代谢组学详细

胆汁酸代谢组学 > 胆汁酸代谢组学

    胆汁酸代谢组学

    胆汁酸研究介绍

           
            胆汁酸
    是胆汁中存在的一类胆烷酸的总称,按结构可分为游离型胆汁酸和结合型胆汁酸,游离型胆汁酸包括胆酸(CA)、去氧胆酸(DCA)、鹅去氧胆酸(CDCA)和少量的石胆酸(LCA);结合型胆汁酸包括甘氨胆酸(GCA)、甘氨鹅去氧胆酸(GCDC)、牛磺胆酸(TCA)和牛黄鹅去氧胆酸(TCDCA)等。按来源可分为初级胆汁酸和次级胆汁酸,包括CA和CDCA;次级胆汁酸包括去氧胆酸DCA和LCA。



     胆汁酸以胆固醇为原料在肝脏中合成,通过肠肝循环在肠道中进行代谢,其不仅是脂类消化吸收过程中的重要物质,也是调控糖脂及能量代谢的关键信号分子。胆汁酸牛磺胆酸共转运体(NTCP)、胆盐输出泵(BSEP)、胆酸转运体(ASBT)是胆汁酸的主要运输工具。由肠道重吸收的胆汁酸均由门静脉进入肝脏,在肝脏中游离型胆汁酸再转变为结合型胆汁酸,随胆汁进入肠腔。在胆汁酸因疾病在肝脏中出现淤积,从胆道排出发生障碍,会改从肾脏排出。

     

    1..png

           
            胆汁酸与肠道菌群之间存在着交互作用。肠道菌群不仅促进吸收食物营养,还能产生大量代谢物并通过相应宿主受体间接调控宿主代谢。肝脏将胆固醇转化为初级胆汁酸排入小肠,肠道菌群可通过胆盐水解酶(BSH)和胆固醇7-羟化酶(CYP7A1)将初级胆汁酸转变为次级胆汁酸。而次级胆汁酸又进一步通过核FXR核受体及TGR5膜受体等调控宿主的代谢通路。同时,胆汁酸也能够直接或通过活化宿主小肠内的先天性免疫因子调节肠道菌群的构成。因此,在肠道菌群-宿主共代谢病中,胆汁酸与肠道菌群代谢组之间往往需要进行联合分析。

    定量胆汁酸全谱分析平台

           
            华盈生物靶向代谢组学平台能够绝对定量检测61种胆汁酸,利用超高效液相色谱-三重四级杆质谱(UPLC-TQMS)进行复杂样品中胆汁酸的分离和谱峰面积采集,利用胆汁酸全谱标准品构建标准曲线,计算每种胆汁酸在样品中的绝对浓度,利用国际标准NIST血清精确校准批次样品间的准确性。在确保61种胆汁酸精确定性的同时,所获得的胆汁酸绝对浓度值也可以与文献中相关研究的胆汁酸数据进行横向比较。

    2..png

    技术路线

     

    技术路线.png

     

    样品要求

     


    样品要求-胆汁酸全谱分析.png

     


    技术平台:LC-MS/MS

    • 优异的耐用性,实现复杂基质中低含量分析物的重现性检测

    • 采用高速采集速率,可靠定量更多分析物

    • 快速极性切换可涵盖单次进样中的正负模式下离子化化合物

    • 配备Xtended Dynamic Range检测器,超高灵敏度

    • 可同时获取全扫描(MS)和MRM(MS/MS)数据,揭示样品复杂性

     

    仪器.png

     


    经典案例分析

    肝脏胆汁酸失调推动肝癌的发生(PMID: 27273788)


            肝癌是全世界最常见的恶性肿瘤,除了肝脏炎症引起的慢性肝损伤外,有研究证实,一些胆汁酸可以作为肝癌发生的启动子,特别是高疏水性的次级胆汁酸,很容易造成DNA损失和细胞凋亡。

     研究人员利用潜在致癌物链脲霉素联合高脂饮食(STZ-HFD)诱导小鼠,观察小鼠模型从非酒精性脂肪肝炎(NASH)向肝细胞性肝癌(HCC)转化的全过程。发现小鼠在6周时即出现脂肪肝,8周时出现脂肪性肝炎,12周内全部发生肝纤维化,到16 周时开始形成肝癌,20周全部出现肝癌。

     

    ABC.png

     


            进一步,利用定量胆汁酸全谱分析体系
    对STZ-HFD诱导的肝癌演化模型各阶段的小鼠血浆、肝组织和粪便,进行胆汁酸定量分析。发现随着肝脏脂肪累积和肝损伤的演变,总胆汁酸水平以及一些疏水性的胆汁酸:DCA、TCDCA、TCA、GCA、TDCA、TLCA和TUDCA显示明显的伴随性增加。

     

    胆汁酸.png

     


            由于肠道菌群与胆汁酸代谢密切相关,研究人员利用16S rDNA测序技术分析了各阶段小鼠粪便中的肠道菌群谱(宏基因组),并与胆汁酸等进行了相关性分析。研究发现Clostridium spp.,Bacteroides spp.,Atopobium app.和 Desulfovibrio spp. 几种细菌随着肝癌发病进展逐渐变成优势菌属,并且与总胆汁酸代谢水平成显著正相关。

     

    相关.png

     


            为了进一步确定胆汁酸在肝癌发展中的作用,我们在HFD饲料中添加消胆胺(阴离子交换树脂),以清除肠道中的疏水性胆汁酸,发现消胆胺能够显著降低肝脏中胆汁酸的淤积,并预防肝癌的发生。

     

    abcd.png

     


            上述研究可以显示胆汁酸在肝癌发生演变中起着关键作用,可以作为未来疾病治疗的靶点,而肠道菌群参与了胆汁酸代谢调控与肝癌发生。利用华盈生物定量胆汁酸全谱分析平台,研究人员可以获得最稳定的胆汁酸检测数据,为科学研究提供强有力的技术保障。

    相关文献:


    1. Xie G, et al. Distinctly altered gut microbiota in the progression of liver disease. Oncotarget. 2016 Apr 12; 7(15): 19355-66.

    2. Xie G, et al. Dysregulated hepatic bile acids collaboratively promote liver carcinogenesis. Int J Cancer. 2016 Oct 15; 139(8): 1764-75.

    3. Ferslew B C, et al. Altered morphine glucuronide and bile acid disposition in patients with nonalcoholic steatohepatitis. Clin Pharmacol Ther. 2015 Apr; 97(4): 419-27.

    4. Wang X, et al. Serum Bile Acids Are Associated with Pathological Progression of Hepatitis B-Induced Cirrhosis. J Proteome Res. 2016 Apr 1; 15(4): 1126-34.