短期热量限制大鼠的代谢组学研究

摘要

热量限制(Caloric Restriction，CR)指的是给生物体提供足够的营养物质，如必需氨基酸、维生素等，以确保不发生营养不良的情况下，限制每天摄入的总热量，又称作为饮食限制(Dietary Restriction，DR)。1935年，McCay等人经实验首次证明适度热量限制具有延长大鼠平均寿命和最大寿命的效果，迄今70多年以来，大量实验已阐明CR在延缓衰老方面仅次于遗传操作，所以热量限制被称作是在衰老领域最重要的发现。同时CR还能够推迟和降低多种年龄相关疾病如肿瘤、心血管疾病、2型糖尿病等发病。CR已然成为研究衰老机制和干预措施非常重要的模型之一，而且已有大量的研究，探索如何在人类中实行CR，但至今尚没有从系统的角度研究阐述热量限制的机制。因此，本文通过代谢组学平台分别从生物机体和细胞层面分析研究热量限制对体内小分子代谢物的影响。
　　1热量限制对代谢物的影响我们采用以GC/MS平台为基础的代谢组学来研究热量限制对Wistar大鼠的代谢物影响，20只大鼠随机分为两组，进行40 d的热量限制，热量限制组饮食量为正常组大鼠的60％，并在第0d，5d，23 d，40 d采集四个不同时间点的24 h尿液样本，通过GC/MS平台对尿液样本进行检测，分析代谢物的变化。我们发现23 d的热量限制就能够使大鼠的代谢轮廓发生显著性变化，能量代谢过程中的主要代谢物发生异常，脂肪酸代谢、有机酸代谢、糖类代谢相关的物质大部分降低，氨基酸代谢相关的物质大部分都是升高的，基于GC/MS代谢分析的方法可以使能量代谢展现的更全面，这对热量限制机制的研究具有重要的意义。
　　2热量限制对肿瘤细胞的调控我们用0mM、5.5 mM、25 mM三个葡萄糖浓度诱导HCT116大肠癌细胞后，考察其对细胞内小分子代谢物含量的影响，即在细胞代谢层面进行细胞的热量限制。发现胞内代谢物除葡萄糖通路外，其它物质通路对于高浓度的葡萄糖不敏感，但对于低浓度的葡萄糖部分代谢物发生异常，如有氧代谢——三羧酸循环中的可测到的所有代谢物显著降低，与此同时与乙酰辅酶A代谢相关的氨基酸如赖氨酸、支链氨基酸等则显著上升。此结果提示组织中低浓度的葡萄糖可能影响肿瘤细胞代谢，进而调控其生长和凋亡，即说明在细胞层面热量限制也可以作为治疗肿瘤的一个突破点。

目录

声明

摘要

缩略语

前言

第一章 热量限制和代谢组学研究进展

1 热量限制的研究进展

1．1 热量限制的概念

1．2 热量限制的研究进展

1．3 热量限制研究存在的问题

2 代谢组学的研究进展

2．1 代谢组学研究的内容

2．2 代谢组学的研究方法

2．3 代谢组学的应用

3 本研究的意义以及研究内容

3．1 本研究的意义

3．2 本研究的研究内容

参考文献

第二章 热量限制对大鼠代谢物的影响

1 实验材料

1．1 实验动物

1．2 试剂及药品

1．3 仪器及配件

2 实验方法

2．1 大鼠尿液代谢组学的基本研究流程

2．2 模型的建立和样本采集

2．3 进样前衍生化反应

2．4 GC／MS分析及条件设定

2．5 数据处理和模式识别

2．6 差异表达的代谢物的鉴别

3 实验结果

3．1 大鼠体重信息

3．2 GC／MS代谢组检测结果

3．3 全代谢组水平的统计学分析

4 讨论

参考文献

第三章 热量限制对肿瘤细胞的调控

1 实验材料

1．1 试剂及药品

1．2 实验仪器

2 实验方法

2．1 细胞破碎及胞内代谢物提取实验流程

2．2 细胞前处理方法筛选

2．3 基于GC／TOF的代谢组学分析

2．4 数据处理和模式识别

2．5 胞外不同浓度的葡萄糖对结肠癌细胞代谢的影响

3 实验结果

3．1 肿瘤细胞代谢组学分析方法的优化、完善及标准化

3．2 胞外葡萄糖浓度对结肠癌细胞代谢的影响

4 讨论

参考文献

全文总结

致谢