目的:应用代谢组学技术探索深静脉血栓形成(deep venous thrombosis,DVT)大鼠和人体内的内源性小分子代谢产物变化规律,筛选可用于DVT临床早期诊断和法医学鉴定的生物标志物。通过生物信息学手段分别寻找大鼠和人体内与DVT密切相关的代谢通路。方法:第一部分,建立DVT完全结扎大鼠模型,分为模型组、假手术组和对照组(n=10),模型组大鼠结扎并夹闭下腔静脉15min以形成血栓,假手术组开腹后不结扎不夹闭,对照组不做处理。实验动物采用HE染色和Masson染色对模型进行验证。模型组和假手术组大鼠在造模后48h于代谢笼中收集24h尿液,尿液收集结束即解剖取心血,离心收集血清,核磁共振(NMR)检测血清和尿液中的代谢产物。核磁谱图采用MestReNova 9.0软件进行预处理并归一化,导入至SIMCA-P 14.1软件进行多维统计分析,通过OPLS-DA模型中的VIP值结合t检验,筛选大鼠体液中的特征代谢物。通过生物功能分析,寻找血栓形成后大鼠体内发生紊乱的代谢通路。第二部分,收集确诊的DVT患者和性别年龄匹配的正常对照人群各85例,晨起空腹采血并离心收集血清,分别通过核磁共振(NMR)和液相色谱-质谱联用法(LC-MS)进行代谢组学检测。原始谱图分别采用MestReNova 9.0软件和Compound Discoverer 2.0软件进行预处理并归一化,导入至SIMCA-P 14.1软件进行多维统计分析,通过OPLS-DA模型中的VIP值结合t检验,筛选DVT患者血清中的特征代谢物。通过代谢物的生物功能分析,寻找DVT患者体内受影响的代谢通路,与大鼠代谢数据的比较,寻找人体内与遗传背景有关的代谢物和代谢通路。结果:第一部分,实验成功建立DVT大鼠完全结扎模型,HE染色和Masson染色显示模型组大鼠血栓呈紫红色,形成稳定,充满管腔;假手术组和对照组大鼠没有血栓形成,证明模型建立成功。模型组、假手术组和对照组大鼠血清和尿液中的代谢轮廓均呈现显著性差异,从模型组大鼠血清和尿液中筛选出各11个差异代谢物,受影响的代谢通路主要有缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成,丁酸代谢,丙酮酸代谢,糖酵解或糖原异生,酮体的合成和降解,乙醛酸和二羧酸代谢,半乳糖代谢,精氨酸和脯氨酸代谢,三羧酸循环,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢。通过ROC曲线分析得到血清中由丙氨酸、乙酰乙酸、葡萄糖、O-乙酰糖蛋白、甲醇和N-乙酰糖蛋白组成的标志物组;尿液中由亮氨酸、谷氨酰胺、肌酸、肌酐、蔗糖、3-羟基丁酸、乳酸、丙酮、α-酮戊二酸、柠檬酸和马尿酸组成的标志物组。2.第二部分,实验通过~1H NMR和LC-MS技术研究发现DVT患者和健康对照人群血清中代谢轮廓存在明显差异,从代谢谱中共筛选出DVT患者血清中65个差异代谢物,其中~1H NMR方法找出20个差异代谢物,LC-MS方法找出47个差异代谢物,谷氨酰胺和肌酸是两种分析方法均检测到的生物标志物。涉及的代谢通路主要有:酮体的合成与降解,丙酮酸代谢,谷氨酰胺和谷氨酸代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,苯丙氨酸代谢,丁酸代谢,糖酵解和糖异生作用,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成,精氨酸和脯氨酸代谢,氨酰tRNA生物合成,丙酸代谢,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解等。通过ROC曲线分析得到42个AUC值大于0.7的代谢物,这42个代谢物组成的代谢物组有望成为深静脉血栓形成诊断的生物标志物。结论:本实验从代谢组学的角度研究DVT大鼠和患者体液中的特征代谢物谱,分别从DVT大鼠血清、尿液和DVT患者血清中各找到一组有望用于疾病诊断的差异代谢物,并发现深静脉血栓形成机体内所发生的一系列代谢变化,包括糖酵解、氨基酸代谢、三羧酸循环、脂肪的分解等能量代谢途径。研究结果可为深静脉血栓形成的诊断、法医学鉴定和发病机制的深入研究提供科学依据。