《基於代謝組學的高溫致畸生物標記物的發現及分子機制》是依託四川大學，由黃毅娜擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於代謝組學的高溫致畸生物標記物的發現及分子機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃毅娜
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高溫所致神經管畸形（NTDs）的機制一直未闡明，探究其機理和抗畸措施無疑對降低出生缺陷具有重大的實際意義。代謝組作為細胞生命活動的基本層面，在致畸過程中的變化可能作為發現新型生物標記物和致畸作用機理的新途徑。我們的前期研究發現，高溫可致SD孕鼠畸形胎仔的羊水1H-NMR的代謝物圖譜發生顯著變化，表現為葡萄糖下降，組氨酸升高等。本課題擬採用代謝組學研究策略，利用核磁共振分析技術，對高溫干預後的雞胚體液（尿、羊水）、妊娠動物體液（血、尿、羊水）和人胚胎幹細胞（培養液）中內源性代謝物全譜的動態變化進行分析，從體內外、禽類到哺乳動物、再到人的胚胎幹細胞，多層次、多角度地建立與高溫致NTDs相關的代謝組學特徵譜，以期發現特異性、高靈敏度、較好預測力的新型生物標記物，並對其產生原因及可能的致畸機制進行初步探索。本課題拓展了高溫致畸基礎研究的新領域，為尋求抗致畸措施提供了實驗依據和理論基礎。
結題摘要
本課題完成了四個物種與畸形相關代謝組的探究及初步驗證，主要結果如下：①高溫和維生素A對SD孕鼠致畸作用的代謝組學研究 在SD孕鼠器官形成期給予高溫和維生素A，收集孕鼠尿液、血液和羊水，並用１H-NMR測定代謝組。與高溫致畸相關的主要特徵代謝物表現為醋酸、肌醇、磷酸肌酸、乳酸等明顯升高，葡萄糖、丙胺酸、脯氨酸和酪氨酸等明顯下降，醋酸升高約1.59倍。用環磷醯胺（CP）干預器官形成期的SD孕鼠，採用酶組織化學的方法對胎盤和胚胎肝臟的琥珀酸脫氫酶（SDH）和乳酸脫氫酶（LDH）的表達進行探索，觀察胎盤顯示微血管形態的鹼性磷酸酶（AKP）。發現AKP降低， SDH降低，LDH升高，印證了高溫缺血缺氧相關致畸代謝物譜的特徵性變化。②高溫和CP雞胚致畸試驗的代謝組學研究 用高溫和CP在第3天干預，採集9天雞胚的羊水進行1H-NMR代謝組研究，並進行組織學和電鏡觀察。高溫造模未獲得理想結果。CP雞胚羊水畸形代謝譜主要影響脂質代謝，組織學改變為皮下水腫，間充質增多和肺、肝、腎、腦等臟器發育嚴重滯後。透射電鏡結果顯示畸形組細胞器較幼稚，線粒體腫脹。③沙利度胺家兔致畸試驗的代謝組學研究及其初步驗證 以沙利度胺（Thd）干預器官形成期的家兔，動態採集孕兔靜脈血和終末羊水進行氫譜核磁代謝組測定。Thd組家兔的特徵代謝物為膽鹼，甜菜鹼，谷氨醯胺等升高。動態孕兔血清代謝物譜的共性變化是異亮氨酸（ISO）的顯著下降。這是獲得的最有畸形預測價值和創新性的研究成果。利用雞胚模型，驗證ISO對Thd致畸雞胚的保護作用。結果發現ISO能顯著改善Thd造成的短肢畸形，並增加活胚體重，組織學亦發現ISO能顯著改善Thd造成的皮膚和視網膜發育遲滯。該研究成果為探索孕期補充異亮氨酸以預防畸形提供了理論基礎和實驗室數據，但還需要進一步驗證。④人類畸形胎兒羊水代謝組學研究 收集心臟畸形、唇齶裂、水囊瘤和染色體異常等的妊娠中期23-40歲婦女和同年齡段正常對照組的羊水進行1H-NMR代謝組分析，有統計學意義的差異代謝物表現為二甲胺升高318%，絲氨酸下降29%，2-羥基異丁酸升高202%，甲硫氨酸下降32%等。甲硫氨酸可能作為人類畸形的代謝標誌物，我們正在進行驗證。在基金委的資助下，本項目完成了兩篇博士論文，已發表或接受文章4篇，待發表文章3~4篇。達到了青年基金培養人才，為進一步深入研究提供線索和創造條件的目標。
