基于代谢组学MDMA吸毒及吸毒时间推断研究

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目的:比较MDMA在单次、成瘾和成瘾后复吸大鼠体内代谢物组的差异,对基于代谢物组数据的MDMA吸毒及吸毒时间推断方法进行探索性研究。方法:1.单次给药组雄性SD大鼠(体重在200±20g)24只,随机分为低、中、高剂量组和空白对照组,适应性喂养后分别经腹腔注射给予5mg/kg,10mg/kg,20mg/kg的MDMA,空白对照组给与同等体积的生理盐水,于给药后1h,12h,5d,10d,15d经内眦静脉取血0.5m L。2.成瘾给药组雄性SD大鼠(体重在200±20g)24只,随机分为成瘾组和空白对照组,适应性喂养后构建急性成瘾模型,期间腹腔注射MDMA,给药剂量为5-17mg/kg,每日递增2mg/kg,空白对照组给与同等体积的生理盐水,连续给药7天。成瘾期间观察大鼠行为变化,并记录体重。给药后第8天,再随机分为低、中、高剂量组,分别腹腔注射5mg/kg,10mg/kg,20mg/kg MDMA,空白对照组给与同等体积的生理盐水。给药后1小时,12小时经内眦静脉取血0.5m L。3.成瘾后复吸给药组成瘾大鼠给药组戒断7天,构建成瘾后复吸模型。于第8天开始分别腹腔注射5mg/kg,10mg/kg,20mg/kg的MDMA,,空白对照组给与同等体积的生理盐水。分别于给药后1h,12h,5d,10d,15d经内眦静脉取血0.5m L。所有样本经超高液相色谱串联飞行时间质谱技术检测血清代谢谱,所得数据运用统计软件Mass Profiler Professional进行主成分分析(PCA)、聚类分析等筛选出不同模型腹腔注射MDMA大鼠血清中潜在的差异代谢物;运用Metabo Analyst5.0进行代谢通路分析,分析不同条件下差异代谢物的代谢通路分析结果进行吸毒定性。对差异代谢物运用SIMCA14.0进行偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA),运用SPSS统计学软件进行线性判别分析(LDA),判断其与吸毒时间是否相关,并尝试建立吸毒时间推断判别函数。结果:1.单次吸毒后吸毒定性和吸毒时间推断:大鼠单次给药后,不同剂量组与空白对照组相比具有的差异代谢物共37种,其中代谢水平上调的有黄油酸、富马酸十八酯、精氨酸-脯氨酸、精氨酸-苏氨酸、熊去氧胆酸甘氨酸结合物、副黄嘌呤、鞘氨醇、植物鞘氨醇、油酸戊酯、油酸甘油酯、7b-羟基-3-氧代-5b-胆酸、7a-羟基-3-氧代-4-胆酸、3-Oxo-4,6-胆二烯酸、7α,24(S)-二羟基胆固醇、顺式对香豆酸、二十碳五烯酸乙酯、硫-呋喃蜂斗菜二酯、4-二烯-1-羧酸酯、3-Oxo-4,6-胆二烯酸、黄油酸、全反式庚二烯二磷酸酯、全反式戊基二磷酸酯、反式-4-羟基环己烷羧酸酯;代谢水平下调的有3-羟基十四烷二酸、硫酸甘油酯丁酸庚酯、(R)-10-羟基硬脂酸、β-羟基精氨酸、色氨酸、精氨酸、脯氨酸、神经节苷脂、熊去氧胆酸1,3,7,12-四羟基胆酸、二十碳三烯酸、硫酸甘油酯、乙酰基蓖麻油酸甲酯、顺-9,10-环氧硬脂酸、三丁酸甘油酯、二氢(神经)鞘氨醇。这些差异性代谢物可以用于对正常大鼠吸毒定性的研究。区分给药剂量的差异代谢物:低剂量组特有差异代谢物为6种,分别是黄油酸、3-羟基十四烷二酸、硫酸甘油酯丁酸庚酯、(R)-10-羟基硬脂酸、4-二烯-1-羧酸酯、精氨酸-脯氨酸;中剂量组有13种,分别为7b-羟基-3-氧代-5b-胆酸、7a-羟基-3-氧代-4-胆酸、熊去氧胆酸、3,7,12-四羟基胆酸、3-Oxo-4,6-胆二烯酸、7α,24(S)-二羟基胆固醇、二十碳三烯酸、顺式对香豆酸、二十碳五烯酸乙酯、硫酸甘油酯、乙酰基蓖麻油酸甲酯、顺-9,10-环氧硬脂酸、三丁酸甘油酯;高剂量组有6种,分别为二氢(神经)鞘氨醇、油酸戊酯、全反式庚二烯二磷酸酯、全反式庚二烯二磷酸酯、全反式戊基二磷酸酯、反式-4-羟基环己烷羧酸酯。选择3个给药组具有的差异化合物分别依据其在三组样本中的峰面积与吸毒时间建立PLS模型来推断吸毒时间;使用SPSS软件中的组内协方差矩阵进行LDA来判断吸毒时间。PLS模型可以将同一组别的物质能够很好地聚合,不同组别的物质可以很好地区分模型预测的准确率为94.44%;LDA模型对于各组进行分类和预测,LDA模型可以正确的对96.7%个原始组进行分类,并对分析中的个案可以进行交叉验证。两种吸毒时间推断方法都具有较高的准确性,可以较为准确推断吸毒时间。2.成瘾吸毒定性及吸毒时间推断:成瘾大鼠给药后,不同剂量组与空白对照组相比具有的差异代谢物共32种,其中代谢水平上调的有甘油烟酸甲酯、亚麻酸、甘油1-磷酸酯、油酸甘油酯、β-D-葡萄糖基邻氨基苯甲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、睾酮苯丙酸酯、16-脱氢孕烯醇酮醋酸酯、乙酰柠檬酸三丁酯、大豆酚内酯、二十二碳六烯酸乙酯、副黄嘌呤、尿酸、1,3,7-三甲基尿酸、尿酸甘油烟酸甲酯。代谢水平下调的有神经节苷脂、蛋氨酸、色氨酸、精氨酸、脯氨酸、酪氨酸、N(Alpha)-T-丁氧羰基-L-亮氨酸、N-羟基-L-苯丙氨酸、组氨酸-甘氨酸、γ-谷氨酰-缬氨酸、硫叶胆酰甘氨酸、N-(1-脱氧-1-果糖基)亮氨酸、N-(1-脱氧-1-果糖基)色氨酸、N-(1-脱氧-1-果糖基)苯丙氨酸、N-(1-脱氧-1-果糖基)酪氨酸、N-甘氨酰-L-谷氨酰-L-蛋氨酸。区分给药剂量的差异代谢物:低剂量组特有的差异代谢物有11种,分别为甘油1-磷酸酯、β-D-葡萄糖基邻氨基苯甲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、睾酮苯丙酸酯、16-脱氢孕烯醇酮醋酸酯、乙酰柠檬酸三丁酯、大豆酚内酯二十二碳六烯酸乙酯、N(Alpha)-T-丁氧羰基-L-亮氨酸、N-羟基-L-苯丙氨酸、组氨酸-甘氨酸;中剂量组有3种,分别为甘油烟酸甲酯、乙酰柠檬酸三丁酯、硫叶胆酰甘氨酸;高剂量组有11种,分别为N-(1-脱氧-1-果糖基)亮氨酸、N-(1-脱氧-1-果糖基)色氨酸、N-(1-脱氧-1-果糖基)苯丙氨酸、γ-谷氨酰-缬氨酸、N-(1-脱氧-1-果糖基)酪氨酸、硫叶胆酰甘氨酸、N-甘氨酰-L-谷氨酰-L-蛋氨酸、N2-果糖基精氨酸副黄嘌呤、1,3,7-三甲基尿酸、尿酸甘油烟酸甲酯、乙酰柠檬酸三丁酯。选择3个给药组具有的差异化合物,使用SPSS软件中的组内协方差矩阵进行LDA来判断吸毒时间。LDA模型对于各组进行分类和预测,LDA模型可以正确的对86.7%个原始组进行分类,并对分析中的个案可以进行交叉验证。LDA模型推断吸毒时间具有较高的准确性,可以较为准确推断吸毒时间。3.成瘾后复吸吸毒定性及吸毒时间推断:成瘾后复吸大鼠给药后,不同剂量组与空白对照组相比具有的差异代谢物共19种,其中代谢水平上调的有硬质酰胺、肌酸、别嘌呤醇、脱氧皮醇、嘌呤醇、胞嘧啶、胸腺嘧啶、副黄嘌呤、油酸甘油酯、油酸酰胺、硬脂酸甘油酯、烟酸甲酯、蟾酥碱O-葡萄糖苷、腺嘌呤、尿素;代谢水平下调的有亮氨酸、色氨酸、神经节苷脂、D-泛酸。区分给药剂量的差异代谢物:低剂量组特有的差异代谢物有5种,分别为亮氨酸、硬质酰胺、肌酸、别嘌呤醇、脱氧皮醇;中剂量组有5种胞嘧啶、硬脂酰胺、硬脂酸甘油酯、烟酸甲酯、蟾酥碱O-葡萄糖苷;高剂量组有4种分别为D-泛酸、腺嘌呤、色氨酸、尿素。根据低中高不同剂量组各有的差异代谢物可以判断MDMA的吸毒剂量。选择3个给药组具有的差异化合物,使用SPSS软件中的组内协方差矩阵进行LDA来判断吸毒时间。LDA模型对于各组进行分类和预测,LDA模型可以正确的对79.4%个原始组进行分类,并对分析中的个案可以进行交叉验证。LDA模型推断吸毒时间具有较高的准确性,可以较为准确推断吸毒时间。4.代谢通路分析:单次给药组代谢通路主要集中在甘油磷脂代谢、精氨酸和脯氨酸新陈代谢、初级胆汁酸合成途径、嘌呤代谢、糖基磷脂酰肌醇锚定生物合成、磷酸戊糖途径、泛酸和辅酶a的生物合成。成瘾后给药组代谢通路主要集中在咖啡因代谢、不饱和脂肪酸的生物合成、氨基酸代谢、甘油磷脂代谢。成瘾后复吸组代谢通路主要集中在在咖啡因代谢、嘌呤代谢,β丙氨酸代谢、甘油磷酯代谢、糖基磷脂酰肌醇锚定生物合成、磷酸戊糖途径、泛酸和辅酶a的生物合成。结论:本研究建立了基于高分辨质谱代谢组学技术筛选与MDMA吸毒及吸毒时间相关的内源性生物标志物方法,通过及其学习方法初步探索了吸毒时间的推断方法,并对基于代谢组学特征的MDMA吸毒成瘾及成瘾后复吸的毒理学机制进行了研究,研究结果可以为疑似MDMA吸毒案件中吸毒定性及吸毒时间推断提供科学依据。
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