穩(wěn)定同位素在糖代謝調(diào)控中的應(yīng)用

在糖代謝調(diào)控中的應(yīng)用

糖代謝是能量代謝的核心組成部分（圖1），在生命過(guò)程中承擔(dān)著重要作用。糖代謝異常與許多重大疾�。ㄈ缣悄虿。�缺血性心、腦血管疾病和等）均有密切的聯(lián)系，采用穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需對(duì)糖代謝通路進(jìn)行相應(yīng)的同位素標(biāo)記，通過(guò)同位素示蹤劑進(jìn)行示蹤，能夠準(zhǔn)確把握疾病較終紊亂了糖代謝中的哪些代謝物，從而為疾病機(jī)制的研究及新藥的研發(fā)提供依據(jù)。

發(fā)現(xiàn)與野生型心臟祖細(xì)胞相比，糖尿病心臟祖細(xì)胞的磷酸戊糖途徑和甘油磷脂合成途徑均出現(xiàn)失調(diào)現(xiàn)象。為了闡明其潛在的生物學(xué)機(jī)制，分別從B6.BKS (D)-Leprdb/J(db/db)和C57BL/6J（野生型）小鼠中提取心臟祖細(xì)胞并培養(yǎng)，然后用13C6-葡萄糖孵育心臟祖細(xì)胞3和18 h，利用穩(wěn)定同位素進(jìn)行示蹤，對(duì)腺嘌呤、尿嘧啶及磷脂酰肌醇的同位素峰分布進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)代謝途徑中的通量進(jìn)行計(jì)算，較終確定糖尿病使磷酸戊糖途徑的通量減少，而使甘油磷脂合成途徑的通量增加，進(jìn)而紊亂機(jī)體的正常代謝。

借助穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)丙酮酸羧化酶（PC）在非小細(xì)胞肺**增殖過(guò)程中起著關(guān)鍵的作用。分別用13C6-葡萄糖/13C5、15N2-谷氨酰胺對(duì)shRNA沉默PC表達(dá)的細(xì)胞進(jìn)行孵育，通過(guò)檢測(cè)目標(biāo)代謝物的同位素峰，判斷缺失PC后目標(biāo)代謝物是否能夠得到補(bǔ)給。結(jié)果表明，缺失PC后，其他途徑無(wú)法對(duì)目標(biāo)代謝物進(jìn)行補(bǔ)給，較終證明PC在非小細(xì)胞肺**增殖過(guò)程中起著關(guān)鍵的作用。此外，也采用穩(wěn)定同位素輔助代謝組學(xué)的方法，利用13C6-葡萄糖進(jìn)行示蹤，并借助NMR及MS分析方法檢測(cè)目標(biāo)代謝產(chǎn)物的同位素峰，透過(guò)整個(gè)糖代謝途徑來(lái)追蹤13C原子的來(lái)龍去脈，為非小細(xì)胞肺**的臨床研究提供依據(jù)。

發(fā)現(xiàn)在葡萄糖缺乏的情況下，急性髓細(xì)胞白血�。�AML）細(xì)胞具有**的果糖代謝能力。分別用13C6-葡萄糖/13C6-果糖對(duì)AML細(xì)胞進(jìn)行孵育，采用氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜對(duì)目標(biāo)代謝物的同位素峰分布進(jìn)行分析。結(jié)果表明，果糖是人體血液系統(tǒng)中的**大血糖，它的細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)由SLC2A5基因編碼的GLUT5蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)子介導(dǎo)，使用RNA沉默技術(shù)干擾AML細(xì)胞的SLC2A5基因表達(dá)，可**降低細(xì)胞對(duì)果糖的攝取以及果糖誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖。研究結(jié)果暗示負(fù)責(zé)果糖轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)子GLUT5將成為急性髓細(xì)胞白血病的一個(gè)新的靶點(diǎn)，有望與目前常用的g化療聯(lián)合使用，地改善**癥患者的效果。

在糖代謝研究中，研究者往往會(huì)選擇對(duì)糖酵解及TCA循環(huán)的前體物質(zhì)葡萄糖進(jìn)行同位素標(biāo)記（如13C-葡萄糖、2H-葡萄糖），必要時(shí)會(huì)對(duì)果糖及谷氨酰胺進(jìn)行標(biāo)記（如13C-果糖，13C-、15N-谷氨酰胺），對(duì)其下游含同位素標(biāo)記的中間代謝產(chǎn)物進(jìn)行定量分析，通過(guò)各代謝物的同位素峰分布情況對(duì)糖代謝通路進(jìn)行分析，借助穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)為靶向研究糖代謝中某一特定途徑提供依據(jù)，從而對(duì)了解生物體的新陳代謝起到了關(guān)鍵性作用。