超高效液相色谱-串联Orbitrap质谱(Q-Exactive)对湿热质人群代谢表型的分析

陈 朴，于燕波，沈起兵，张淑静，陈 斌

(中国航天员科研与训练中心，北京 100094)

超高效液相色谱-串联Orbitrap质谱(Q-Exactive)对湿热质人群代谢表型的分析

陈 朴，于燕波，沈起兵，张淑静，陈 斌

(中国航天员科研与训练中心，北京 100094)

采用超高效液相色谱-串联Orbitrap质谱(UHPLC-Q/Exactive)技术分析湿热质(n=8)和平和质(n=13)志愿者尿液，运用质谱数据建立无监督的火山模型和有监督的正交偏最小二乘判别分析模型(OPLS-DA)筛选湿热质的特征代谢物，并分析湿热质与平和质志愿者间代谢表型的差异，通过特征代谢物的代谢通路分析，研究湿热质形成的分子作用机理。结果表明，湿热质和平和质的代谢表型存在显著差异，通过火山模型可筛选出22个差异显著的代谢物，通过OPLS-DA模型可筛选出29个特征代谢物。代谢通路分析结果表明，湿热质志愿者精氨酸和脯氨酸代谢，组氨酸代谢，甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢等通路发生了紊乱，这为针对湿热质人群实施精准营养提供了新的思路。

湿热质；超高效液相色谱-串联Orbitrap质谱(UHPLC-Q/Exactive)；代谢表型；代谢通路

Abstract: To reveal the underlining molecular mechanism for the formation of damp and hot constitution, and also promote personalized nutrition for people with that constitution, a dozens of volunteers were recruited to conduct a metabolic research. The volunteers were diagnosed by Chinese physician, and people who were mild constitution as well as damp and hot constitution were screened. Afterwards, the first morning urine was collected and analyzed using ultra high performance liquid chromatography coupled with high revolution orbitrap mass spectrometry (UHPLC-Q/Exactive). Mass spectra were then digitalized into high demission data matrix. Meanwhile, a volcano model and an orthogonal partial least squares discriminant analysis (OPLS-DA) were performed to screen the most relevant metabolites which could discriminate damp and hot constitution. Furthermore, the pathway analysis was conducted to reveal the molecular mechanism for the formation of damp and hot constitution. Result show that there was a significant difference between damp and mild constitution, and 22 metabolites were proven to be significantly different by volcano model. However, 29 metabolites screened by OPLS-DA model were the most relevant with damp and hot constitution. Pathway analysis base on the screened metabolites showed that dysregulation in arginine and proline metabolism, histidine metabolism, glycine, serine and threonine metabolism might account for the formation of damp and hot constitution.

Keywords： damp and hot constitution; ultra high performance liquid chromatography-Q/Exactive mass spectrometry (UHPLC-Q/Exactive); metabotype; metabolic pathway

体质是一种客观存在的生命现象，是个体生命过程中在先天遗传和后天获得的基础上，表现出形态结构、生理机能以及心理状态等方面综合、相对稳定的特质。湿热质是偏颇体质的一种，以湿热内蕴、面垢油光、口苦、苔黄腻等湿热表现为主要特征[1]，研究表明，湿热质与原发性高血压[2]及冠心病[3]的形成具有内在的相关性。目前对湿热质人群的诊断主要靠中医专家丰富的经验和专业背景，因此多数人很难发现自己是湿热体质。

在自身及环境因素的作用下，机体生理状态受基因、酶和相关蛋白调节的整体结果为代谢表型，体现在代谢物种类和浓度水平的差别[4]。内源性代谢物是代谢通路产生的中间或终产物[5]，为分子质量低于1 500 u的有机物[6]。代谢表型和体质都是遗传背景和环境因素双重作用的结果，对湿热质人群代谢表型进行分析可为湿热质初发迹象的诊断寻找生物标志物，同时结合代谢通路分析可寻找湿热质形成的机理。

核磁波谱技术(NMR)[7]和质谱技术(MS)[8]是代谢表型研究中最常用的两种方法。NMR技术重现性好，谱图中包含了丰富的化合物结构信息，但其灵敏度有限(1 μg/L)，可分析的尿液中代谢物的数量在100以下。而MS灵敏度高(1 ng/L)，在尿液中可检测到的代谢物达几千个[9]。许多由人体器官产生的内源性代谢物浓度都是ng/L级，因此本研究选用高分辨轨道阱(Orbitrap)质谱研究湿热质人群的代谢表型，希望提供一种通过监测内源性代谢通路的变化预测湿热质发生的方法。

1 实验部分

1.1 主要仪器与装置

DIONEX UltiMate 3000超高效液相色谱-Orbitrap质谱联用仪(UHPLC-Q/Exactive)：美国Thermo Fisher Scientific公司产品，配有可加热的电喷雾离子源(HESI)及Xcalibur3.0数据处理系统；低温离心机、涡旋振荡器、-80 ℃冰箱：美国Thermo Fisher Scientific公司产品；威立雅ELGA超纯水机：英国Vivendi Water Systems公司产品。

1.2 主要材料与试剂

枪头(200 μL和1 000 μL)：美国Thermo Fisher Scientific公司产品；甲酸、乙腈、甲醇：均为色谱纯，美国Honeywell公司产品。

1.3 实验条件

1.3.1色谱条件 Hypersil GOLD UHPLC色谱柱(150 mm×2.1 mm×1.9 μm)；柱温(40±1) ℃；样品盘温度(4±0.5) ℃；流动相：0.1%甲酸-水溶液(A相)，0.1%甲酸-乙腈溶液(B相)；梯度洗脱；洗脱程序：0～6 min、5%～15%B，6～9 min、15%～30%B，9～12 min、30%～40%B，12～15 min、40%～90%B，15～18 min、90%～90%B，18～18.1 min、90%～5%B，18.1～20 min、5%～5%B；流速0.3 mL/min；进样量10 μL。

1.3.2质谱条件 扫描模式选用Full MS/dd-MS2(Top5)，电喷雾离子源(ESI)；载气采用高纯氮气(纯度>99.5%)，鞘气流速 35个单位，辅气流速15个单位，吹扫气流速0个单位；喷雾电压 3.5 kV；碰撞池采用梯度碰撞能量：25%、35%、55%；毛细管温度320 ℃，离子透镜电压频率(S-lens RF level)为 50，辅气热源温度350 ℃；正/负离子扫描模式，质量扫描范围分别为m/z50～750和m/z750～1 500；二级质谱采用动态排除TopN=5。

1.4 实验方法

1.4.1纳入标准 共招募志愿者84人。经问卷调查后排除实验期间有明显疾病特征，有药物治疗(在实验前3个月内使用过抗生素类药物)及吸烟、酗酒的志愿者，剩余志愿者经两名中医专家进行体质诊断，并通过问卷记录每个人的日常饮食和睡眠、情绪等生理状态。筛选出平和质和湿热质志愿者共21名(年龄23～56岁，男14人，女7人)，其中有13名平和质(男性7名)和8名湿热质(男性5名)志愿者。志愿者实验前熟悉并签署《志愿者受试情况知情书》，实验内容经中国航天员中心伦理委员会审批。

1.4.2志愿者尿液采集和保存 收集志愿者的晨尿，尿液采集前2天控制饮食，即早、中、晚三餐统一饮食，三餐种类不必一致。单次采集每名志愿者15 mL尿液，分装于2 mL离心管中，每份1.5 mL；分装后的尿样在4 ℃下以11 187 r/min离心10 min，然后转移上清液至2 mL离心管中；每个尿样取1 mL，涡旋混匀后等分为若干份，每份1.5 mL，作为质控样本(QC样本)，然后将QC样本分配到每批样本中(每批不少于4个QC)；所有样本分析前均保存于-80 ℃冰箱中，尿样收集管经灭菌处理，提前置于冰上冷冻。

1.4.3样本的UHPLC-Q/Exactive分析 尿液提前于4 ℃冰箱中解冻，然后以10 000 r/min均质1 min；再于4 ℃下以11 187 r/min离心10 min，取200 μL上清液，加入800 μL超纯水后，经UHPLC-Q/Exactive分析，然后分别进行正离子和负离子模式分析。完成所有样本分析后，色谱柱经纯水-甲醇溶液梯度洗脱，并最终保存于纯甲醇中。

1.4.4图谱预处理 将得到的原始图谱导入到SIEVE 2.1进行基线校正、相位校正、峰对准和初步分析，设定峰强度阈值为5×106，积分间隔为m/z10，将原始质谱数据转换成数据矩阵。

1.4.5数据分析 将得到的数据矩阵导入R3.2.4中进行火山分析，用SIMCA P+14.0建立模式识别模型，数据中心化后建立主成分模型(PCA)排除数据中可能存在的异常点；经单变量归一化后建立OPLS-DA模型，用OPLS-DA载荷的VIP值及相关系数筛选与湿热质人群显著相关的特征代谢物。所筛选的特征代谢物导入MetaboAnalyst 3.0(http:∥www.metaboanalyst.ca/faces/ModuleView.xhtml)进行代谢通路分析。

2 结果与讨论

2.1 志愿者尿液的总离子流图

志愿者尿液的总离子流图示于图1，可以看到，m/z50～750之间的峰信号强度比m/z750～1 500之间的峰信号强度高10倍以上。通过超高效液相色谱对代谢物进行初步分离，再经过扫描范围的切换，对浓度差别较大的代谢物进行分析，可避免低含量代谢物峰被高含量代谢物峰覆盖。此外，分别在正、负离子模式下扫描尿液，然后对不同类代谢物进行分析，志愿者尿液的质谱图示于图2。可知，色谱峰中同一保留时间的代谢物通过质谱检测的动态排除(TopN=5)得到了进一步的分离。图2中归属了5个化合物，虽然这5个代谢物的相对丰度差别较大，但仍然可以被同时检测到，代谢物的质荷比(m/z)质量偏差(质谱检测值与理论值差的绝对值)均小于2×10-6，这使得后续代谢物的归属更加精确。此外MS的灵敏度很高，即便是相对丰度很低的代谢物(如m/z789.340 09的代谢物)也可获得较高的灵敏度(R=37 600)，使代谢物信号峰的信噪比高。代谢物的充分分离和精确归属是代谢机制研究的先决条件，由以上结果可以看出，UHPLC-Q/Exactive对尿液代谢物的分离效果好、质量精度和灵敏度都较高，可检测出的代谢物大于1 000个(质谱经SIEVE 2.1处理后正负模型下所归属的化合物个数)。Bouatra等[10]采用MALDI-TOF MS法分析尿液中代谢物，检测出127个化合物，对比可知，该方法能够分析更多低含量的内源性代谢物，这使湿热质代谢表型代谢轮廊的分析更加全面。

注：a.正离子模式， m/z 50～750；b.正离子模式， m/z 750～1 500；c.负离子模式，m/z 50～750；d.负离子模式，m/z 750～1 500图1 尿液样品的总离子流图Fig.1 Total ion chromatogram of a urine sample

图2 尿液样品的质谱图Fig.2 Mass spectrum of urine sample

2.2 湿热质人群的火山模型

志愿者经中医专家诊断后，将体质分为平和质(13名)和湿热质(8名)两种。中医认为，平和质属于身心健康体质，湿热质属于偏颇体质。在正离子模式下，m/z50～750范围内，志愿者尿液样本的火山图示于图3a，通过火山模型筛选的代谢物列于表1。可知，在湿热质和平和质间差异显著的代谢物有22个，其中，磷脂酰肌醇(PE(22:4(7Z,10Z,13Z,16Z)/22:6(4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z), PE)、磷脂酰乙醇胺(PIP(18:1(9Z)/18:1(11Z)), PIP)、榛叶素B(heterophylliin B, HOB)、醛糖苷((3b,21b)-12-oleanene-3,21,28-triol 28-[arabinosyl-(1->3)-arabinosyl-(1->3) -arabinoside], OTAA)、硫代石胆酸(sulfolithocholic acid, SLA)、亚麻酸(flaxseed lignan-HMGA oligomer, HMGA)等外源性特征代谢物湿热质志愿者的尿液排泄量比平和质高很多(FC>3，p<0.05)。甘油磷脂(PGP)、磷脂酰肌醇(PIP)、磷脂酰乙醇胺(PE)是磷脂分解后的产物，参与细胞对脂质的吸收、转运和排泄，这3个代谢物排泄量的增加说明细胞内脂质代谢异常，可能与湿热质面垢油光、易生痤疮的临床特征相关。鲁明源[2]通过中医理论评析的方法探究了湿热质形成的内在原因，结果表明，湿热质人群脂质代谢异常，与高脂血症的形成有着内在的关系。榛叶素B、醛糖苷(OTAA)、硫代石胆酸、亚麻酸(HMGA)是饮食成分的特征代谢产物，湿热质人群这些代谢物的排泄量会增加，说明湿热质人群对食物成分的代谢能力不同。火山模型所筛选的指标中存在假阳性和假阴性，图3b是存在于数据中的假阴性指标，这类指标在湿热质和平和质间差异显著，但受异常点影响而成为不显著的指标；图3c是存在于数据中的假阳性指标，这类指标在湿热质和平和质间差异不显著，但受异常点影响而成为显著的指标。人体个体差异大可能是异常点产生的主要原因。此外，火山模型没有考虑每个代谢物与湿热质、平和质人群的相关性，尚不能够全面地揭示湿热质形成的原因。

注：FC>1表示该代谢物湿热质志愿者尿液排泄量高于平和质志愿者图3 志愿者尿液的火山模型Fig.3 Volcano plot of urine derived from volunteers

代谢物1Metabolites加合模式2Adduct质荷比m/z质量偏差3Delta显著性p倍性变化4FC肌肽Sarcosine2M+ACN+H220.1290.00080.0123.4601-甲基组氨酸1-MethylhistidineM+CH3OH+H202.1190.00110.0173.480肌酐Creatine2M+ACN+H304.1730.00220.0310.270单酰甘油MG(0:0/14:0/0:0)M+2Na174.1120.00020.0360.460亚酒石酸Hydroxypropanedioicacid2M+NH4258.0460.00040.0440.5005-羟基赖氨酸5-HydroxylysineM+ACN+H204.1340.00050.0482.310皂皮酸QAM+H+K833.3320.00630.0173.234磷脂酰肌醇PIP(18:1(9Z)/18:1(11Z))M+NH4960.5570.00700.0205.776磷脂酰乙醇胺M+2Na-H884.5180.00550.0312.006PE(22:4(7Z,10Z,13Z,16Z)/22:6(4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z)醛糖苷OTAAM+2K+H931.4220.00310.0383.944千日红紫素-II GomphreninII2M+NH41410.3940.00610.0400.337榛叶素B HeterophylliinBM+ACN+2H957.6070.00850.0403.986硫代石胆酸Sulfolithocholicacid2M+ACN+Na976.5250.00690.0413.9032-氧-咖啡酰羟基柠檬酸2-O-Caffeoylhydroxycitricacid2M+ACN+Na804.1230.00790.0422.845甘油磷脂PGP(18:1(9Z)/20:3(5Z,8Z,11Z))M+2ACN+H961.5680.00000.0483.416紫罗兰醇α-IonolO-[arabinosyl-(1->6)-glucoside]2M+K1015.4870.00450.0492.406尿囊素-5-丙酮酸Hydantoin-5-propionicacidM—H171.0410.00040.0270.479丙基硫酸PropylsulfateM+Hac—H199.0280.00020.0302.332异丙基-3,4-二羟基苯酚-2-羟基丙酸IsopropylM—H239.0920.00060.0362.1933-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-hydroxypropanoate亚麻酸Flaxseedlignan-HMGAoligomerM—2H1642.6310.01300.0033.789甘草素LicoagroneM+Br742.2780.00250.0052.886茄子素MelongosideNM+Hac—H920.4980.00710.0082.574

注：1) 代谢物中QA为Quillaic acid 3-[galactosyl-(1->2)-[xylosyl-(1->3)]-glucuronide] 28-[6-acetyl-glucosyl-(1->3)-[xylosyl- (1->4)- rhamnosyl-(1->2)]-4-acetyl-fucosyl] ester；OTAA为(3b,21b)-12-Oleanene-3,21,28-triol 28-[arabinosyl-(1->3)-arabinosyl-(1->3) -arabinoside]；

2) M指代谢物的化学式，ACN是乙腈，Hac是乙酸，CH3OH是甲醇；

3) Delta是所归属代谢物的分子质量理论值与测定值之间的偏差；

4)FC是指标在不同组之间的差异倍数，其中FC>1表示该代谢物湿热质志愿者尿液排泄量高于平和质志愿者

2.3 湿热质人群的正交偏最小二乘模型

正交偏最小二乘模型(OPLS-DA)是有监督的模式识别模型，它将存在于数据中的变异信息分解为与组间差异相关的变量(与实验因素相关)和与组间差异不相关的变量(与非实验因素相关)，通过OPLS-DA模型可以筛选出不同组之间差异显著的指标[11]。在正离子模式下，m/z50～750质量范围内，志愿者尿液样本的OPLS-DA空间投影示于图4，可以看出，湿热质和平和质之间代谢表型具有显著差异。OPLS-DA模型衡量各指标在组间差异大小，以及相关性的指标为VIP值和皮尔逊相关系数(Pearson’s coefficient)，通过这两个值筛选出湿热质人群的特征代谢物列于表2。在筛选出的29个特征代谢物中，包含与营养成分、肠道菌群相关的外源性代谢产物以及代谢通路所产生的内源性代谢产物。

在特征代谢物中，多肽氨(endomorphin-1)是下丘脑孤束的代谢产物，该代谢物与下丘脑调节人体冲动、镇定、生物节律等行为有关，湿热质人群尿液中多肽氨排泄的增加可能与其容易心烦气躁的症候有关。陈远源等[12]研究发现，湿热质人群自主神经调节功能紊乱，这可能也与多肽氨排泄的增加有关。5-甲硫基-2,3-二氧戊基磷酸(5-(methylthio)-2,3-dioxopentyl phosphate, MDP)是合成氨基酸的中间体，同时也是蛋氨酸和半胱氨酸的代谢产物；烯丙基甲醇(3-buten-1-ol, But)是脂肪酸和油脂的代谢产物；3-羟基二氢大豆苷元(3′-hydroxy-dihydrodaidzein, HDD)是多酚的代谢产物；吲哚乙酸(indoleacetic acid, IAA)、亚牛磺酸(hypotaurine, Hyp)和N,N-二甲苯胺(N,N-dimethylaniline, DMA)是肠道菌群-人体共代谢产物；肌酐(greatine, Cre)是尿素循环的代谢中间产物；鞘氨醇-1-磷酸(sphinganine 1-phosphate, SP)是鞘糖脂和鞘脂类的代谢产物；胆酸(nutriacholic acid, NCA)能够促进脂肪、甾醇和维生素在肝脏和肠道中的转运；豆甾醇葡萄糖苷(stigmasteryl glucoside, SG)、羟基二氢香茅醇(hydroxycitronellol, HCL)、甲硫酰丁酸盐(methionyl butyrate, MBA)是与饮食相关的外源性代谢产物。湿热质与平和质志愿者尿液特征代谢物排泄量的显著差异表明：湿热质志愿者氨基酸代谢、脂质代谢、肠道菌群结构及对饮食成分的代谢能力可能发生了紊乱，也间接地说明了湿热质人群对营养素的吸收、利用功能减弱。杨柳等[13]研究发现，湿热质人群多喜好油炸、肥腻的食物，且形体多偏肥胖；祁丽丽等[14]研究也表明，人血脂异常与湿热质相关，同时脂质代谢和肠道菌群紊乱也是形成肥胖的主要因素[15]。这些研究成果进一步验证了湿热质人群脂质代谢异常的结果。

注：a.ESI+，m/z 50～750；b.ESI+，m/z 750～1 500；c.ESI-，m/z 50～750；d.ESI-，m/z 750～1 500图4 志愿者尿液数据的OPLS-DA投影图Fig.4 Scatter plot of urinary OPLS-DA model derived from volunteers

特征代谢物1Metabolites加合模式Adduct化学式Chemicalformula质荷比m/z质量偏差Delta载荷VIP相关系数2Correlationcoefficient内吗啡肽-1Endomorphin-1M+2HC34H38N6O5306.1520.00032.3290.7035-甲硫基-2,3-二氧戊基-磷酸M+NH4C6H11O6PS260.0350.00022.2870.6785-(Methylthio)-2,3-dioxopentylphosphate3-丁烯-1-醇3-Buten-1-olM+KC4H8O111.0200.00012.2720.6343-羟基-二氢大豆苷元M+HC15H12O5273.0760.00092.2580.6743-Hydroxy-dihydrodaidzein吲哚乙酸IndoleaceticacidM+ACN+HC10H9NO2217.0970.00112.1880.668反式-3-羟基可替宁葡萄糖苷酸M+HC16H20N2O8369.1290.00032.1340.639trans-3-Hydroxycotinineglucuronide'亚牛磺酸Hypotaurine2M+HC2H7NO2S219.0470.00082.133-0.647碘酸盐IodateM+ACN+HIO3216.9230.00072.1220.624N,N-二甲基苯胺M+NH4C8H11N139.1230.00002.1210.630N,N-Dimethylaniline肌酐Creatine2M+ACN+HC4H9N3O2304.1730.00222.0760.604豆甾醇葡萄糖甙M+2NaC35H58O6310.2010.00052.0750.629Stigmasterylglucoside羟基香茅醇M+3HC10H22O259.0610.00032.058-0.624(±)-Hydroxycitronellol1-磷酸鞘氨醇M+CH3OH+HC18H40NO5P414.2980.00222.0490.607Sphinganine1-phosphate胆汁酸NutriacholicacidM+ACN+HC24H38O4432.3110.00012.0410.602甲硫氨酰基丁酸盐M+ACN+HC8H16O2S218.1210.00012.0160.607Methionylbutyrate2-吡咯烷酮2-PyrrolidinoneM+2ACN+HC4H7NO168.1130.00012.0030.608萜烯AnnuiononeCM-HC13H20O3223.1340.00002.3420.647精氨琥珀酸ArgininosuccinicacidM+K-2HC10H18N4O6327.0710.00182.2750.6342-己基噻吩2-Hexylthiophene2M-HC10H16S335.1870.00032.2960.6303-羧基-4-甲基-5-丙基-2-呋喃丙酮CMPFM-HC12H16O5239.0920.00052.1820.6163-羧基-4-甲基-5-丙基-2-呋喃丙酮M+ClC13H12N2O3279.0540.00082.1590.607Indolylacryloylglycine荆芥素NepetasideM-HC16H26O8345.1550.00052.2100.607L-3-氨基丁酰-辅酶AM+HC25H43N8O17P3S853.1750.00222.4000.651L-3-Aminobutyryl-CoA扁桃腈芸香糖苷2M+ACN+NaC20H27NO10946.3430.00282.2350.610Mandelonitrilerutinoside甘草素LicoagroneM+BrC45H42O10821.1970.00232.4140.653谷氨酰-谷氨酸3M-HC10H18N4O5821.3760.00192.4450.650Glutaminyl-glutamine辛酰基-辅酶AOctanoyl-CoAM-HC29H50N7O17P3S892.2120.03262.4200.643葫芦巴素TrigofoenosideBM+Hac-HC45H76O19979.5120.00712.3090.628肉豆蔻酰五肽APGPREnterostatin2M-HC21H36N8O6991.5440.00532.2880.615

注：1.代谢物中CMPF为3-Carboxy-4-methyl-5-propyl-2-furanpropionic acid； 2.相关系数为正表示湿热质志愿者尿液中该代谢物的排泄水平高于平和质，相关系数的绝对值大于0.6时表示该代谢物在不同体质间的差异达到显著水平

2.4 代谢通路分析

体质的形成是人体遗传背景和环境因素双重作用的结果。人的各脏腑、器官长期受不利环境、饮食等因素的影响，其功能会发生改变，最终引起代谢通路的改变，产生相应的内源性特征代谢物。从湿热质内源性代谢物的尿液排泄水平可知，它与平和质之间存在显著差别，说明湿热质人群代谢通路可能发生了紊乱。通过对内源性代谢物进行代谢通路分析，可以发现湿热质形成的内在原因。

特征代谢物的代谢通路分析结果示于图5和表3。可以看出，湿热质与平和质相比，存在显著差别的代谢通路有精氨酸、脯氨酸代谢(arginine and proline metabolism)，组氨酸代谢(histidine metabolism)和甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢(glycine, serine and threonine metabolism)。

图5 代谢通路分析结果Fig.5 Result of pathway analysis

代谢通路名称Pathwayname显著性p影响因子Impact代谢物Metabolites精氨酸、脯氨酸代谢0.0180.054精氨琥珀酸、肌酐、肌肽组氨酸代谢0.0420.0141-甲基组氨酸、尿囊素-5-丙酮酸甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢0.0490.050肌酐、肌肽

精氨酸和脯氨酸代谢通路连接了人体精氨酸、鸟氨酸、脯氨酸、瓜氨酸和谷氨酸的共代谢反应。在该代谢通路中，精氨酸是非常关键的一种成分，是合成鸟氨酸的前体物质。鸟氨酸在肝脏中作为尿素循环中关键的中间代谢产物，在外周组中用于合成谷氨酸和谷氨酰胺，在小肠上皮细胞中用于合成精氨酸和脯氨酸[16]。该代谢通路对维持人体小肠、肝脏和肾脏的正常功能发挥了重要作用。所筛选的琥珀酸、肌酐、肌肽3个特征代谢物均为精氨酸在肾脏代谢的中间体，且其在湿热质人群尿液中的排泄量高，说明这些中间体在人体内的利用率下降，该代谢通路功能减弱。湿热质人群普遍存在早期慢性肾脏病[18]，这可能与湿热质人群精氨酸和脯氨酸代谢通路的紊乱有关；组氨酸代谢对核酸、嘌呤、嘧啶及ATP(Adenosine Triphosphate)的合成发挥着重要作用，其合成与肠道菌群结构密切相关，肠道菌群也可将组氨酸降解产生组胺，进而调节血管的收缩和扩张。在该代谢通路中，代谢中间体1-甲基组氨酸的排泄量湿热质高于平和质，而尿囊素-5-丙酮酸的排泄量低于平和质，组氨酸合成1-甲基组氨酸的通路主要用于组氨酸的循环；而尿囊素-5-丙酮酸主要用于谷氨酸的合成，该代谢物排泄量的减少说明代谢通路减弱，而该代谢通路主要在肝脏中进行，说明湿热质人群肝脏的功能可能发生了紊乱。甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸是氨基酸合成、分解的代谢通路，该代谢通路实现了氨基酸之间的相互转化(如甘氨酸、丝氨酸和半胱氨酸)，可利用非必需氨基酸合成必需氨基酸，从而维持人体的正常生理功能[17]。《中药大辞典》中记载了湿热体质调节的中药，其中包括43味降脂功效药、10味活血化瘀药、3味健脾药、3味补肝肾药[19]，这间接地说明了湿热质人群肝脏、肾脏、脾等器官代谢功能异常，同时说明了通过代谢通路的分析动态监测湿热质迹象的出现具有一定的可行性。

3 结论

通过对湿热质人群的代谢表型研究发现，湿热质人群脂质代谢，精氨酸和脯氨酸代谢，组氨酸代谢，甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢通路发生了紊乱，这是湿热质迹象的开端，代谢通路的长期紊乱导致了湿热质偏颇体质的形成。未来有望通过监测这些内源性代谢通路的变化预测湿热质的发生，这为湿热质人群实施精准营养提供了新的思路。

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陈 斌(1962—)，男(汉族)，湖南人，研究员，从事航天营养与食品工程研究。E-mail: metabolomics_acc@163.com

时间：2016-12-28；网络出版地址：http:∥www.cnki.net/kcms/detail/11.2979.TH.20161228.0935.018.html