基于1H NMR给药赭石后大鼠尿液的代谢组学分析
摘要基于1H NMR的代谢组学方法结合多变量数据分析方法（主成分分析和偏最小二乘判别分析）对灌胃给药赭石（2， 5和10 g/kg体重剂量）的成年Wistar大鼠尿液进行分析，并对大鼠给药前1天、给药后1～5天尿液1H NMR数据进行单变量比较分析，筛选出赭石的潜在特征代谢物，对赭石引起的代谢变化进行研究，为赭石的科学用药提供依据。结果表明，大鼠体内柠檬酸、牛磺酸、肌酸酐、α酮戊二酸、琥珀酸、二甲基甘氨酸等代谢物浓度发生明显变化，随给药时间的变化出现恢复趋势，且恢复趋势与给药剂量相关，可作为赭石的潜在特征代谢物。给药2， 5和10 g/kg体重剂量赭石降低了大鼠机体三羧酸循环能力，影响了能量、肌酸及二甲基甘氨酸的代谢，且10 g/kg体重剂量赭石对大鼠肝功能造成一定影响。
关键词 核磁共振； 代谢组学； 主成分分析； 偏最小二乘判别分析； 赭石 1引言
赭石（Haematitum）味苦，性寒，主要成分为三氧化二铁（Fe2O3），并含有Ca， Mn， Ni， Zn， Co， Cu， As等多种矿物元素[1]，具有平肝潜阳、降逆、止血功效。临床
上应用非常广泛，主要用于治疗眩晕耳鸣、呕吐、噫气、呃逆、喘息、吐血等症，其铁含量大于45%，是良好的补铁剂，可以用于治疗缺铁性贫血，调节内分泌平衡。近些年，学者们对赭石的炮制方法、临床配伍应用等研究广泛，但对其作用机理和内源性代谢研究还不完全。
代谢组学[2]自提出以来发展迅速，它通过发现、识别、定量分析低分子量的代谢物，研究有关个体健康状况的重要信息[3]。代谢组学可以通过直观的代谢变化，确定代谢异常的信号（特征性代谢物）、生物标记物[4]。目前，代谢组学已经成功运用到疾病的诊断、药物安全及药物作用机理、毒理学、食品营养学、植物学等多个研究领域[4～9]。代谢组学的分析技术手段主要有核磁共振（NMR）、质谱（MS）、液相色谱质谱联用（LCMS）、气相色谱质谱联用（GC MS）等。 随着技术的进步，NMR提高了灵敏度和分辨率，被广泛应用到代谢组学的代谢物识别和定量分析中[4，5]。NMR可对样品进行快速、高通量的、无偏性地检测与分析，且样品处理简单。本研究采用基于1H NMR的代谢组学方法，结合主成分分析（PCA）和偏最小二乘判别分析（PLSDA）方法，对灌胃给药赭石的成年Wistar大鼠尿液进行分析，研究给药赭石前后的代谢组特征，找出赭石发挥作用的潜在特征代谢物，从分子水平上对赭石的急性生物效应进行研究，为赭石的科学用药提供了依据。
2实验部分 2.1仪器与试剂
Bruker AV 600型NMR仪器，质子共振频率为600.13 MHz，采用预饱和方法压制水峰采集信号，FID采集次数64，数据点64k，延迟时间6 s，90°偏转角为13.5 μs，采样时间为1.0224 s，谱宽8992.8 Hz。
NaH2PO4、Na2HPO4（分析纯，北京化工厂），用于配制缓冲溶液（pH=7.38）；3（三甲基硅基）氘代丙酸钠（TSP，98%氘代，美国Aldrich公司）；重水（D2O，99.9%，美国剑桥同位素实验室），用于配制0.5 mmol/L TSP；羧甲基纤维素钠（CMCNa，国药集团化学试剂有限公司），配制0.5%羧甲基纤维素钠溶液；赭石（长春某药房），配制质量分数为33.3%，55.6%和71.4%的赭石悬浊液（羧甲基纤维素钠作溶剂）。 2.2实验方法
20只成年雄性Wistar大鼠（购于吉林大学基础医学院），随机分为4组，每组5只，1组为对照组，3组为实验组。严格按照要求饲养，环境温度控制在（22±2）℃，湿度保持在50%±10%，昼夜循环，自由摄食饮水。大鼠在饲养笼内适应7天后，实验组灌胃给药2、5和10 g/kg体重（Body Weight，BW）剂量的赭石，对照组灌胃给药同体积0.5% CMCNa。赭石给药剂量参考其半致死量[10]。利用代谢笼集尿装置收集给药前1天及给药1， 2， 3， 4， 5天后的大