采用双向验证法和斑马鱼模型探索血管生成相关的内源性代谢物及代谢网络的变化

【作者】 韩利文； 李智平； 何秋霞； 张轩铭； 张云； 李晓彬； 田青平； 刘可春； 刘昌孝；

【机构】 山东省科学院生物研究所； 山西医科大学药学院； 天津药物研究院；

【摘要】 目的血管生成与很多疾病有关。目前对于信号传递的下游的代谢了解甚少,探寻与血管相关的新的生物学机制对于疾病的防治意义重大。斑马鱼血管生成评价模型是目前公认的评价血管生成作用的优良模型,能够把血管生成独立出来研究,与移植瘤等模型不同,无须考虑肿瘤等其他因素的干扰。同时借鉴分子生物学科中靶点研究的思路和方法,建立"双向验证"策略,进行血管生成相关的代谢型生物标志物进行研究。方法采用转基因斑马鱼Tg(vegfr2:GFP)幼鱼作为血管生成研究模型,在斑马鱼发育至24h时,采用靶点抑制剂PTK787和中药丹红注射液进行双向处理,观察丹红注射液(DHI)对PTK787造成损伤的逆转作用,用ImageJ软件对节间血管(ISVs)进行定量分析,作为血管生成评价指标;同步处理后的斑马鱼每20条为一个样本,进行组织破碎、提取、去蛋白后,进行衍生化处理,然后用GC-MS联用仪进行分析,每组6个重复;采用Simca-P软件进行代谢组模式判别分析。结果在本实验条件下,30-60μL/mL的丹红注射液对PTK787造成的斑马鱼节间血管生成的损伤具有明显逆转作用。代谢轮廓分析结果显示,正常组、PTK787处理组、丹红注射液处理在散点图中呈现了明显的损伤和逆转趋势。进一步的分析发现,PTK787处理斑马鱼后,酪氨酸、次黄嘌呤、苯丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、磷酸水平明显升高,肌醇明显降低,而丹红注射液处理后,发现这些代谢物呈现了显著逆转。代谢网络分析显示,这些代谢物可能与缬氨酸-亮氨酸-异亮氨酸生物合成途径、苯丙氨酸-酪氨酸-色氨酸合成途径、苯丙氨酸代谢、甘氨酸-天冬氨酸-谷氨酰胺代谢、磷酸肌醇代谢途径有关。结论本研究利用斑马鱼模型和代谢组学技术对血管生成相关的下游代谢信号进行了探讨,并建立了双向处理法,快速筛选发现了一些相关的代谢物,与常规的药物处理进行模式判别,准确率更高,对利用斑马鱼模型研究疾病相关的代谢途径提供了新的研究方法。更多还原