本文關鍵詞：小鼠對拮抗前列腺素受體4的代謝應答研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：前列腺素E2 (Prostaglandin E2,PGE2)是花生四烯酸通過環(huán)氧酶代謝的主要代謝產物,它廣泛的存在于機體中,主要通過四種G蛋白偶聯受體參與調節(jié)多種生理功能和疾病的發(fā)生發(fā)展。四種受體中,EP4在機體中的分布廣泛。PGE2通過與EP4結合可以參與維持機體正常的生理功能,如免疫反應、血壓調節(jié)、生殖以及胃腸道穩(wěn)態(tài),也可參與各種疾病的發(fā)生發(fā)展過程,如心血管疾病以及癌癥。然而,目前人們對EP4生理功能的認識尚不完全清楚。前人大量的研究工作主要通過使用EP4激動劑、拮抗劑或者轉基因模型來研究它在某種疾病狀態(tài)下的功能及作用機制。然而,機體對這些處理的代謝應答規(guī)律尚無報道。為了研究拮抗EP4后生物體內源性整體代謝應答規(guī)律,本論文開展了以下幾方面的研究：第一,研究了二甲基亞砜(DMSO)連續(xù)注射4周對小鼠體液和多器官代謝組的影響。結果發(fā)現,DMSO干預引起了小鼠尿液代謝組的顯著改變,主要表現在腸道菌群的改變、膽堿代謝和三羧酸循環(huán)的上調。此外,血清中葡萄糖和丙酮酸的顯著降低提示能量代謝上調。而DMSO對小鼠各器官代謝表型也產生了一定的影響,其中心肌代謝組的改變最明顯,主要表現為膽堿代謝和氨基酸代謝的改變。這部分工作為以DMSO作為藥物載體的研究提供了重要的代謝組學基礎數據。第二,采用基于核磁共振(NMR)和氣相-火焰離子化檢測器(GC-FID)相結合的代謝組學研究方法,研究了三種劑量的EP4拮抗劑對小鼠體液(血清和尿液)以及肝臟代謝輪廓的影響。同時,我們還采用小鼠肝臟表達譜全基因組測序研究了高劑量EP4拮抗劑對小鼠肝臟轉錄組的影響。結果發(fā)現：1)三種劑量的EP4拮抗劑對小鼠血清和尿液代謝組影響均較弱,不具有連續(xù)性和劑量依賴性；2)中劑量和高劑量的EP4拮抗劑對小鼠肝臟內源性代謝影響較大,其中高劑量的影響包括：(A)小鼠肝臟中脂肪酸含量顯著降低,轉錄組中與脂肪酸代謝相關的基因顯著改變(INSIG2、SCD1、CD36、ACACB、RGS16等),提示肝臟中脂肪酸含量的降低源于脂肪酸氧化加強和合成受阻。(B)肝臟中代謝物GSSG以及基因GSTM3和CSAD水平的改變,提示肝臟中脂肪酸的過氧化引發(fā)了氧化應激。(C)肝臟和血清中膽堿含量的升高以及肝臟中基因CHKA水平的下調,說明磷脂酰膽堿合成被抑制以及膽堿的氧化代謝加強。(D)肝臟中尿嘧啶、黃嘌呤、次黃嘌呤等代謝物含量的升高和UPP2表達水平的上調,提示核苷酸分解代謝加速；肝臟中AMP、ADP和UMP等代謝物水平的降低以及基因CTPS2和ADK水平的下調,提示核苷酸的合成代謝受阻。(E)與維生素A、維生素B3和葉酸代謝相關基因表達改變(RETSAT、MTHFR、NAMPT和NNMT)。(F)肝臟中氨基酸代謝改變。(G)與花生四烯酸代謝相關的酶(ANG和CYP2B9)顯著改變,提示花生四烯酸代謝網絡受到影響。第三,研究了三種劑量EP4拮抗劑對小鼠腎臟、脾臟、心肌和睪丸代謝組的影響。三種劑量的EP4拮抗劑均對小鼠腎臟、脾臟、心臟和睪丸的代謝組產生了一定的影響,然而中劑量的影響較其它兩種劑量影響大。EP4拮抗劑主要引起腎臟和脾臟、心肌中糖酵解被抑制,細胞膜受損以及滲透壓調節(jié)失衡,同時導致脾臟和腎臟中大量氨基酸顯著降低。這些結果表明,EP4拮抗劑引起小鼠多器官代謝通路的改變,包括能量代謝、氨基酸代謝、膽堿代謝以及核苷酸代謝。而這些代謝途徑的改變可能與EP4正常的生理功能受到影響有關。綜上所述,本論文采用基于NMR和GC-FID技術的代謝組學和轉錄組學相結合的方法,比較系統(tǒng)地研究了小鼠體液和多器官對EP4拮抗劑的代謝應答。這些結果能夠加深我們對EP4生物功能的理解,并為發(fā)現其新功能提供線索。
【關鍵詞】：前列腺素E_2受體4 二甲基亞砜 代謝組學 轉錄組學 脂肪酸
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(武漢物理與數學研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：Q491.1
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 1 緒論14-40
• 1.1 EP4研究現狀14-21
• 1.1.1 前列腺素E_2的體內合成及其受體14-15
• 1.1.2 EP4的結構、信號轉導和分布15-18
• 1.1.3 EP4的生物學功能18-21
• 1.1.3.1 EP4與免疫調節(jié)18-19
• 1.1.3.2 EP4與心血管系統(tǒng)19
• 1.1.3.3 EP4與胃腸道19-20
• 1.1.3.4 EP4與肝臟20
• 1.1.3.5 EP4與腎臟20-21
• 1.1.3.6 EP4與癌癥21
• 1.2 EP4拮抗劑21-23
• 1.3 代謝組學簡介23-24
• 1.3.1 代謝組學的概念23
• 1.3.2 代謝組學研究方法及特點23-24
• 1.3.3 基于NMR的代謝組學研究流程24
• 1.4 核磁共振簡介24-28
• 1.4.1 核磁共振的基本原理24-26
• 1.4.2 化學位移26-27
• 1.4.3 J耦合常數27-28
• 1.5 代謝組學常用的核磁譜28-33
• 1.5.1 常用的一維H譜29-31
• 1.5.2 常用的二維譜31-33
• 1.6 代謝組學數據的處理和分析方法33-40
• 1.6.1 數據預處理33-35
• 1.6.1.1 數據歸一化33-34
• 1.6.1.2 數據標準化34-35
• 1.6.2 多變量統(tǒng)計分析方法35-38
• 1.6.2.1 PCA分析35-36
• 1.6.2.2 PLS-DA和OPLS-DA分析36-37
• 1.6.2.3 模型驗證37-38
• 1.6.3 多重單變量分析38-40
• 2 藥物載體二甲基亞砜對小鼠代謝組的影響40-66
• 2.1 引言40-41
• 2.2 實驗材料和方法41-44
• 2.2.1 化學試劑41
• 2.2.2 實驗動物41
• 2.2.3 實驗方案41
• 2.2.4 樣品采集41-42
• 2.2.5 樣品的制備與檢測42-44
• 2.2.5.1 用于NMR檢測的樣品制備42
• 2.2.5.2 樣品的NMR檢測42-44
• 2.2.6 ~1HNMR數據的分析方法44
• 2.2.6.1 數據的預處理44
• 2.2.6.2 多變量和多重單變量分析44
• 2.3 結果與討論44-64
• 2.3.1 DMSO對小鼠血清和尿液代謝表型的影響44-60
• 2.3.2 DMSO對小鼠多種器官代謝表型的影響60-64
• 2.4 小結64-66
• 3 拮抗EP4對小鼠體液及多器官代謝的影響66-124
• 3.1 引言66-67
• 3.2 實驗材料與方法67-71
• 3.2.1 化學試劑67
• 3.2.2 實驗動物67
• 3.2.3 實驗方案67
• 3.2.4 樣品采集67-68
• 3.2.5 樣品的制備和檢測68-70
• 3.2.5.1 臨床血生化檢測68
• 3.2.5.2 用于NMR檢測的樣品制備68
• 3.2.5.3 用于GC-FID檢測的肝臟樣品制備68-69
• 3.2.5.4 用于表達譜全基因組測序的樣品69
• 3.2.5.5 樣品的檢測69-70
• 3.2.6 數據的分析方法70-71
• 3.2.6.1 ~1H NMR數據的分析方法70
• 3.2.6.2 脂肪酸數據分析70
• 3.2.6.3 表達譜全基因組測序的數據分析70-71
• 3.3 結果與討論71-124
• 3.3.1 臨床血生化參數71
• 3.3.2. 拮抗EP4影響小鼠體液及肝臟代謝規(guī)律的研究71-98
• 3.3.2.1 拮抗EP4對小鼠體液及肝臟代謝組的影響71-84
• 3.3.2.2 拮抗EP4對小鼠肝臟脂肪酸代謝的影響84-85
• 3.3.2.3 拮抗EP4對小鼠轉錄組的影響85-91
• 3.3.2.4 討論91-98
• 3.3.2.5 小結98
• 3.3.3 拮抗EP4對小鼠多器官代謝表型的影響98-124
• 3.3.3.1 腎臟104-109
• 3.3.3.2 脾臟109-113
• 3.3.3.3 心臟113-118
• 3.3.3.4 睪丸118-122
• 3.3.3.5 小結122-124
• 4 總結與展望124-126
• 4.1 總結124-125
• 4.2 展望125-126
• 參考文獻126-140
• 附錄A140-144
• 附錄B144-154
• 作者簡介及在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果154-15

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