代谢物是生物体重要的物质。代谢研究,既要有传统的非靶向代谢组学的“全景模式”,从"航拍"的视角,对不同样品中的全部的代谢物进行广泛研究,也要有精准靶向代谢组学的“特写模式”,从“微观”层面,对不同样品中具有重要研究意义的代谢物进行深度解读。本论文基于UHPLC-MS/MS技术分别建立了20种核苷和核苷酸以及40种氨基酸和衍生物的靶向代谢组学平台,并基于这两平台分别对三种不同癌细胞（乳腺癌细胞MDA-MB-231、结肠癌细胞SW480和非小细胞肺癌细胞A549的癌症代谢）以及正常乳腺上皮细胞MCF10A与乳腺癌细胞MDA-MB-231进行细胞靶向代谢组学研究,找出其中代谢差异物以及异常代谢通路。同时,还研究了外周循环系统中内源性代谢物5-羟色胺在酮色林治疗高血压疾病中的可能作用机制。本论文旨在为疾病代谢途径研究、疾病发病机制研究、代谢物功能研究以及药物作用机制研究等提供新平台和新思路。本论文共分为七个部分,其中第一部分为绪论,第七部分为总结与展望。其它五个部分如下:第二部分:基于石墨烯技术的细胞内20种内源性核苷及核苷酸的精准靶标代谢组学平台构建目的核苷及核苷酸在蛋白、糖原、核酸合成、环核苷酸代谢和能量转移过程中起着极其重要的作用。本研究基于UHPLC-MS/MS平台技术,并利用石墨烯色谱柱的特殊分离机制以及耐强碱性的特点,建立适用于20种核苷及核苷酸的精准靶向代谢组学分析平台。方法首先,本研究优化了质谱参数及液相条件（色谱柱、流动相组成、pH等）并建立LC-MS/MS方法;其次,系统考察了细胞收集方式及前处理方法;再次,对该靶向代谢组学平台进行性能评价;最后,利用该平台对HCC1806细胞进行代谢物研究。结果石墨烯色谱柱具有特殊的保留机制,适用于核苷及核苷酸的保留与分离;含有二乙胺和醋酸铵缓冲盐的强碱性流动相不仅能有效降低待测物与流路中不锈钢管路等之间的吸附问题,改善峰形,还能提高质谱信号;该平台的性能经过全面评价,具有准确、可靠且灵敏度高（LOQ,0.6⁶.0 nmol/L）等优点;该平台被用于HCC1806细胞中代谢物浓度研究,其中18种目标待测物均能被准确测定。结论该平台具有诸多优势,可用于后期不同癌细胞中的核苷及核苷酸的靶向代谢组学研究。第三部分:基于精准靶向细胞代谢组学的癌细胞中核苷及核苷酸代谢研究目的癌症是一种多因素参与机体活动并造成各系统功能平衡混乱的复杂疾病,癌细胞对其代谢通路进行重新编程,使其能够存活、生长和增殖。利用精准靶向代谢组学技术研究不同癌细胞的代谢情况成为当务之急。方法本研究基于已建立的精准靶向代谢组学平台,对乳腺癌细胞MDA-MB-231、结肠癌细胞SW480以及非小细胞肺癌细胞A549三种不同细胞进行核苷及核苷酸的代谢组学研究。结果单因素分析及PCA模型中,MDA-MB-231与SW480和A549存在差异性代谢,区分趋势十分明显,而SW480与A549代谢比较接近;OPLS-DA模型中,SW480和MDA-MB-231能明显被区分,结合单因素分析,找到12种差异代谢物（VIP>1,倍数>2,p<0.01）,包括:CMP、CTP、Uridine、UMP、UDP、UTP、Adenosine、ADP、GMP、GDP、cAMP和IMP;代谢通路研究发现,MDA-MB-231的三磷酸核苷的量明显低于SW480中的量,而其上游代谢物却呈相反趋势,且倍数相差较大。结论与SW480和A549细胞相比,MDA-MB-231的核苷及核苷酸存在明显不同的代谢特征,这些代谢特征有助于从分子层面上进一步阐述癌症代谢机制。第四部分:基于HILIC技术的细胞内40种内源性氨基酸及衍生物的靶向代谢组学平台构建目的氨基酸是生物体不可缺少的营养物质,参与糖酵解、三羧酸循环等重要的生理过程。本研究基于UHPLC-MS/MS技术,利用HILIC分离机制,建立一个涵盖40种必须氨基酸、非必需氨基酸以及氨基酸衍生物的靶向代谢组学平台。方法首先,本研究优化了质谱参数及液相条件（色谱柱、流动相组成、pH等）并建立LC-MS/MS方法;其次,对细胞样品前处理方法进行考察;最后,对该靶向代谢组学平台进行性能评价。结果最低检出限和定量限范围分别为0.2³.0 ng/mL和0.6¹0.0 ng/mL,所有化合物的r值均大于0.99;批内、批间精密度（RSD%）分别为1.65⁸.97%和3.02⁹.94%,准确度（RE%）分别为-14.18¹5.13%和-13.13¹5.17%,保留时间稳定性批内、批间分别低于0.18%和0.54%;样品与处理后基质的基质效应80.0%¹14%,处理后基质与纯溶液中的基质效应为80.2%¹19%;大部分化合物的样品回收率在89.6%¹14%范围内;提取后的上清液在4℃条件下,放置72小时后稳定。结论该靶向代谢组学平台具有灵敏度高、准确度、通量大等优点,可用于后期基于细胞的癌症代谢途径、代谢物功能研究、潜在标志物验证、疾病进展预测、发病机制研究以及药物作用机制等研究。第五部分:基于精准靶向代谢组学的乳腺癌细胞中氨基酸及衍生物研究目的乳腺癌是一种常见的女性恶性癌症,基于靶向代谢组学技术对细胞中氨基酸及衍生物进行研究有助于从分子层面上揭示乳腺癌潜在的代谢机制。方法本研究基于已建立的精准靶向代谢组学平台,对乳腺上皮细胞MCF10A及乳腺癌细胞HCC1806进行氨基酸及衍生物的代谢组学研究。结果在多维PCA模型中,正常乳腺上皮细胞MCF 10A和乳腺癌细胞HCC 1806存在差异性代谢,其区分趋势十分明显;在OPLS模型中,MCF 10A和HCC 1806两组细胞能够完全区分,结合OPLS中的VIP值（VIP>1.0）、单因素分析的t检验（p<0.001）以及倍数计算结果,筛选出24个极具显著性差异且浓度比值（HCC1806/MCF10A）大于1.50倍（或小于0.67倍）的代谢物;其中浓度比值高于2.50倍（或小于0.4倍）的代谢物有7个,包括:N-乙酰基-L-蛋氨酸、L-半胱氨酸、甘氨酰-甘氨酸、L-脯氨酸、L-瓜氨酸、谷胱甘肽、N-乙酰-L-丝氨酸。结论MCF 10A和HCC 1806细胞中氨基酸及衍生物具有明显不同的代谢特征,这些特征有助于进一步的揭示乳腺癌的代谢机制。第六部分:外周循环系统中5-羟色胺能系统在高血压中的机制研究目的高血压是最常见的慢性疾病,也是心脑血管最主要的危险因素之一,影响现代人的生活质量和健康。本章节通过外周循环系统中5-羟色胺浓度变化来研究酮色林在治疗高血压过程中的可能作用机理。方法首先,本研究对全血中5-羟色胺的LC-MS/MS方法进行方法学研究,其次,对血浆样品收集与制备过程进行优化,最后,通过正常组、治疗组及模型组大鼠血浆及血清中的5-羟色胺浓度研究探讨酮色林（Ketanserin）治疗高血压时的可能作用机制。结果结果发现,该LC-MS/MS具有灵敏度高、通量大等优点;血浆样品收集过程中,10 mmol/L的EDTA-K₂作为抗凝剂时,血浆中5-羟色胺浓度最低;血浆、血清及全血中5-羟色胺浓度不一,根据研究需要可选择不同类型血样;酮色林用于治疗高血压时,外周循环系统血浆中的5-羟色胺浓度逐渐下降,而血清中的5-羟色胺总量却逐渐升高。结论酮色林用于治疗高血压时,抑制外周血管及血小板上的5-羟色胺受体,使外周血管阻力下降,血压下降,血小板聚集减少,外周循环系统中5-羟色胺浓度恢复正常。