稳定同位素示踪技术在内源性物质代谢调控中的应用进展
自发地放出射线而使核结构发生改变。20世纪70年代初被成功引入生物学的多个研究领域,如光合作用途径的研究、光能利用率、植物水分利用率、物质代谢和生物量变化等[23-26]。迄今发现的稳定同位素有274种,但得到产业化生产并已广泛应用的主要为氘-2(2H)、碳-13(13C)、氮-15(15N)、氧- 18(18O)、氖-22(22Ne)、硼-10(10B)等少数几种产品。
稳定同位素示踪技术(stable isotopic tracer technique)现已广泛应用于分子生物学、医学、农业、工业、环境科学等领域,虽仍有一定的局限性,但在某些方面却是其他分析手段所不能替代的[5-11]。在代谢调控研究中,采用传统方法对代谢产物进行定量分析时,检测到的化合物是机体代谢的总和,无法区分来自哪条代谢通路,具体的代谢途径只能是推测。而采用稳定同位素示踪技术可对所研究的代谢通路中的前体物质进行针对性的标记(如13C-葡萄糖、15N-谷氨酰胺等),通过示踪原子追踪标记化合物在机体内的活动规律,并依据中间代谢产物的同位素峰分布来判断其代谢途径,通过计算通量对整个代谢通路进行分析,从而为疾病机制的探究及药物作用机制的研究提供依据。
近年来,随着气相色谱-质谱联用法(GC-MS)、液相色谱-质谱联用法(LC-MS)、核磁共振法(NMR)等高灵敏度检测方法的使用,稳定同位素示踪技术在生物医药领域中获得了较大的发展及应用。在药物代谢动力学的研究中,使用稳定同位素示踪技术已成为临床药动学研究中极具发展前景的方法。将标记药物与未标记药物同时给予人体,标记药物可作为“生物内标”以消除由于不同时间给药而引起的个体差异,提高了测试的精密度和实验数据的可信性,进而测试药物在特定情况下的药动学特征。Salabei等采用稳定同位素示踪技术仅用4位受试者就成功地探讨了硝吡啶控释制剂在胃肠道不同部位的吸收情况,该研究有效地运用13C4-硝吡啶为“生物内标”,严格控制了这一高清除率药物可能出现的个体差异,同时还显著降低了样本的用量,很好地解决了临床药动学研究中要求有足够大的受试样本量的问题。
由于稳定同位素示踪技术具有的独特优势,近年来,欧美一些国家的药学研究者将该技术成功地运用于临床药动学的研究中,并先后在荷兰、英国、美国等地多次召开稳定同位素研究与应用的专题国际会议,以推动该技术的发展。但使用该技术的要求条件较高,高纯度稳定同位素标记药物的获得难度大,小量合成价格昂贵,至今仍未能普及应用。
目前商品化的稳定同位素标记试剂多为一些常见的小分子物质,如葡萄糖、氨基酸、脂质等,本文主要针对稳定同位素示踪技术在糖、脂、氨基酸以及激素等内源性物质代谢调控中的应用研究进展进行综述。
来 源:令狐婷,刘少博,高 耀,史碧云,张 翔,田俊生,秦雪梅. 稳定同位素示踪技术在内源性物质代谢调控中的应用进展
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