出健康人和克羅恩病患者的代謝物之間的區別，證明了代謝組學可以作為準確診斷克羅恩病的方法。來自廣泛途徑的代謝物將健康人與患病者區分開來。這些代謝物的完整列表見文章的表 1。研究人員對與酪氨酸代謝相關的代謝物的存在特別感興趣，因為這證實了先前關於克羅恩病患者外周血單核細胞中參與酪氨酸代謝的基因轉錄本增加的報道。糞便中的色氨酸和苯丙氨酸表明該個體患有 ICD。由於一名 ICD 患者的糞便中色氨酸和苯丙氨酸水平很低，腸道中大腸桿菌水平也很低，因此一項有趣的後續研究是尋找大腸桿菌丰度與腸道中氨基酸水平之間的聯絡。此外，還發現與膽汁酸生物合成途徑中代謝物相對應的幾個質量數可用於區分疾病表型。例如，與飽和和不飽和脂肪酸相對應的質量數在 ICD 患者中比其他兩組更普遍。患者結腸黏膜中花生四烯酸水平高的發現很有趣，因為花生四烯酸是一種炎症介質，可以吸引白細胞。這為 CD 患者出現的結腸炎症提供瞭解釋，並提供了一種緩解 CD 患者負面症狀的可能方法。總的來說，在 ICD 患者中含量較高的細菌是與膽汁酸相關的細菌，而在健康或 CCD 表型個體中含量較高的細菌與磷脂和黃素單核苷酸相關性更高。這項研究提出了一些令人興奮的結果，這些結果可能會導致有效、無創的克羅恩病檢測和監測方法，從而提高克羅恩病患者的護理質量。
克羅恩病是一種由腸道微生物失調引起的炎症性腸病。其病因尚不清楚，但其主要症狀是胃腸道慢性炎症。檢查受試者糞便提取物發現，幾種代謝物存在於糞便中，是克羅恩病的指示物。本實驗進行了一項包含 15 對雙胞胎的佇列研究。樣本佇列包含 7 對健康的雙胞胎，4 對主要為結腸型克羅恩病（CCD）不一致的雙胞胎，2 對主要為迴腸型克羅恩病（ICD）不一致的雙胞胎，以及 2 對迴腸型克羅恩病一致的雙胞胎。收集受試者的糞便樣本，進行稀釋，並使用 FT-ICR-MS 分析檢測代謝物。用於檢查實驗資料的偏最小二乘法（PLS）分析顯示，ICD 患者、CCD 患者和健康人糞便中的代謝物存在明顯差異。PLS 分析資料首次顯示出健康人和克羅恩病患者的代謝物之間的區別，證明了代謝組學可以作為準確診斷克羅恩病的方法。來自廣泛途徑的代謝物將健康人與患病者區分開來。這些代謝物的完整列表見文章的表 1。研究人員對與酪氨酸代謝相關的代謝物的存在特別感興趣，因為這證實了先前關於克羅恩病患者外周血單核細胞中參與酪氨酸代謝的基因轉錄本增加的報道。糞便中的色氨酸和苯丙氨酸表明該個體患有 ICD。由於一名 ICD 患者的糞便中色氨酸和苯丙氨酸水平很低，腸道中大腸桿菌水平也很低，因此一項有趣的後續研究是尋找大腸桿菌丰度與腸道中氨基酸水平之間的聯絡。此外，還發現與膽汁酸生物合成途徑中代謝物相對應的幾個質量數可用於區分疾病表型。例如，與飽和和不飽和脂肪酸相對應的質量數在 ICD 患者中比其他兩組更普遍。患者結腸黏膜中花生四烯酸水平高的發現很有趣，因為花生四烯酸是一種炎症介質，可以吸引白細胞。這為 CD 患者出現的結腸炎症提供瞭解釋，並提供了一種緩解 CD 患者負面症狀的可能方法。總的來說，在 ICD 患者中含量較高的細菌是與膽汁酸相關的細菌，而在健康或 CCD 表型個體中含量較高的細菌與磷脂和黃素單核苷酸相關性更高。這項研究提出了一些令人興奮的結果，這些結果可能會導致有效、無創的克羅恩病檢測和監測方法，從而提高克羅恩病患者的護理質量。