同位素示蹤在和核酸代謝代謝調控中的應用

在代謝調控中的應用

是由內分泌腺或內分泌細胞分泌的生物活性物質，在體內作為信使傳遞信息，對機體生理過程起調節(jié)作用的一類化學物質。近年來，穩(wěn)定同位素自然豐度比在代謝研究中應用，通過計算同位素比值，研究如何調節(jié)細胞的代謝活動來影響人體的生理活動。

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。血清瘦素是一種調量代謝和食物攝入的，與胰島素抵抗和代謝綜合征有關。他們收集了399個成年人的頭發(fā)（其中男、女人數分別為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，同時用放射分析法測定血清瘦素水平。研究結果表明，頭發(fā)中氮穩(wěn)定同位素比值與血清瘦素水平呈正相關，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等通過頸靜脈注入穩(wěn)定同位素，借助同位素測量內源性葡萄糖的產量和胰島素的敏感性，該為研究和營養(yǎng)素對葡萄糖代謝的中樞效應提供了新的研究方法。

在核酸代謝調控中的應用

核酸可分為脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），在的復制和合成中起著儲存和傳遞遺傳信息的作用。核酸不是基本的遺傳物質，而且在的生物合成上也占據重要位置，因而在生長、遺傳、變異等一系列重大生命現象中起決定性作用。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）得到了應用[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)學和生物的研究應用。  

其他

近年來，穩(wěn)定同位素示蹤在遞質及生長因子等其他內源性物質的代謝調控中也得到了應用。在中樞系統(tǒng)中，遞質是擔當“信使”的某些化學物質。Welford等[50]給大鼠13C/15N-色氨酸，借助穩(wěn)定同位素示蹤監(jiān)測大鼠體內5-羥色胺的合成，從而闡明肺損傷后肺中5-羥色胺升高的機制。生長因子是一類與的、高親和的細胞膜受體結合，調節(jié)微生物正常生長代謝所的多肽類物質。Owino等[51]指出“原子能機構”支持使用穩(wěn)定同位素評估和解決營養(yǎng)不良的問題，借助穩(wěn)定同位素示蹤研究體內A的生物轉化及生物利用度以及鐵、鋅和的吸收和保留等，從而揭示生物體內的轉化規(guī)律。

結語與展望

穩(wěn)定同位素示蹤已應用于糖、脂、氨基酸及等代謝調控的研究中，但目前大部分研究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絡而言是遠遠不夠的?，F已有研究者開始將穩(wěn)定同位素示蹤與代謝組學相結合，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物的同位素峰分布，研究生物體內產物在機體內的生物合成路徑，該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，采用不同元素對不同化合物進行同時標記，有望實現對生物體內代謝物進行定量分析，尋找代謝物與生理病理變化的對應關系，以探索形成的機制，尋求預防和的途徑。

如果把代謝組學比喻為“停車場”，那么代謝流相當于是“公路”，而穩(wěn)定同位素則像是公路上每輛車的“車牌”。通過“車牌”來追蹤每輛車在抵達“停車場”前在“公路”上行駛的具體路徑，并借助“車牌”對每輛車的流量進行計算，從而掌握龐大又復雜的“交通網絡”。目前，穩(wěn)定同位素示蹤用于代謝流的研究已成為當下的熱點。代謝流分析針對某些的通路，借助穩(wěn)定同位素示蹤，通過計算通路中各個途徑的通量來闡明代謝物是如何形成的，這樣的信息能夠解釋許多生物系統(tǒng)中與功能相關的生物學問題，可將代謝通路的研究到更高的水平和層次。

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