代谢组学研究发现预测新生儿自闭症的生物标志物
最近发表在期刊上的一项研究 通讯生物学 利用新生儿的代谢组学来识别可能预测自闭症谱系障碍 (ASD) 发生的标记物。 学习： 自闭症谱系障碍前期新生儿和5岁自闭症谱系障碍儿童的代谢网络分析。 图片来源：Vink Fan / Shutterstock.com 自闭症谱系障碍 (ASD) 的生物标志物 患有自闭症谱系障碍的儿童在社交互动、语言以及兴趣或行为方面存在限制或重复的困难。 即使接受治疗，只有 20% 的儿童在诊断出自闭症谱系障碍后能够独立生活。 先前的研究已经确定了儿童和成人自闭症谱系障碍的代谢和生化标志物，这些标志物因年龄、性别和症状严重程度而异。 其中许多标记物涉及大脑、免疫系统、自主神经系统和微生物组的结构和功能。 然而，没有任何单一的遗传或环境因素可以解释所有儿童自闭症谱系障碍病例。 基因并不是孤立地发挥作用，多基因和基因-环境相互作用是 ASD 发展的主要因素”。 CDR模型 细胞危险反应 (CDR) 模型描述了将环境和遗传压力源与发育改变和自闭症谱系障碍联系起来的代谢途径。 CDR 从压力源的影响点向外流动，跟随对这些损伤或压力的代谢、炎症、自主、内分泌和神经反应的各种变化。 当压力源在宫内生活或幼儿期发挥作用时，自闭症谱系障碍 (ASD) 更有可能遵循 CDR。 这些影响 CDR 的四个区域，包括线粒体、氧化应激、先天免疫和微生物组。 细胞外三磷酸腺苷 (eATP) 是所有 CDR 途径的基本调节因子。 ATP 作为信号分子 ATP 是地球上所有生命的能量货币。 大约 90% 的 ATP 在细胞内线粒体内产生，用于所有代谢途径。 在细胞外，eATP 充当信息分子。 为此，eATP 与细胞上的嘌呤反应受体结合，以警告危险、改变代谢并诱导普遍的 […]
研究人员发现耐力运动中的关键分子改变可以对抗慢性疾病
最近发表的一项研究 自然 提出了大鼠耐力训练时间效应的全有机体分子图。 学习： 耐力运动训练的多组学反应的时间动态。 图片来源：Min C. Chiu/Shutterstock.com 背景 定期锻炼有很多好处，例如降低患癌症、神经系统和心脏代谢疾病以及全因死亡率的风险。 运动几乎影响所有器官系统，由于组织和器官系统之间和内部的分子/细胞适应而产生有益的影响。 一些组学平台（omes），例如表观基因组学、转录组学、代谢组学和蛋白质组学，已被用来研究这些事件。 然而，研究往往集中于覆盖一两个基因组的单个组织，并且存在偏见。 需要一个全面的、整体有机体、多组学的运动效果图。 为此，身体活动分子传感器联盟成立，旨在构建动物不同组织以及人类血液、脂肪组织和骨骼肌运动反应的分子图谱。 研究和结果 本研究提出了大鼠耐力训练效果/反应的全有机体分子图谱。 首先，344 只大鼠接受为期 1、2、4 或 8 周的渐进式跑步机运动（耐力训练）。 最后一次训练后 48 小时收集组织。 性别匹配、未经训练、久坐的大鼠作为对照。 训练导致显着的表型变化，雌性和雄性大鼠的有氧能力在八周时分别提高了 16% 和 18%。 八周时，男性的体脂减少了 5%，而瘦体重没有明显变化。 经过四到八周的训练后，女性的体脂百分比没有变化。 使用多组学技术对全血、18 种实体组织和血浆进行了分析。 分子测定按生物学相关性和（可用）组织数量确定优先顺序。 总体而言，在 211 个组织组合和分子平台上进行了 9,466 次测定，产生了超过 60 万次非表观遗传测量和 1,430 万次表观遗传测量。 在所有组的大多数组织中都观察到了训练调节分子。 对于转录组学，腔静脉、睾丸、皮质和下丘脑的训练调节基因最少，而血液、结肠、肾上腺和脂肪组织则具有广泛的影响。 对于蛋白质组学，心脏、肝脏和腓肠肌在蛋白质丰度和翻译后修饰方面具有显着的差异调节。 对于代谢组学，所有组织始终表现出差异最大的代谢物。 接下来，选择具有广泛分子分析的六种组织（肾、肺、白色脂肪组织、腓肠肌、心脏和肝脏）来评估训练响应基因表达。 总体而言，为 7,115 个独特基因绘制了 11,407 […]
确定用于预测 22q11.2 缺失综合征精神病风险的新生物标志物
加州大学戴维斯分校健康中心研究人员最近领导的一项研究为与罕见遗传病 22q11.2 缺失综合征（或 22q）相关的分子变化提供了新的见解。 研究发现了独特的生物标志物，可以识别 22q 患者，这些患者可能更有可能患上精神分裂症或精神疾病，包括通常与 22q 相关的精神病。 该研究发表在期刊上 代谢组学。 22q 的人缺失了包含 30 多个基因的 22 号染色体。 这种损失可能会导致各种健康挑战，包括心脏问题、精神病、注意力缺陷/多动症（ADHD）、自闭症和其他疾病。 然而，尚不清楚删除区域中的哪些基因导致这些症状。 研究小组重点关注 22q 患者患精神病的可能性，这种疾病的特点是难以识别什么是真实的、什么是虚假的。 这种情况可能会影响多达 20% 的 22q 患者，年龄在十几岁到二十五岁左右。 如果没有良好的诊断测试，几乎不可能预测哪些患者面临这些风险。 早期发现将帮助患者在最有帮助的时候开始治疗。 生物化学和分子医学系教授 Flora Tassone 表示：“我们发现的分子变化清楚地区分了患有 22q 的患者和没有这种疾病的患者。这些发现可以帮助在症状出现之前预测这些患者的精神病风险。” 。 Tassone 是加州大学戴维斯分校 MIND 研究所的研究员，也是该论文的资深作者。 “这项工作还可以帮助确定有助于预后和开发未来治疗的目标。” 虽然基因测试可以识别特定的缺失，但研究人员希望研究这些基因缺失如何影响蛋白质和代谢物（细胞中化学反应产生的化合物）的表达。 利用长期 22q 研究 该团队使用了多种技术来鉴定可与 22q 相关的蛋白质和代谢物。 他们检查了 10 名男性和 6 名女性 22q 参与者以及 […]
“呼吸组学”的新视角：使用 DI-FT-ICR-MS 对呼出气中的非挥发性有机化合物进行代谢组学分析
“呼吸组学”研究是指针对呼出气中挥发性有机化合物 (VOC) 的代谢研究17 号,18,19,20,21。 然而，“呼吸组学”的定义并不精确，因为它忽略了 nVOC，而 nVOC 可能包含有关呼吸的有价值的信息。 各种研究已经描述了健康人呼吸中挥发性有机化合物的不同情况24 还有患病的3,4,5,6,7,8 个人，同时错过了呼吸难题中可能重要的部分。 据我们所知，还没有公开的数据评估健康或患病受试者呼吸中的核心代谢组，特别是关注非挥发性成分的存在。 因此，为了完成这个拼图，我们首次对人类呼吸中的非挥发性化合物进行代谢组学分析。 这项研究的结果强烈强调，术语“呼吸组学”必须包括非挥发性有机化合物。 为了广泛了解人类呼吸，需要对 VOC 和 nVOC 进行同等检查。 迄今为止，人类呼吸组学数据库 (HBDB) 主要呈现包含 900 多种代谢物的 VOC。 然而，使用 HBDB 作为参考，我们仅识别出 147 种代谢物的重叠，仅占我们数据集中识别的 nVOC 总数的 5.5%。 值得注意的是，这项研究揭示了额外的 2509 种非挥发性有机化合物 (nVOC)，这些物质以前从未在人类呼吸中报告过。 呼气的最大优点是其非侵入性可及性，允许轻松且可重复的采样和测量21。 与呼出气体冷凝物相比，使用基于过滤器的设备9,12,13,25 呼吸收集似乎更实用，因为采样不需要冷却系统或冷凝器。 因此，我们使用了一种对患者友好的基于过滤器的设备9,12,25 （补充图。 1）适用于常规分析诊断。 该设备经过精心设计，用于收集源自气道内层液体的微粒。 由于收集过程的性质，唾液液滴可能会污染呼吸样本。 为了减轻口腔液污染，咬嘴设计用于从呼吸中分离唾液和较大颗粒，仅允许微小颗粒通过并收集在设备内部的过滤器上25,26。 然而，值得注意的是，尽管采取了这些措施，唾液液滴对检测到的代谢组的污染可能仍然很小。 此外，过滤提取不可避免地会导致物质损失。 然而，据报道，这里使用的该系统的收集效率可以假设在 90% 到 99% 之间9,12,25。 因此，我们开发了一种创新的分析方法，分多个步骤从基于过滤器的设备中提取代谢物，然后使用 FT-ICR-MS […]
研究观察到转向纯素和酮饮食的个体出现快速免疫反应
在最近发表的一项研究中 自然医学, 一组研究人员评估了纯素和生酮饮食对人类免疫反应和肠道微生物群的影响。 学习： 纯素食与生酮饮食在人类中引起的差异性外周免疫特征。 图片来源：Boontoom Sae-Kor/Shutterstock.com 背景 营养显着影响生理过程，包括免疫调节，为癌症和慢性炎症等疾病的饮食疗法提供了潜力。 研究表明，低脂纯素食或素食饮食可以降低炎症和心脏病风险，而生酮饮食可能有益于某些癫痫类型并减少神经炎症。 然而，饮食对人体免疫力的确切影响仍不清楚。 饮食选择不仅影响营养摄入，还影响肠道微生物群，这对健康至关重要。 尽管动物研究表明饮食-微生物组-免疫之间存在明确的关系，但其对人类免疫的影响尚不清楚。 需要进一步的研究来充分了解不同饮食和人类免疫反应之间复杂的相互作用，从而能够开发定制的营养干预措施以改善健康结果。 关于该研究 本研究于 2019 年 4 月至 2020 年 3 月在美国国立卫生研究院 (NIH) 临床中心进行。 参与者年龄在 18 岁至 50 岁之间，没有代谢疾病和心血管疾病。 参与者在了解研究风险后表示同意，并被随机分配先遵循纯素或生酮饮食两周，然后改用替代饮食。 膳食按照膳食指南准备并监测摄入量。 收集参与者的血液样本用于各种分析，包括流式细胞术、转录组学、蛋白质组学和代谢组学。 该研究还利用收集的粪便样本研究了肠道微生物组。 然而，并非所有参与者都同意广泛的数据共享，限制了某些数据集的可用性。 尽管具体样本量是探索性确定的，但该研究具有统计效力来评估其主要和次要结果。 饮食干预包括设计膳食以确保遵守各自的饮食习惯。 研究人员分析了这些饮食对各种健康指标的影响，但研究人员并没有对饮食分配视而不见。 处理血液样本以进行多次分析。 分离外周血单核细胞 (PBMC) 用于流式细胞术和核糖核酸 (RNA) 分析。 对血液和血浆样本的分析提供了有关饮食对免疫系统和代谢途径的影响的见解。 研究结果 在这项研究中，20 名参与者接受了交叉饮食干预，即以随机顺序同时食用高脂肪、低碳水化合物生酮饮食和低脂肪、高碳水化合物纯素饮食，每人为期两周。 两种饮食都以非淀粉类蔬菜为基础，但在其他成分上存在显着差异：生酮饮食包括动物性产品，而纯素饮食则包含植物性食物。 不同饮食之间的营养摄入量（特别是脂肪酸和氨基酸）存在显着差异。 该研究评估了这些饮食对参与者的免疫细胞、基因表达、蛋白质组成、肠道微生物群和代谢特征的影响。 进行了各种分析，包括流式细胞术、蛋白质组学、微生物组测序、RNA 测序和代谢组学，但由于样本可用性，并非所有参与者都对每个数据集做出了贡献。 流式细胞术显示，无论饮食顺序如何，两种饮食都会引起免疫细胞组成的显着变化。 […]