Метаболомічний аналіз діабету, викликаного дієтою, діабету 2 типу із використанням UPLCMS, інтегрованого з малюнком

Афілійований відділ фармацевтичного аналізу, Ключова лабораторія метаболоміки та хінмедомії, Національна лабораторія фармакохімії сироватки крові TCM, Університет китайської медицини Хейлунцзян, Харбін, Китай

Хуей Сонце,
Шусян Чжан,
Айхуа Чжан,
Гуанлі Янь,
Сюхон Ву,
Ін Хань,
Сіджунь Ван

Цифри

Анотація

Метаболоміка представляє нову дисципліну, що стосується всебічної оцінки ендогенних метаболітів малих молекул у біологічних системах та забезпечує потужний підхід до розуміння механізмів захворювань. Діабет 2 типу (T2D), який називають тягарем 21 століття, зростає зі швидкістю епідемії. Однак його точний молекулярний механізм не був всебічно досліджений. У цьому дослідженні ми застосували метаболоміку сечі на основі UPLC/MS, інтегровану з підходами до розпізнавання образів, для виявлення диференціюючих метаболітів, для характеристики та дослідження порушення метаболічного шляху в експериментальній моделі для T2D, спричиненого дієтою з високим вмістом жиру. Шість диференціюючих метаболітів сечі було виявлено в негативному режимі, і два (2- (4-гідрокси-3-метокси-феніл) ацетальдегід сульфат, 2-фенілетанол глюкуронід) з яких були виявлені за участю ключових метаболічних шляхів, пов’язаних з взаємоперетвореннями пентози та глюкуроната., крохмалю, метаболізму сахарози та тирозину. Наше дослідження дає нове розуміння патофізіологічних механізмів і може покращити розуміння патогенезу T2D.

Цитування: Sun H, Zhang S, Zhang A, Yan G, Wu X, Han Y, et al. (2014) Метаболомічний аналіз діабету, викликаного дієтою, діабету 2 типу із використанням UPLC/MS, інтегрованого з підходом до розпізнавання образів. PLoS ONE 9 (3): e93384. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0093384

Редактор: Даніель Монлеон, Instituto de Investigación Sanitaria INCLIVA, Іспанія

Отримано: 9 серпня 2013 р .; Прийнято: 4 березня 2014 р .; Опубліковано: 26 квітня 2014 р

Фінансування: Ця робота була підтримана грантами Державної фундації державного фонду природничих наук (грант № 90709019), Національної програми досліджень та розвитку ключових технологій Міністерства науки і технологій Китаю (грант № 2011BAI03B03, 2011BAI03B06, 2011BAI03B08), Ключова науково-технічна програма провінції Хейлунцзян, Китай (грант № GC06C501, GA08C303, GA06C30101), Фонд університету китайської медицини Хейлунцзян (грант № 201209) та національний ключовий предмет інновацій в галузі наркотиків (грант № 2009ZX09502-005) . Фінансисти не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.

Вступ

Можна припустити, що у метаболоміків у осіб з T2D багато метаболічних шляхів можуть бути порушені і, мабуть, відіграють роль у їх загальній метаболічній дисфункції. Таким чином, ідентифікація нових біомаркерів та шляхів може поліпшити характеристику патофізіологічних змін, пов’язаних з T2D [6]. Розуміння біохімічних мереж допоможе прояснити етіологію діабету та повинно сприяти відкриттю нових біомаркерів ризику та тяжкості захворювання. Раніше ми повідомляли про аналіз цільової кількісної метаболоміки, де ми показали, що багато відомих та нових спостережень за метаболічними змінами можуть бути виявлені за допомогою такого підходу до метаболоміки [7] - [10]. Метод має можливість виявляти збурення метаболічного гомеостазу в організмі і тим самим пропонує доступ до маркерів метаболічних шляхів, на які впливає захворювання [11] - [13]. Застосовуючи цей комплексний підхід до біохімічного профілювання, ми прагнемо виявити метаболіти з різною концентрацією в T2D і тим самим дати нові уявлення про патофізіологічне прогресування цього важливого метаболічного захворювання.

Різні аналітичні методи з використанням багатовимірного аналізу даних, такі як частковий дискримінантний аналіз найменших квадратів (PLS-DA), застосовувались у дослідженнях метаболізму на основі метаболоміки [14]. UPLC, поєднаний з MS, став одним із широко застосовуваних методів у метаболоміці завдяки високій чутливості та відтворюваності [15] - [20]. Тут досліджували метаболоміку сечі на основі UPLC-MS для дослідження метаболічних профілів та потенційних біомаркерів у моделі T2D щурів, що може полегшити розуміння патологічних змін T2D та отримати систематичний погляд на розкриття механізмів T2D.

Матеріали і методи

Хімічні речовини та реактиви

Ацетонітрил (сорт ВЕРХ) був придбаний у компанії Dikma Technology Inc. (компанія Dima, США). Деіонізовану воду очищали системою Milli-Q (Millipore, Бедфорд, Массачусетс, США). Мурашина кислота (сорт ВЕРХ, FA) була придбана у компанії «Медвелл» (США). Лейциновий енкефалін був придбаний у Sigma-Aldrich (MO, США). Емульсію з високим вмістом жиру приготувала наша лабораторія. Коротко, сало 20 г, метилтіоурацил 1 г, холестерин 5 г, глутамат натрію 1 г, цукор 5 г, фруктоза 5 г, пропіленгліколь 30 мл змішували і додавали об’єм води до 100 мл і готували до емульсії з високим вмістом жиру (див. Посилання 21).

Заява про етику

Наше дослідження було проведено в суворій відповідності з рекомендаціями Керівництва з догляду та використання лабораторних тварин Хейлунцзянського університету китайської медицини. Протокол був схвалений Комітетом з етики експериментів на тваринах Хейлунцзянського університету китайської медицини (номер дозволу: CEAE-HUCM-0126104). Всі зусилля були зроблені, щоб мінімізувати страждання.