肠道菌群是由许多细菌及其代谢产物组成的复杂生态系统,对人体消化、营养吸收、能量供应、脂肪代谢、免疫调节等诸多方面发挥着不可替代的作用.探索肠道菌群的结构与功能、关键基因与代谢产物,将有助于实现疾病的早期诊断与辅助诊断,发现新的治疗靶点与药物治疗效果评价,更好地指导抗生素的使用.肠道菌群的鉴定在临床诊疗及药物研发等领域都具有重要作用,因此,有必要对这一迅速发展的领域进行全面回顾.传统的鉴定方法无法全面捕捉肠道微生物多样性.随着分子生物学的快速发展,肠道菌群的分类鉴定也从最初的表型鉴定和化学鉴定演变到了分子水平鉴定.本综述整合了肠道菌群的主要鉴定方法及其应用评价,特别关注于分子生物学方法的研究进展,并重点介绍了高通量测序技术在肠道菌群鉴定中的应用,这种革命性的肠道菌群鉴定方法预示着人类对微生物世界认识的全新篇章.

异绿原酸A(ICA)为茵陈等多种中药的主要药效成分.该研究旨在鉴定口服给药ICA的大鼠血浆、尿液和粪便中的代谢产物,并推测其潜在的代谢途径.ICA灌胃大鼠后,收集不同时间点(段)的血浆、尿液和粪便样品,利用高效液相色谱-四极杆静电场轨道阱质谱(HPLC-Q-Exactive Orbitrap-MS)技术,结合对照品比对保留时间、裂解规律总结和文献数据,对生物样品中代谢产物进行结构鉴定.从大鼠样品中初步鉴定了 ICA的39个代谢产物(M1～M39),其中31个来自于血浆(M1～M10、M12～M24、M26～M28、M30、M34～M35、M38～M39)、34 个来自于尿液(M1～M11、M13～M15、M19～M25、M27～M39)、11个来自于粪便(M2～M3、M6、M15、M21～M23、M32、M34、M36～M37),主要代谢途径包括水解、葡萄糖醛酸化、甲基化和磺酸化反应等.该研究揭示了 ICA在大鼠血浆、尿液和粪便中的代谢情况,对深入阐明其药理活性成分提供参考.

目的 通过非靶向代谢组学研究急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)大鼠尿液代谢产物的变化,筛选出可用于AMI法医学鉴定的生物标志物.方法 建立假手术组、AMI组和高脂血症+AMI组(hyperlipidemia+acute myocardial infarction,HAMI)大鼠模型.运用超高效液相色谱-质谱法(ultra-high performance liquid chromatography-mass spectrometry,UPLC-MS)分析AMI大鼠尿液代谢谱的变化.通过主成分分析、偏最小二乘判别分析、正交偏最小二乘判别分析等筛选差异代谢物.使用MetaboAnalyst数据库进行代谢通路富集分析并评估差异代谢物的预测能力.结果 分别筛选出40种和61种与AMI相关和HAMI相关的差异代谢物.其中22种为共同代谢物,这些小分子代谢物主要集中在烟酸和烟酰胺代谢途径中.在95%可信区间内N8-乙酰亚精胺、3-甲基组胺和胸腺嘧啶的受试者操作特征曲线的曲线下面积(area under the curve,AUC)值大于0.95.结论 N8-乙酰亚精胺、3-甲基组胺和胸腺嘧啶可作为诊断AMI的潜在生物标志物,烟酸和烟酰胺代谢的异常可能是AMI的主要原因.本研究可为AMI的作用机制和死因鉴定提供参考.

目的:探讨高氧环境对氧诱导视网膜病变(OIR)模型小鼠肾脏代谢物的影响，了解病理性视网膜血管新生和肾损伤之间的潜在机制。方法:采用随机数字表法将16只健康SPF级C57/B6J新生小鼠随机分为OIR组与正常对照组，每组8只。小鼠自出生后标准饲养至第7天(P7)，OIR组小鼠和母鼠置于(75±2)%的高氧箱中饲养至P12，然后正常饲养；正常对照组一直在正常环境下饲养。各组小鼠在饲养P17时采用二氧化碳安乐死，取视网膜组织铺片并行血管异凝集素(IB4)染色，观察视网膜血管形态、中央无灌注区及病理性新生血管情况；另取小鼠肾组织进行液相色谱－质谱分析，取其对应小鼠的全血进行抗凝处理，通过离心沉淀，获得不含细胞成分的血浆，对血浆进行靶向代谢组学分析。使用代谢组学数据处理软件Progenesis QI v2.3对质谱信息进行解析，用无监督的主成分分析及正交偏最小二乘法分析(OPLS-DA)来区分各组间代谢轮廓的总体差异，比较2个组间代谢物的倍数变化。以变量权重值>1且 P<0.05为条件筛选出差异代谢物。基于KEGG数据库对差异代谢物进行代谢通路富集分析。 结果:视网膜铺片IB4染色结果显示，P17时正常对照组小鼠视网膜血管分布均匀；OIR组小鼠视网膜周边血管迂曲、紊乱，中央可见大面积无灌注区域形成，在视网膜无灌注区和血管区交界处形成大量新生血管簇，呈强荧光染色。OIR组小鼠视网膜无灌注区相对面积为(25.16±3.50)%，明显大于正常对照组的(0.63±0.30)%，差异有统计学意义( t＝12.07， P<0.001)。OPLS-DA模型参数R2X cum、解释率R2Y cum、和预测率Q2 cum分别为0.578、0.978和0.857，表明OPLS-DA模型具有较好的预测能力。共筛选鉴定到26个主要的差异代谢物，其中上调表达17个，下调表达9个，包括甘油磷脂类化合物[PC 20∶4(5Z，8Z，11Z，14Z)/0∶0、PC 22∶6(4Z，7Z，10Z，13Z，16Z，19Z)/0∶0、PC 14∶1(9Z)/20∶2(11Z，14Z)、PE P-18∶0/20∶4(6E，8Z，11Z，14Z)(5OH[S])]、氨基酸类代谢物(精氨酸、鸟氨酸、哌可酸和羟基赖氨酸)、嘌呤类(鸟嘌呤、次黄嘌呤、羟嘌醇)和脂肪酸类(15-棕榈酸甲酯、2，6，8，12-Tetramethyl-2，4-tridecadien-1-ol)等。差异代谢物主要富集于ABC转运蛋白(L-精氨酸、牛磺酸、肌醇、腺苷、N-乙酰基-D-氨基葡萄糖、L-谷氨酰胺)、氨酰-tRNA生物合成(L-异亮氨酸、L-脯氨酸、L-精氨酸、L-组氨酸、L-谷氨酰胺)、精氨酸生物合成(L-精氨酸、L-鸟氨酸、L-谷氨酰胺)等代谢通路。血浆的靶向代谢组学结果显示，差异的氨基酸类代谢产物主要富集于氨酰-tRNA生物合成、精氨酸生物合成代谢以及ABC转运蛋白等代谢通路。 结论:OIR小鼠的ABC转运蛋白、氨酰-tRNA生物合成、精氨酸生物合成代谢通路可能参与了肾损伤及早产儿视网膜病变新生血管形成的病理变化过程。

目的:基于代谢组学技术探讨纳米二氧化钛颗粒（TiO 2 NPs）对职业接触人群尿液中代谢产物的影响，探讨TiO 2 NPs职业接触致机体早期健康效应的机制。 方法:于2019年10月，选取TiO 2 NPs职业接触人群为研究对象，其中接触组64人，从事TiO 2 NPs接触岗位1年以上；对照组62人，为同企业后勤行政人员。收集研究对象班前尿液，利用超高效液相色谱飞行时间质谱联用仪采集尿液的代谢数据，Progenesis QI软件进行数据的预处理和代谢物的鉴定，SIMCA-P软件对数据进行主成分分析并筛选潜在生物标志物，MetaboAnalyst 4.0软件进行代谢通路富集分析。 结果:接触组工人的尿液代谢轮廓不同于对照组，筛选并鉴定出44个潜在生物标志物，且在3条通路明显富集（ P<0.05），分别为D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢通路、氮代谢通路以及D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢通路。 结论:TiO 2 NPs职业接触会对人群尿液中代谢物的浓度和代谢通路产生影响，为TiO 2 NPs职业危害机制的研究和健康风险的监测提供了方向。

目的:对1型糖尿病（T1DM）患者含NLR家族CARD域蛋白4（NLRC4）基因外显子及外显子内含子交界区的罕见变异进行鉴定，并探讨其对基因功能的影响。方法:选取2017年8月到2020年9月中南大学湘雅二医院代谢内分泌科508例T1DM患者作为病例组，男264例，女244例，年龄［ M（ Q1， Q3）］为27（11，43）岁。同时选取同期体检科527名健康对照者，男290名，女237名，年龄［ M（ Q1， Q3）］为47（36，60）岁。对T1DM患者和健康对照者的NLRC4基因的外显子区域进行捕获测序，并进行一代测序验证。构建NLRC4基因野生型和突变型质粒，转染293T细胞，采用免疫印迹试验（WB）检测NLRC4蛋白表达量以及含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶前体（procaspase-1）切割产物含量。在转染野生型或突变型NLRC4质粒的293T细胞中加入放线菌酮（CHX），检测NLRC4蛋白降解情况。使用免疫荧光检测NLRC4蛋白质的定位。酶联免疫吸附试验（ELISA）检测细胞上清白细胞介素（IL）-1β浓度。 结果:测序结果显示，4例患者及2名健康对照者NLRC4基因的3号外显子存在杂合变异c.208C>T；2例患者4号外显子存在杂合变异c.1564T>C，1例患者4号外显子存在c.1219G>C；这3种变异可能为T1DM的致病性变异。NLRC4野生型和c.208>T、c.1564T>C、c.1219G>C突变型质粒转染的293T细胞中，NLRC4蛋白表达水平、降解速率、定位以及procaspase-1的切割产物含量无明显改变；但转染c.1219G>C、c.208C>T突变型质粒的293T细胞分泌的IL-1β浓度［ M（ Q1， Q3）］分别为15.25（12.98，17.52）、15.44（13.81，17.07）ng/L，均低于野生型质粒的18.70（16.59，20.81）ng/L（ P=0.020、0.010）。 结论:NLRC4基因外显子罕见变异c.208C>T、c.1564T>C和c.1219G>C可能不改变蛋白质的表达水平、蛋白质的降解及定位，但c.208C>T和c.1219G>C错义突变可能抑制了炎症因子IL-1β的产生，从而对基因功能产生影响。

目的:采用超高效液相色谱-线性离子阱/静电场轨道阱高分辨组合质谱技术(ultra-performance liquid chromatography-linear ion trap/orbitraphigh resolution mass spectrometry, UHPLC-LTQ-Orbitrap)分析异类叶升麻苷在大鼠尿液中的代谢产物，并归纳其代谢途径。方法:将大鼠按随机数字表法分为给药组、空白组。给药组大鼠灌胃异类叶升麻苷生理盐水溶液100 mg/kg，空白组灌胃等体积生理盐水。连续收集大鼠尿液12 h，经纯化处理后，采用Thermo Scientific BDS Hypersil C18色谱柱(2.1 mm×150 mm，2.4 μm)，以0.1%甲酸水-乙腈为流动相，梯度洗脱，流速0.3 ml/min，柱温30 ℃。在负离子检测模式下对给药组及空白组尿液进行分析。结果:通过分析高分辨质谱提供的准分子离子峰和碎片离子信息，结合对照品与文献报道结果，从给药组大鼠尿液样品中共鉴定得到8个代谢产物，主要代谢途径为葡萄糖醛酸化、水解、甲基化、磺酸化。结论:应用UHPLC-LTQ-Orbitrap高分辨液质联用技术可分析异类叶升麻苷在大鼠体内主要的代谢产物和代谢途径，为其进一步的药效及药理机制研究提供参考。

目的:探讨 Gpr174对脓毒症小鼠肠道损伤、肠道菌群与代谢物组成的影响。 方法:将12只8周龄雄性C57BL/6和 Gpr174 -/-小鼠随机（随机数字法）分为4组，分别为野生（WT）组，敲除（KO）组，野生鼠盲肠结扎穿孔（WT+CLP）组和敲除鼠盲肠结扎穿孔（KO+CLP）组，采用盲肠结扎穿刺法建立脓毒症模型；分别在生理情况下与脓毒症造模后72 h收集小鼠粪便，提取菌群DNA并进行扩增，在对PCR产物荧光定量后，对原始数据进行过滤与质控并筛选差异菌群。利用液相色谱-质谱联用技术，使用QuanMET软件对原始数据进行分析并比对鉴定内源性代谢物。通过R语言进行多元回归分析，筛选相关差异代谢物，并进一步分析相关代谢通路。 结果:研究发现，KO-CLP组小鼠的肠道损伤和炎症反应较WT-CLP组减轻，肠道屏障结构和功能破坏较弱。同时，WT组与KO组小鼠在生理和脓毒症情况下肠道差异菌群组内差异小，组间差异有统计学意义。生理情况下共筛选出18种差异细菌，差异最显著的包括双歧杆菌、乳酸菌、理研菌、拟杆菌、巴恩斯氏菌、普雷沃特菌、龈乳杆菌、艾克曼菌等，但脓毒症时则仅存在2种差异菌，分别为瘤胃球菌与普雷沃氏菌。肠道代谢物PCA分析表明生理情况下野生组与敲除组小鼠存在组间差异；而在脓毒症造模后，KO与WT小鼠组间差异不明显。在生理情况下，WT组与KO组小鼠鉴定出24种差异代谢产物，其中差异最显著的为丙氨酸与丙酮二羟酸，这些差异代谢产物涉及丙氨酸循环、丙氨酸代谢等信号通路。结论:Gpr174敲除后能缓解脓毒症小鼠的肠道损伤。生理情况下 Gpr174影响肠道菌群与代谢产物。研究结果提示 Gpr174参与肠道菌群与代谢物的调控。

目的:探索高碘膳食干预人群血清差异代谢产物。方法:在哈尔滨医科大学招募38名健康志愿者，全部为女性，年龄 > 20岁。采用进食富碘食品（海带）的方式进行人群膳食干预，连续干预11 d。通过尿碘检测评价干预效果；并采集外周血，应用超高效液相色谱与四级杆飞行时间串联质谱（UPLC-Q-TOF MSMS）分析干预前后血清代谢产物，应用多元统计分析筛选潜在的生物标志物，并进行扰动代谢通路分析。结果:干预前后人群尿碘中位数分别为129.48、795.94 μg/L。共筛选出20个血清差异代谢生物标志物并进行了物质的化学结构鉴定。甘油磷脂代谢通路、色氨酸代谢通路、戊糖和葡萄糖醛酸转换通路与高碘膳食密切相关（影响值 > 0.1）。结论:人群高碘膳食干预后，有明显的外周血差异代谢产物，这些差异代谢产物有可能用于群体碘营养评价的生物标志物；高碘摄入对人体的甘油磷脂代谢通路产生了影响。

目的:对尘肺潜伏性结核患者血清进行非靶向代谢组学分析，探索尘肺潜伏性结核感染的生物标志物。方法:于2018年12月，以北京某医院住院煤工尘肺患者39人为研究对象，采用结核分歧杆菌γ-干扰素体外释放试验（IGRAs）进行潜伏性结核筛查。根据筛查结果选择IGRAs阳性患者21人为尘肺潜伏性结核组，阴性患者18人为尘肺组，采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱（UPLC-QTOF/MS）技术对极性小分子代谢产物进行检测分析，数据采用Progenesis QI软件处理后进行多元统计分析，差异性代谢物结构鉴定采用精确质量数匹配和二级谱图匹配的方式，检索人类代谢组数据库（HMDB），将差异性代谢物导入MetaboAnalyst 4.0网站进行代谢通路分析。结果:共筛选出42种差异代谢物；排除外源性代谢物，共鉴定出14种内源性差异代谢产物。与尘肺组患者相比，尘肺潜伏性结核组患者体内PC[18∶4（6Z，9Z，12Z，15Z）/P-18∶1（11Z）]、3-Oxododecanoyl-CoA等6种代谢物上调；Stearoyl-CoA、（2S）-Pristanoyl-CoA等8种代谢物下调，可能与磷脂代谢、脂肪酸代谢、花生四烯酸代谢等通路相关。结论:尘肺潜伏性结核患者与普通尘肺患者的血清代谢组学特征存在差异，可为尘肺潜伏性结核感染诊断生物标志物研究提供参考。