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本论文围绕基于NMR的代谢组学研究中的一些问题，开展了代谢组NMR分析方法的完善和优化、迷迭香代谢物组成及其变化的一些规律、没食子酸对啮齿动物代谢组的影响等三个方面的研究。结果表明，基于NMR的代谢组分析是研究复杂生物体系的重要手段，该分析技术在植物产品的分子组成、质量控制和生物学效应等研究中具有一定的应用潜力。
虽然基于NMR的代谢组学实验方法日趋成熟，但NMR数据质量的提高及信息量的有效提取仍是代谢组学进一步发展的基础和迫切需求。对于尿液代谢组NMR分析而言，如何减小pH值和离子强度引起的质子化学位移偏移是提高数据质量和挖掘代谢信息过程中的一个亟待解决的问题。为了充分理解其本质并解决上述问题，本论文分析了110个由9种尿液代谢物组成的混合物溶液，发现pH值升高引起代谢物信号的化学位移降低而盐浓度增大引起其化学位移升高，这些现象均源于代谢物结构中可电离基团的电离平衡发生了改变；在此基础之上，使用10个人尿液样品对缓冲溶液条件进行了优化，结果发现K2HPO4/NaH2PO4缓冲溶液(1.5 M，pH7.4)是一种更好的尿液缓冲体系，缓冲溶液和尿液体积比1:10是一种较好的配制方法，它不仅能够有效控制pH值(7.10-7.45)和化学位移偏移(0.002 ppm)，而且能够使样品的最小稀释而较高信噪比。另外，高效的水峰抑制是获得高质量NMR谱及正确解释代谢效应的前提条件。本论文以大鼠尿液为样品，使用多变量分析对ZGPR、Noesypr1D、Noesygppr1D、W5、RECUR和SEEN六种水峰抑制方法进行了评价，发现RECUR方法不仅水峰抑制效率高、基线平整、对水峰附近信号的影响较小而且易应用于二维化学位移相关谱实验，预示着该方法将会在体液代谢组NMR分析中具有一定的应用潜力。
迷迭香提取物被用作商业化天然抗氧化剂，其化学成分复杂且易受生长环境和采集后加工处理等因素的影响，然而这些因素的具体影响却不甚清楚。本论文应用HPLC-DAD-SPE-NMR-MS和多种二维NMR技术鉴定了迷迭香的18种初生代谢产物和29种次生代谢产物，并采用代谢组NMR分析方法研究了提取溶剂、采集季节和干燥方法对代谢物组成的影响规律。结果发现，提取溶剂是影响迷迭香提取物组成的主导因素，室温水、热水和50％甲醇三种强极性溶剂的提取物主要包含糖、氨基酸、有机羧酸和多酚酸类等物质，而氯仿/甲醇(v/v，3/1)能选择性地提取多酚二萜类代谢物；同时发现从二月份到八月份，迷迭香酸和奎宁酸的含量显著升高而蔗糖的含量降低，表明初生代谢物会影响次生代谢物的生物合成；不同干燥方法对迷迭香代谢物组成的影响主要源于干燥过程对细胞产生应激而引起酶活性的改变。这些研究结果拓宽了人们在迷迭香代谢物组成及其对提取方法、生长过程和应激依赖性方面的认识。
没食子酸是人类饮食摄取量较高的一种多酚酸类植物代谢物(人均每天10-40mg/Kg体重)，研究它的生物学效应是认识酚酸类物质与健康之间关系的重要出发点。本论文应用基于NMR的代谢组学方法研究了Wistar大鼠和昆明小鼠对单次没食子酸(溶解于二甲亚砜，DMSO)作用的代谢应答。在分析药物载体DMSO对大鼠血浆代谢特征的影响时，发现DMSO会引起大鼠的糖代谢过程发生变化，表明药物载体对动物代谢效应的影响不容忽视。其次，摄入没食子酸会引起大鼠血浆中葡萄糖、丙氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸的含量增加而乳酸的含量降低，导致大鼠尿液中柠檬酸、α-酮戊二酸、肌酐和马尿酸的含量降低，这与没食子酸的抗氧化活性和抗菌活性有关。在给药初期这种效应比较明显而在给药后一周该效应几乎消失，表明没食子酸影响动物的代谢效应具有可恢复性。但是，即使在较高剂量(5g/Kg体重)下，也未观测到没食子酸对小鼠血浆和尿液代谢组的影响，这可能是由于昆明小鼠比Wistar大鼠具有更强的耐药性。上述结果表明没食子酸对健康有一定的影响，但这种影响具有可恢复性。这是没食子酸影响动物整体内源性代谢的首次研究，将为进一步研究没食子酸的生理活性及作用机理提供基础性数据。