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基于GC-MS的术后认知障碍老龄大鼠代谢组学研究

作　者: 梁楠楠
导　师: 梁逸曾
学　校: 中南大学
专　业: 分析化学
关键词: 代谢组学术后认知障碍气相色谱-质谱联用仪代谢指纹图谱化学计量学生物标记物
分类号: R749.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

术后认知障碍是手术后持续数周或数月的轻度认知功能障碍,其潜在的病理生理学机制尚不清楚。本论文的目的是通过研究健康对照组,异氟烷麻醉手术后认知障碍组和术后无认知障碍组大鼠生物样本的不同代谢指纹图谱,找寻血清和海马组织代谢模型中的潜在生物标记物,并探索术后认知障碍的潜在机制。首先,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测得到经三甲基硅烷化衍生后的大鼠脑脊液,血清和海马组织的代谢指纹图谱,借助直观推导式演进特征投影法(HELP)和选择性离子分析法(SIA)等化学计量学多元分辨方法对GC-MS总离子流图中的重叠色谱峰进行解析,对样品中的代谢成分进行了准确的定性、定量分析。然后,运用变量筛选方法,子窗口随机化分析法(SPA)和竞争性自适应的重加权采样法(CARS)寻找生物标记物,筛选出血清中的焦谷氨酸,棕榈酸,肌醇,胆固醇和海马组织中的肌醇,半乳糖,甘油单硬脂酸酯,天冬氨酸,焦谷氨酸,磷酸,未鉴定化合物A为术后认知障碍潜在的生物标记物。建立了包括主成分分析(PCA),偏最小二乘法-线性判别分析(PLS-LDA)和样本基于潜在生物标记物的二变量或三变量分布图等代谢模式模型,显示了异氟烷麻醉后认知障碍组和术后无认知障碍组大鼠的代谢分歧,取得了较好的预测效果。本研究推测术后认知障碍组大鼠的血清和海马组织的代谢指纹相对于健康对照组、术后无认知障碍组发生了变化,从血清和海马组织中筛选出的代谢物对协助术后认知障碍临床诊断和发病机理研究有一定的指导意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-21
  1.1 代谢组学概述  9-10
  1.2 代谢组学研究的仪器分析技术  10-12
    1.2.1 核磁共振技术  10-11
    1.2.2 气相色谱-质谱联用技术  11
    1.2.3 液相色谱-质谱联用技术  11
    1.2.4 毛细管电泳-质谱联用技术  11-12
  1.3 代谢组学研究的应用领域  12-15
    1.3.1 疾病研究  12-13
    1.3.2 药物研究  13
    1.3.3 植物代谢组学  13-14
    1.3.4 微生物代谢组学  14-15
  1.4 代谢组学与化学计量学  15
  1.5 术后认识障碍介绍  15-19
    1.5.1 发病因素  16-17
    1.5.2 发病机制  17-18
    1.5.3 诊断与治疗  18-19
    1.5.4 POCD与代谢组学  19
  1.6 本论文研究内容  19-21
第二章术后认知障碍大鼠脑脊液的代谢谱分析  21-35
  2.1 引言  21
  2.2 理论部分  21-23
    2.2.1 直观推导式演进特征投影法(HELP)  21-22
    2.2.2 选择性离子分析法(SIA)  22-23
  2.3 动物模型及脑脊液的采集  23-24
    2.3.1 实验对象  23
    2.3.2 麻醉模型  23
    2.3.3 动物筛选和认知功能测定  23-24
    2.3.4 采集大鼠脑脊液  24
  2.4 实验部分  24-26
    2.4.1 仪器与试剂  24-25
    2.4.2 大鼠脑脊液预处理  25
    2.4.3 气相色谱-质谱分析  25
    2.4.4 数据分析  25-26
  2.5 结果与讨论  26-34
    2.5.1 大鼠脑脊液代谢谱的建立  26-27
    2.5.2 HELP法在内源性代谢物定性定量分析中的应用  27-30
    2.5.3 SIA法在内源性代谢物定性定量分析中的应用  30-32
    2.5.4 大鼠脑脊液中代谢物的定性定量结果  32-34
  2.6 本章小结  34-35
第三章术后认知障碍大鼠血清的代谢谱分析  35-52
  3.1 引言  35
  3.2 理论部分  35-38
    3.2.1 自标度化  35-36
    3.2.2 主成分分析  36
    3.2.3 偏最小二乘法  36-37
    3.2.4 线性判别分析  37
    3.2.5 子窗口随机化分析法  37
    3.2.6 竞争性自适应的重加权采样法  37
    3.2.7 交互检验法  37-38
  3.3 动物模型及血清的采集  38
    3.3.1 动物模型  38
    3.3.2 采集大鼠血清  38
  3.4 实验部分  38-39
    3.4.1 仪器与试剂  38
    3.4.2 大鼠血清预处理  38
    3.4.3 气相色谱-质谱分析  38-39
    3.4.4 方法学考察  39
  3.5 结果与讨论  39-50
    3.5.1 方法验证  39
    3.5.2 大鼠血清代谢谱的建立  39-41
    3.5.3 大鼠血清中代谢物的定性定量分析  41-44
    3.5.4 判别分析及生物标记物  44-50
  3.6 本章小结  50-52
第四章术后认知障碍大鼠海马组织的代谢谱分析  52-66
  4.1 引言  52
  4.2 动物模型及海马组织的采集  52-53
    4.2.1 动物模型  52
    4.2.2 采集大鼠海马组织  52-53
  4.3 实验部分  53-54
    4.3.1 仪器与试剂  53
    4.3.2 大鼠海马组织预处理  53
    4.3.3 气相色谱-质谱分析  53
    4.3.4 方法学考察  53-54
  4.4 结果与讨论  54-65
    4.4.1 方法验证  54
    4.4.2 大鼠海马组织代谢谱的建立  54-55
    4.4.3 大鼠海马组织中代谢物的定性定量分析  55-59
    4.4.4 判别分析及生物标记物  59-65
  4.5 本章小结  65-66
结论  66-67
参考文献  67-76
致谢  76-77
攻读学位期间主要研究成果  77

基于GC-MS的术后认知障碍老龄大鼠代谢组学研究

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