稳定同位素示踪技术在内源性物质代谢调控中的应用

稳定同位素示踪技术在内源性物质代谢调控中的应用
在糖代谢调控中的应用
糖代谢是能量代谢的核心组成部分（图1），在生命过程中承担着重要作用。糖代谢异常与许多重大疾病（如糖尿病，缺血性心、脑血管疾病和肿瘤等）均有密切的联系，采用稳定同位素示踪技术，可根据实验所需对糖代谢通路进行相应的同位素标记，通过同位素示踪剂进行示踪，能够准确把握疾病较终紊乱了糖代谢中的哪些代谢物，从而为疾病机制的研究及新药的研发提供依据。

发现与野生型心脏祖细胞相比，糖尿病心脏祖细胞的磷酸戊糖途径和甘油磷脂合成途径均出现失调现象。为了阐明其潜在的生物学机制，分别从B6.BKS (D)-Leprdb/J(db/db)和C57BL/6J（野生型）小鼠中提取心脏祖细胞并培养，然后用13C6-葡萄糖孵育心脏祖细胞3和18 h，利用稳定同位素进行示踪，对腺嘌呤、尿嘧啶及磷脂酰肌醇的同位素峰分布进行分析，通过对代谢途径中的通量进行计算，较终确定糖尿病使磷酸戊糖途径的通量减少，而使甘油磷脂合成途径的通量增加，进而紊乱机体的正常代谢。
在脂代谢调控中的应用
脂质是脂肪和类脂的总称，主要包括胆固醇、磷脂和糖脂。运载脂质的可溶性生物大分子称为脂蛋白，所有的血浆脂蛋白均是由脂质和蛋白质组成，血液中的脂质是以血浆脂蛋白的形式存在的。因此，血脂的异常必然反映血浆脂蛋白的异常，脂质转运的异常使脂质代谢发生紊乱，较终导致疾病的产生。借助稳定同位素示踪技术，有望通过标记原子示踪脂质分子间的转化规律，从而明确疾病的发病机制。
在氨基酸代谢调控中的应用
氨基酸在合成代谢和分解代谢中起着关键作用，它们不仅是蛋白质的组成部分，而且是许多关键代谢产物的前体，并被氧化以提供能量。氨基酸在体内的代谢包括4个方面（图2）：①转化为非蛋白的含氮化合物，如嘌呤、嘧啶、胆碱等；
②通过脱氨基作用转化为NH3或α-酮酸，α-酮酸较终转变成糖类、酮体或经过TCA氧化成二氧化碳和水，并放出能量；
③通过脱羧作用依次转化为胺、醛、酸，较终生成二氧化碳和水；
④过剩氨基酸将通过排泄方式排出体外。在氨基酸代谢调控研究中，稳定同位素示踪技术多用于研究氨基酸的合成与转化，通过对特定氨基酸进行同位素标记，根据标记原子追踪该氨基酸的代谢路径，精确了解氨基酸的代谢情况，进而研究其在机体内的重要功能。

研究了冬虫夏草中茶氨酸的积累多于其他植物的机制，比较了冬虫夏草与其他植物（如金花茶、山茶花、玉米、拟南芥和番茄）中茶氨酸的含量，并用稳定同位素示踪技术阐明其生物合成途径。通过质谱法对相关中间体和代谢物进行定量分析发现，补给2N5-乙胺后，所有植物均产生2N5-茶氨酸，这就暗示乙胺的可用性将是茶氨酸在冬虫夏草和其他植物中积累差异的原因。
CAS号：52809-76-4
中文名称：2-溴丙烷-1,1,1,3,3,3-D6
英文名称：2-Bromo-1,1,1,3,3,3-hexadeuteriopropane

CAS号：70766-71-1
中文名称：2-溴吡啶-D4
英文名称：2-Bromopyridine-d4

CAS号：154184-99-3
中文名称：戊二酸-D6
英文名称：Pentanedioic-d6acid

CAS号：37055-51-9
中文名称：二苯胺-D10
英文名称：Diphenylamine-d10

CAS号：134628-42-5
中文名称：哌嗪-D8
英文名称：Piperazine-d8

CAS号：1003-66-3
中文名称：苯酚-D
英文名称：Phenol-d

CAS号：22739-76-0
中文名称：异丙醇-D8
英文名称：2-Propanol-d8

CAS号：3979-51-9
中文名称：异丙醇-D
英文名称：2-Propanol-d

CAS号：1219794-55-4
中文名称：4-辛基-D17-苯酚
英文名称：4-N-Octyl-d17-phenol

CAS号：347841-41-2
中文名称：双酚A-D4
英文名称：Bisphenol-a-3,3’,5,5’-d4

CAS号：143317-90-2
中文名称：哌啶-D11
英文名称：Piperidine-d11

CAS号：27914-54-1
中文名称：4-甲氧基-D3-苯甲酸
英文名称：4-Methoxy-d3-benzoicacid

CAS号：93951-83-8
中文名称：4-溴联苯醚-D5
英文名称：4-Bromophenylphenyl-d5ether

CAS号：19259-90-6
中文名称：乙酰氯-D3
英文名称：Acetylchloride-d3

CAS号：1142409-65-1
中文名称：2-甲基-1,4-萘二酚-D8
英文名称：2-Methyl-1,4-naphthalenediol-d8

CAS号：74003-63-7
中文名称：3-甲基-喹喔啉-2-羧酸-D4
英文名称：3-Methyl-quinoxaline-2-carboxylicacid-d4

CAS号：183486-02-4
中文名称：10-溴蒽-D9
英文名称：Anthracene-1,2,3,4,5,6,7,8,9-d9,10-bromo-

CAS号：342611-01-2
中文名称：氘代3-氯-1,2-丙二醇
英文名称：3-Chloro-1,2-propane-d5-diol

CAS号：1216764-05-4
中文名称：2-氯-1,3-丙二醇-D5
英文名称：2-Chloro-1,3-propanediol-d5

CAS号：1173020-20-6
中文名称：氘代-1,3-二氯-2-丙醇
英文名称：1,3-Dichloro-iso-propyl-d5alcohol

CAS号：20395-57-7
中文名称：三甲基-D9-氯硅烷
英文名称：Trimethyl-d9-chlorosilane

CAS号：55724-42-0
中文名称：1-溴丁烷-4,4,4-D3
英文名称：1-Bromobutane-4,4,4-d3

CAS号：1093659-81-4
中文名称：4-氟苯胺-2,3,5,6-D4
英文名称：4-Fluoroaniline-2,3,5,6-d4

CAS号：38537-24-5
中文名称：9H-咔唑-1,2,3,4,5,6,7,8-D8
英文名称：9H-Carbazole-1,2,3,4,5,6,7,8-d8

CAS号：14802-36-9
中文名称：二甲基-D6-胺
英文名称：Dimethyl-d6-amine
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