代谢组学运动选材与传统生化选材方法的比较研究

摘要

研究背景与目的:在后基因时代,以系统整体为研究对象,以基因组学、蛋白质组学和代谢组学为代表的系统生物学已日渐成为生命科学研究的主流趋势。代谢组学通过测量样本中所有的代谢产物来反映生物体对不同刺激的反应,利用代谢指纹图谱对生命系统进行研究。相对于基因层面的研究,代谢组学具有灵敏性更高,整体性更强,测试与分析简单、快速等优点,在此前的研究中,我们已初步证明了运动员的代谢指纹图谱包含了运动员竞技水平的信息,并建立了高水平男子中短距离游泳成绩预测代谢组学模型。本研究以SD大鼠为研究对象,探索能否利用大鼠幼年时(4周龄)的代谢指纹图谱,识别出游泳潜力较大的大鼠,即经过长期训练后,在成年时(14周龄),能取得优秀游泳成绩的大鼠;并通过与传统生化方法进行对比,对基于核磁共振(NMR)的代谢组学这一系统生物学方法应用于运动选材的可行性与优越性进行分析。
　　研究方法:以24只SD大鼠为研究对象,在大鼠4周龄时收集它们的尿样和血样,尿样用于核磁共振(NMR)代谢组学分析,血样用于测试血红蛋白(Hb)和血清睾酮(ST);然后进行为期10周的渐增负荷游泳训练,训练结束后进行负重耐力游泳能力测试,记录每只大鼠游泳至力竭的时间,并根据力竭时间长短进行排名,分为前3名组与4-24名组、前12名组与后12名组;测试完成后,休息两天,断头处死,取右后肢腓肠肌测试琥珀酸脱氢酶(SDH)和乳酸脱氢酶(LDH)的含量。
　　研究结果:前3名组和4-24名组大鼠的Hb、ST、SDH、LDH分别为:152.3±9.5:165.73±74.42g/L、2.47±0.06:2.48±0.34nmol/L、29.77±7.48:35.38±38.23U/mgprot、0.58±0.4:0.62±0.29U/mgprot,没有显著性差异;前12名组和13-24名组大鼠的Hb、ST、SDH、LDH分别为:153.72±21.72:174.39±65.76 g/L、2.47±0.33:2.49±0.13nmol/L、33.46±40.05:35.9±37.72U/mgprot、0.59±0.39:0.64±0.27U/mgprot,结果同样没有显著性差异;代谢组学模式识别结果显示,前3名组和4-24名组样本、前12名组和后12名组的代谢指纹图谱有了明显的差异,各组样本被明确地分开了,而同组的样本则出现了聚集。
　　研究结论:幼年大鼠尿液的代谢指纹图谱能一定程度反映大鼠的游泳运动潜力的差异,相对于利用个别或者少数几个指标进行运动选材的传统生化方法,代谢组学这一系统生物学方法具有其独特的优势。

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引言

1 实验材料与方法

1.1 研究对象、训练方法、分组

1.2 实验仪器与试剂

1.3 样品收集与处理

1.4 生化指标测试

1.5 代谢组学测试与分析

1.6 统计学分析

2 实验结果

2.1 游泳测试成绩

2.2 传统生化指标测试

2.3 模式识别结果

2.4 各观测指标的重要性程度分析

3 分析与讨论

3.1 大鼠游泳训练与测试

3.2 基于 NMR 的代谢组学运用于运动选材的可行性与优越性

3.3 代谢标志物与运动选材的关系

4 结论

文献综述运动选材研究进展及代谢组学用于选材的前景展望

1 运动选材研究现状

2 代谢组学概述及用于选材的前景展望

3. 结语

参考文献

附录

致谢

在读期间公开发表论文（著）及科研情况