低丰度重要代谢物的LC-MS分析

生物体内低丰度重要代谢物的分析是当前代谢组学研究的难点。而基于柱前衍生的LC-MS技术的出现为此类低浓度代谢物的高灵敏度检测提供了可能。本项目拟以生物体内的两类重要低丰度代谢物-前列素类和含羟基的甾体类激素作为研究对象，建立基于稳定同位素衍生化的前列腺素类和含羟基甾体类激素的LC-MS代谢组学分析方法，包括衍生化试剂的设计与合成、柱前衍生化方法、衍生化后的化合物鉴定策略、靶标物质检测以及定量分析等。并对特定疾病（如前列腺癌）动物模型（或人群）中的前列腺素类和含羟基甾体类激素等代谢物进行定量分析，发现疾病状态下发生变化的重要低浓度代谢物，探讨其与疾病发生发展过程的量变关系。

生物体内低丰度重要代谢物的分析是当前代谢组学研究的难点。利用液质联用技术对其分析存在浓度痕量、极性强、离子化率低、稳定性差等问题。本项目首先针对重要低丰度代谢物——甾体类激素,合成了新型同位素衍生化试剂（d4-对二甲氨基苯甲酸, d4-DMBA），通过化学衍生化，改善了甾体激素（覆盖雄激素、雌激素、孕激素和皮质激素四大类）的离子化效率，检测灵敏度最多提高10000倍以上，检测限可达到5-500 pg/mL。通过d4-DMBA / DMBA标记还可以克服复杂样品的基质效应，实现基于稳定同位素标记的准确定量分析。该方法显著提高了甾体激素检测灵敏度和覆盖面以及定量准确性，有助于甾体激素代谢通路紊乱相关疾病的研究。其次，利用高效液液萃取结合液相色谱串联质谱多反应监测模式，建立了包括前列腺素在内的27种花生四烯酸类代谢物的高灵敏代谢轮廓分析方法。该方法具有操作简单、灵敏度高、线性范围宽等优势，大多数花生四烯酸类代谢物定量检测限在nM水平。此外，还发展了其他低丰度代谢物的分析方法，包括丹磺酰氯衍生化标记胺类代谢物的高灵敏度LC-MS检测方法等。. 将建立的甾体激素代谢轮廓分析方法应用于肝硬化和早期肝癌的诊断标志物研究。结果发现由皮质醇，二氢雄甾醇，别四氢皮质醇和表睾酮这4个甾体激素组成的组合标志物用于区分肝病（肝硬化和肝癌）患者和健康对照具有良好的诊断能力（AUC=0.972）。由16-羟基睾酮和表睾酮这2个甾体激素组成的组合标志物对于区分早期肝癌和肝硬化具有良好的区分能力（AUC=0.938），可与AFP互补用于早期肝癌的诊断。将建立的花生四烯酸代谢轮廓分析方法对患特异反应性皮炎（AD）的儿童血清进行检测，发现与正常对照儿童相比，AD儿童血清中大多数花生四烯酸类代谢物显著升高，尤其是白三烯B4和前列腺素D2/B2/E2等。这说明AD儿童存在cyclooxygenase（COX）和脂肪氧合酶（LOX）代谢途径的累积，为了解AD的发病机理提供了研究基础。. 本项目已发表SCI收录论文37篇，申请发明专利5项（授权2项），培养博士生4人。