药代动力学关于代谢组学的概述

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1、代谢组学在中药研究中的应用代谢组学(metabonomics/metabolomics)是继基因组学和蛋tl质组学之后，在20世纪90年代中期发展起来的一门新学科，是系统生物学的重要组成部分。代谢组学的概念来源于代谢组，代谢组是指某一生物或细胞在一特定生理时期内所有的低分子量代谢产物，代谢组学则是对其低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新学科。随着药物研发水平的提高，外源化合物也日渐增多，传统的毒性筛选方法已不能满足当前药物毒理学研宄的需求。现代生物学研宄表明，大多数病理过程是在基因调控下进行的(迅速坏死除外)。药物往往会直接或间接地引起基因表达的改变，特定基因表达的差

2、异在代谢物水平上被进一步放大。代谢组学是利用高通量检测技术在代谢物的整体水平上检测机体在药物暴露后的各种生理生化指标，结合传统的病理学终点，可以对药物的毒性作用机制进行深入的了解。多年来，中药多成分、多靶点和作用的多样性，给其作用机制研宄、安全性研宂和传统理论与现代医学理论的结合认识，以及中医治疗疾病的整体观念的理解等具有相当的困难。而代谢组学是反应机体状况的分子集合与其功能之间的关系，所有对机体健康影响的因素均可反映在代谢组中，即代谢组学具有明显的整体反应性的特点。这一特点与中医治疗疾病的整体观念十分吻合。因此认为应用代谢组学方法研宂中药的作用物质基础、作用机制，甚至安全性都

3、是值得探索的。本世纪以来，代谢组学的飞速发展和其应用领域的不断扩展，为中药研宂提供了新的研宂理念和研宂方法。1、代谢组学的发展代谢组学(metabolomics)的出现是生命科学研宂的必然。在20世纪90年代中期发展起来的代谢组学，是对某一生物或细胞中相对分子量小于1，000的小分子代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科。代谢组作为系统生物学的重要组成部分，在医药领域具有广泛的应用前景。代谢组学的出现是效仿基因组学和蛋白质组学的研宂思想。基因组(genome)是指某一生物的所有DNA；基因组学是一门研宂生物的整个基因组的科学。蛋白质组(pmteome)是指某一生物或细胞在各种不

4、同环境条件下表达的所有蛋白质；蛋0质组学是一门对某一生物或细胞在各种不同环境条件下表达的所有蛋白质进行定性和定量分析的科学。基因组学和蛋白质组学分别从棊因和蛋白质层而探寻生命的活动，而实际上细胞内许多生命活动是发生在代谢物层面的，如细胞信号释放(cellsignaling),能量传递，细胞间通信等都是受代谢物调控的。代谢组学正是研宄代谢组(metabolome)——在某一时刻细胞内所有代谢物的集合一一的一门学科。基因与蛋白质的表达紧密相连，而代谢物则更多地反映了细胞所处的环境，这又与细胞的营养状态，药物和环境污染物的作用，以及其它外界因素的影响密切相关。代谢组学的概念最早来源于

5、代谢轮廓分析。Nicholson研宂小组于1999年提出了代谢组学的概念，并在疾病诊断、药物筛选等方而做了大量的卓有成效的工作。Fiehn等提出了metabolomics的概念，第一次把代谢产物和生物棊因的功能联系起来，之后很多植物化学家开展了植物代谢组学的研宂，使得代谢组学得到了极大的充实，同时也形成了当前代谢组学的两大主流领域：metabolomics和metabonomics。经过不断发展，Fiehn、Allen、Nielsen，Villas-Boas等确定了代谢组学一些相关层次的定义，已被学术界广泛接受。第一个层次为靶标分析，目标是定量分析一个靶蛋白的底物和/或产物；第

6、二个层次为代谢轮廓分析，采用针对性的分析技术，对特定代谢过程中的结构或性质相关的预设代谢物系列进行定量测定；第三个层次为代谢指纹/足印，定性并半定量分析细胞外/细胞内全部代谢物；第四个层次为代谢组学，定量分析一个生物系统全部代谢物，但目前还难以实现。代谢组学相对于其它组学而言还是一门较新的组学，不过己经显示了其在药物发现过程中的巨大潜力，它可以在药物发现过程的前期就能识别药物的毒性，避免了药物发现过程中的损耗。代谢组学研宄有希望成为新药发现与研发过程的一个必需部分。代谢组学作为一门新发展的技术，它是通过考察生物体系受刺激或扰动后(如将某个特定的基因变异或环境变化后)其代谢产物的

7、变化或其随时间的变化，来研允生物体系的代谢途径的一种技术。最初人们提出了代谢物组(metabolome)的概念，严格地说，代谢物组应该是指某一生物或细胞所有的代谢产物(metabolite)。在实际工作中，由于分析手段的局限性，更多的人倾向于把代谢物组局限于某一生物或细胞中所有的低分子量代谢产物。与棊因组学和蛋白质组学相对应，即代谢物组学是一门对某一生物或细胞所有低分子量代谢产物进行定性和定量分析，以监测活细胞中化学变化的科学。在人们逐步的研允过程中，提出了一些相关概念，如代谢物革巴目标分析