一种基于核磁共振的尿液代谢组学检测疲劳的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测试方法，具体地，涉及一种基于核磁共振的尿液代谢组学检测 疲劳的方法。
【背景技术】
[0002] 传统的运动疲劳实验研究一般通过测量和比较运动前、后一个或一组指标的变化 来评估机体状态。按照一些预设的假说，研究者事先选择观察指标，进行实验观察这些指标 的变化，通过对实验数据进行统计和分析，进而否定或肯定事先预设的假说。，这种研究模 式已经成为经典的范式，在一定程度上推动科学的进步，但它的缺点非常明显，比如，对于 我们尚不知道的物质或者还不了解的作用通路，我们不知道应该选择哪些指标来验证。更 重要的是，由于生物体是一个动态的、多因素综合调控的复杂体系，不同组分之间可能相互 拮抗、相互诱导，同时，有机体具有代偿作用，通过观察个别指标来判断生物体状态或外加 因素的影响程度，所得结果往往不够全面，甚至可能存在错谬之处。
[0003] 基于核磁共振的代谢组学研究方法采用完全不同的思路，借以核磁共振仪对所采 集样本（尿液，无创伤）进行"全景式"扫描所有的基因、蛋白质、代谢物等，对所获得的高 通量生物信息进行分析。此研究方法与经典的范式相比可以不预先设定将要检测的具体指 标，而且可以帮助我们探索未知的物质或者未了解的代谢通路，为运动人体科学的发展提 供强大动力。关于代谢组：代谢组是基因组、转录组和蛋白组"终端产物"，代谢物包含了反 应生物体系表型的直接的、全面的"生物标记物"(biomarker)信息，不仅可以反映细胞所处 的环境、营养状态和其他外界因素（如药物、环境污染物的影响），而且能反映运动的影响。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于核磁共振的尿液代谢组学 检测疲劳的方法。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0006] 本发明涉及一种基于核磁共振的尿液代谢组学检测疲劳的方法，所述方法包括如 下步骤：
[0007] 步骤一，对检测的机体进行运动干预；
[0008] 步骤二，缓释时间后样本采集；
[0009] 步骤三，对采集到的样本进行处理后，用核磁共振仪对所述样本进行全面扫描，获 得核磁共振图谱；
[0010] 步骤四，采用PCA、PLS-DA和OPLS-DA分散得分图分析差异性代谢物质；
[0011] 步骤五，通过代谢组学方法对所述分图分析差异性代谢物质进行分析，得分图分 析差异性代谢物质在机体代谢的通路；
[0012] 步骤六，通过N-氧化三甲胺在样本中含量的上升或下降，可判断是否出现疲劳。
[0013] 优选地，步骤一中，所述干预具体为以无氧酵解为主要供能方式的力竭运动。
[0014] 优选地，步骤二中，所述缓释时间为30分钟。
[0015] 优选地，步骤二中，所述样本为尿液。
[0016] 优选地，步骤三中，所述核磁共振仪为600MHzbrokerAvanceIIIHD型号的核磁 共振仪。
[0017] 优选地，所述PCA、PLS-DA、OPLS-DA分别指主成分分析（PCA)，最小二乘法-判别 式分析（PLS-DA)和正交最小二乘法-判别式分析（OPLS-DA)。PCA和PLS-DA得分图用第 一和第二主成分来展示，OPLS-DA得分图用第一预测主成分和一个正交成分来展示。
[0018] 优选地，所述代谢组学方法对所述分图分析差异性代谢物质进行分析的步骤为： 1) 一维IHNMR谱在进行傅里叶变换前乘上0. 3Hz展宽的的窗函数，2)傅里叶变换，3)手 动调相，4)基线校正，5)参考TSP(S〇.〇〇)定标，6)仔细地进行峰对齐操作，7)对尿液的 IHNMR谱均以0. 003ppm宽度将S9. 50-0. 50区域划分为3000个积分区段。以上操作均 在软件MestReNovaV8.I. 4(mestrelabresearchS.L.)中进行。8)在所有谱图积分数 据中去掉S5. 20-4. 70水峰所在的积分位置和S6. 00-5. 20尿素的宽峰信号。9)对剩 余的积分数据进行归一化处理来消除样品之间的浓度差异。10)归一化处理后的数据输 入SIMCA-P+12. 0(Umetrics,UmeA,Sweden)软件包中进行中心化标度化处理，11)进行 主成分分析（PCA)，最小二乘法-判别式分析（PLS-DA)和正交最小二乘法-判别式分析 (OPLS-DA)〇
[0019] 优选地，步骤五中，所述N-氧化三甲胺（TMAO)在样本中含量为：无疲劳的运动， TMO的浓度都是无变化和下降，当出现疲劳时，尿中TMO浓度较运动前上升。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0021] (1)本发明方法通过核磁共振仪全景扫描样本，可获取已知或未知代谢物质；
[0022] (2)本发明方法采集样本为尿液，实现了零创伤；
[0023] (3)本发明方法改变经典的范式研究，无需做实验假设；
[0024] (4)本发明方法通过分析检测所得代谢物质，可全面、系统的反映机体生理状态， 补充经典范式研究的片面性；
[0025] (5)本发明方法步骤简单，准确度高，重复性好。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0027] 实施例1
[0028] 本实施例涉及及一种基于核磁共振的尿液代谢组学检测疲劳的方法，所述方法包 括如下步骤：
[0029] 步骤一，对检测的机体进行运动干预（无氧酵解为主要供能方式的力竭运动）；
[0030] 步骤二，缓释30分钟后样本采集；
[0031] 步骤三，对采集到的样本进行处理后，用核磁共振仪（600MHzbrokerAvanceIII HD)对所述样本进行全面扫描，获得核磁共振图谱；
[0032] 步骤四，采用PCA、PLS-DA和OPLS-DA分散得分图分析差异性代谢物质；
[0033] 步骤五，通过代谢组学方法对所述分图分析差异性代谢物质进行分析，得分图分 析差异性代谢物质在机体代谢的通路；
[0034] 步骤六，通过N-氧化三甲胺在样本中含量的上升或下降，可判断是否出现疲劳。
[0035] 本实施例中所述PCA、PLS-DA、OPLS-DA分别指主成分分析（PCA)，最小二乘法-判 别式分析（PLS-DA)和正交最小二乘法-判别式分析（OPLS-DA)。PCA和PLS-DA得分图用 第一和第二主成分来展示，OPLS-DA得分图用第一预测主成分和一个正交成分来展示。
[0036] 本实施例中所述代谢组学方法对所述分图分析差异性代谢物质进行分析的具体 步骤为：1) 一维IH NMR谱在进行傅里叶变换前乘上0. 3Hz展宽的的窗函数，2)傅里叶变 换，3)手动调相，4)基线校正，5)参考TSP (S0. 〇〇)定标，6)仔细地进行峰对齐操作，7)对 尿液的IHNMR谱均以0. 003ppm宽度将S 9. 50-0. 50区域划分为3000个积分区段。以上 操作均在软件MestReNova V8. 1.4 (mestrelab research S.L.)中进行。8)在所有谱图积 分数据中去掉S 5. 20-4. 70水峰所在的积分位置和S 6. 00-5. 20尿素的宽峰信号。9)对 剩余的积分数据进行归一化处理来消除样品之间的浓度差异。10)归一化处理后的数据 输入SIMCA_P+12.0(Umetrics，UmeA, Sweden)软件包中进行中心化标度化处理，11)进行 主成分分析（PCA)，最小二乘法-判别式分析（PLS-DA)和正交最小二乘法-判别式分析 (OPLS-DA)〇
[0037] 结果判断：本实施例以N-氧化三甲胺（TMAO)在样本中含量为判断标准为以下两 种结果：
[0038] (1)无疲劳的运动，TMO的浓度都是无变化和下降，
[0039] (2)当出现疲劳时，尿中TMO浓度较运动前上升。
[0040] 综上所述：本实施例方法通过核磁共振仪全景扫描样本，可获取已知或未知代谢 物质；采集样本为尿液，实现了零创伤；改变经典的范式研究，无需做实验假设；通过分析 检测所得代谢物质，可全面、系统的反映机体生理状态，补充经典范式研究的片面性；方法 步骤简单，准确度高，重复性好。
[0041] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影 响本发明的实质内容。
【主权项】
1. 一种基于核磁共振的尿液代谢组学检测疲劳的方法，其特征在于，所述方法包括如 下步骤： 步骤一，对检测的机体进行运动干预； 步骤二，缓释时间后样本采集； 步骤三，对采集到的样本进行处理后，用核磁共振仪对所述样本进行全面扫描，获得核 磁共振图谱； 步骤四，采用PCA、PLS-DA和OPLS-DA分散得分图分析差异性代谢物质； 步骤五，通过代谢组学方法对所述分图分析差异性代谢物质进行分析，得分图分析差 异性代谢物质在机体代谢的通路； 步骤六，通过N-氧化三甲胺在样本中含量的上升或下降，可判断是否出现疲劳。2. 如权利要求1所述的基于核磁共振的尿液代谢组学检测疲劳的方法，其特征在于， 步骤一中，所述干预具体为以无氧酵解为主要供能方式的力竭运动。3. 如权利要求1所述的基于核磁共振的尿液代谢组学检测疲劳的方法，其特征在于， 步骤二中，所述缓释时间为30分钟。4. 如权利要求1所述的基于核磁共振的尿液代谢组学检测疲劳的方法，其特征在于， 步骤二中，所述样本为尿液。5. 如权利要求1所述的基于核磁共振的尿液代谢组学检测疲劳的方法，其特征在于， 步骤三中，所述核磁共振仪为600MHzbrokerAvanceIIIHD型号的核磁共振仪。
【专利摘要】本发明提供了一种基于核磁共振的尿液代谢组学检测疲劳的方法；包括：步骤一，对检测的机体进行运动干预；步骤二，缓释时间后样本采集；步骤三，对采集到的样本进行处理后，用核磁共振仪对所述样本进行全面扫描，获得核磁共振图谱；步骤四，采用PCA、PLS-DA和OPLS-DA分散得分图分析差异性代谢物质；步骤五，通过代谢组学方法对所述分图分析差异性代谢物质进行分析，得分图分析差异性代谢物质在机体代谢的通路；步骤六，N-氧化三甲胺(TMAO)在样本中含量的上升或下降，可判断是否出现疲劳。本发明通过核磁共振仪全景扫描样本，获取代谢物质；分析代谢物质，可全面、系统的反映机体生理状态，步骤简单，准确度高，重复性好。
【IPC分类】G01N24/08
【公开号】CN105223218
【申请号】CN201510471301
【发明人】马海峰
【申请人】上海体育学院
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年8月4日