摘 要

生物体内醛类代谢物与多种重大疾病密切相关。如何找到针对生物体内醛类代谢物检测行之有效的检测技术以用于检测和监控并发现生物体内潜在疾病和病理作用，进而进行有的治疗是目前亟待解决的重要问题。本论文针对衍生化结合高分辨质谱的醛类代谢物检测方法，相继介绍生物体内醛类代谢物的分类及其性质，醛类代谢物主要衍生化方法，高分辨质谱检测技术，生物样品前处理技术，代谢物数据库，以及主要醛类代谢物和相关疾病的相互联系。最后本文进行了总结和展望，为治疗醛类代谢物引发的疾病提供新的治疗和检测方法，对维持人体健康有重要意义。

关键词：代谢组学; 醛类代谢物; 衍生化; 高分辨质谱; 样品前处理

Abstract

Aldehyde metabolites in organisms may cause serious harm to human body. At present, there is an urgent need for the detection technology of aldehyde metabolites in organisms, which is used to effectively detect and monitor the types and contents of aldehyde metabolites in organisms, so as to discover potential diseases and pathological effects in organisms, and assist in effective treatment. This article takes derivatization combined with high-resolution mass spectrometry as the main method, and introduces in vivo aldehyde metabolites, representative derivatization methods of aldehyde metabolites, high-resolution mass spectrometry detection technology, biological detection sample pretreatment technology, metabolite database development, and The main aldehyde markers and related pathological effects in organisms. To provide new treatment and detection methods for the treatment of diseases caused by aldehyde metabolites is of great significance for maintaining human health.

Key words: Metabolomics; Aldehyde metabolites; derivatization; High resolution mass spectrometry; Sample preparation

目 录

摘 要 i

Abstract ii

目 录 iii

第1章 绪论 1

1.1 代谢组学发展现状 1

1.2醛类代谢物的基本种类与特性 1

1.3醛类代谢物的来源 1

1.4 醛类代谢物与疾病的关系及检测的目的意义 3

第2章 醛类代谢物的检测方法 4

2.1核磁共振技术 4

2.2 气相色谱-质谱联用技术 4

2.3 液相色谱-质谱联用技术 5

第3章 衍生化结合高分辨质谱检测研究进展 7

3.1衍生化法简介 7

3.2 高分辨质谱介绍 7

3.3醛类衍生化试剂介绍 8

第4章 醛类代谢物的提取与富集 12

4.1液-液萃取方法 12

4.2固相萃取方法 13

4.3顶空技术 13

第5章 数据库检索 15

5.1 HMDB数据库 15

5.2 KEGG数据库 15

5.3 Metlin数据库 15

第6章 标志代谢物分析 17

6.1甲基乙二醛 17

6.2 4-羟基壬烯醛 17

6.3丙二醛 17

6.4 原儿茶醛 18

第7章 结论与展望 18

7.1 结论 18

7.2 展望 18

参考文献 19

致 谢 24

绪论

代谢组学发展现状

代谢组学是通过分析生物体内靶向代谢物，进而研究代谢物结构性质、代谢过程、对生物体的相互作用等方面的一门学科，在目前的分析研究中具有重要意义，应用广泛。邹世成^[1]等人基于LC-MS / MS技术，对枇杷的“白肉”和“枣中号”两个品种进行的广泛靶向代谢组分析，寻找导致口味差异的代谢原因。实验共鉴定出536种代谢产物，其中193种(包括7种碳水化合物，12种有机酸和8种氨基酸)在两个品种之间不同。途径富集分析还确定了两个品种之间酚类途径的显着差异。结果表明，碳水化合物，有机酸，氨基酸和酚类化合物的成分比例会显著影响品种之间的味道差异。

1.2醛类代谢物的基本种类与特性

人体内醛类代谢物因为其具有醛基的特殊结构，具有一定的氧化性和还原性，会诱导体内产生过氧化反应，大多对生物体存在一定毒性作用，主要内源醛类如图1.1所示有：乙二醛，甲基乙二醛(MGO)，4-羟基壬烯醛(4-HNE)和4-羟基己醛(4-HHE)，丙二醛以及原儿茶醛(DOPEGAL)和2-(3,4-二羟基苯基)乙醛(DOPAL)等^[2]。

图 1.1 主要内源醛类代谢物分子式

1.3醛类代谢物的来源

人体内生物醛可分为内生源性醛和外生源性醛。糖类与脂质的过氧化是人体内内生源性生物醛的主要来源。最主要的来源之一是葡萄糖的自氧化如图1.2所示，发生自氧化的葡萄糖会进一步形成席夫碱，然后进行阿马多利重排进而产生乙二醛，甲基乙二醛和丁二酮。氧化后的多不饱和脂肪酸(PUFA)的重排和断裂也会产生这些醛，此外还可以产生包括α，b不饱和醛、4-羟基壬烯醛(HNE)、4-羟基己醛(HHE)、丙二醛以及酮醛^[4]。脂质和糖的酶氧化也是生物醛形成的一条主要来源途径。例如甲基乙二醛(MGO)可以通过甲基乙二醛合酶，髓过氧化物酶和细胞色素P450超家族成员形成。该途径内有许多种类加氧酶，可催化PUFA的氧化。这些依赖于加氧酶的反应的产物通常比通过ROS形成的脂质过氧化物更稳定，但仍然能够重排和分解，因此使其成为生物醛的来源。