在激素代謝調(diào)控中的應(yīng)用

激素是由內(nèi)分泌腺或內(nèi)分泌細胞分泌的生物活性物質(zhì)，在體內(nèi)作為信使傳遞信息，對機體生理過程起調(diào)節(jié)作用的一類化學物質(zhì)。近年來，穩(wěn)定同位素自然豐度比在激素代謝研究中廣泛應(yīng)用，通過計算同位素比值，研究激素如何調(diào)節(jié)組織細胞的代謝活動來影響人體的生理活動。

Ahn等[47]研究了頭發(fā)中碳和氮穩(wěn)定同位素比值是否與血清瘦素水平有關(guān)。血清瘦素是一種調(diào)節(jié)能量代謝和食物攝入的激素，與胰島素抵抗和代謝綜合征有關(guān)。他們收集了399個成年人的頭發(fā)（其中男、女人數(shù)分別為233和166，年齡均在40～70歲），并計算頭發(fā)樣本中13C和15N的自然豐度比，同時用放射免疫分析法測定血清瘦素水平。研究結(jié)果表明，頭發(fā)中氮穩(wěn)定同位素比值與血清瘦素水平呈正相關(guān)，頭發(fā)中15N的豐度比可作為評估血清瘦素代謝風險的臨床指標。此外，Rijnsburger等[48]通過頸靜脈注入穩(wěn)定同位素，借助同位素測量內(nèi)源性葡萄糖的產(chǎn)量和胰島素的敏感性，該技術(shù)為研究激素和營養(yǎng)素對葡萄糖代謝的中樞效應(yīng)提供了新的研究方法。

在核酸代謝調(diào)控中的應(yīng)用

核酸可分為脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），在蛋白質(zhì)的復制和合成中起著儲存和傳遞遺傳信息的作用。核酸不僅是基本的遺傳物質(zhì)，而且在蛋白質(zhì)的生物合成上也占據(jù)重要位置，因而在生長、遺傳、變異等一系列重大生命現(xiàn)象中起決定性作用。早在1958年Meselson和Stahl針對大腸桿菌，利用15N標記基因組DNA，提出了DNA半保留復制理論。近年來，穩(wěn)定性同位素核酸探針（DNA/RNA-SIP）技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用[49]。利用穩(wěn)定性同位素示蹤復雜環(huán)境中微生物基因組DNA，實現(xiàn)了單一微生物生理過程研究向微生物群落生理生態(tài)研究的轉(zhuǎn)變，能在更高、更復雜的整體水平上定向發(fā)掘重要微生物資源，推動微生物生理生態(tài)學和生物技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。

其他

近年來，穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)在神經(jīng)遞質(zhì)及生長因子等其他內(nèi)源性物質(zhì)的代謝調(diào)控中也得到了廣泛應(yīng)用。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，神經(jīng)遞質(zhì)是擔當“信使”的特定化學物質(zhì)。Welford等[50]給大鼠注射13C/15N-色氨酸，借助穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)監(jiān)測大鼠體內(nèi)5-羥色胺的合成，從而闡明肺損傷后肺組織中5-羥色胺升高的機制。生長因子是一類與特異的、高親和的細胞膜受體結(jié)合，調(diào)節(jié)微生物正常生長代謝所必需的多肽類物質(zhì)。Owino等[51]指出“國際原子能機構(gòu)”支持使用穩(wěn)定同位素技術(shù)評估和解決營養(yǎng)不良的問題，借助穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)研究體內(nèi)維生素A的生物轉(zhuǎn)化及生物利用度以及鐵、鋅和蛋白質(zhì)的吸收和保留等，從而揭示生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化規(guī)律。

結(jié)語與展望

   穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)已廣泛應(yīng)用于糖、脂、氨基酸及激素等代謝調(diào)控的研究中，但目前大部分研究僅限于通過對單一的化合物進行標記并對單一的代謝通路進行分析，對于機體復雜而龐大的代謝網(wǎng)絡(luò)而言是遠遠不夠的。現(xiàn)已有研究者開始將穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)與代謝組學相結(jié)合，以同位素標記的前體化合物為起始原料，通過分析其中間代謝產(chǎn)物的同位素峰分布，研究生物體內(nèi)產(chǎn)物在機體內(nèi)的生物合成路徑，該技術(shù)的引入給代謝組學的發(fā)展帶來了新的思路。借助穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)，采用不同元素對不同化合物進行同時標記，有望實現(xiàn)對生物體內(nèi)所有代謝物進行定量分析，尋找代謝物與生理病理變化的對應(yīng)關(guān)系，以探索疾病形成的機制，尋求預防和疾病的途徑。

因此，穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)雖以其的優(yōu)勢在生命科學和醫(yī)學領(lǐng)域迅速發(fā)展起來，某種程度上對代謝組學的發(fā)展也起到了一定的推動作用，但該技術(shù)的應(yīng)用還存在較大的挑戰(zhàn)，仍有諸多難題需要不斷克服和解決。

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