脂质组学
lipidomics
脂质是自然界中存在的一大类极易溶解于有机溶剂、在化学成分及结构上非均一的化合物，主要包括脂肪酸及其天然发生的衍生物，以及与其生物合成和功能相关的化合物。脂质组学是代谢组学的一个分支，一般认为脂质组学是研究生物体内所有脂质分子的特性，以及它们在蛋白表达和基因调控过程中作用的学科。目前已建立的脂质组学分析方法较多，较先进的软电离质谱（ESI-MS）能对脂质分子进行定性和定量分析，已成为脂质组学强有力的工具。
脂质组学
脂质组学的研究于人类的健康密切相关。目前脂质组学已经成为代谢组学的重要分支之一，而且研究热度越来越高，尤其在疾病研究领域尤为突出，如代谢紊乱，心血管代谢综合征、肿瘤、Alzheimer's disease等。此外脂质还参与生长发育、神经信号转导、光合作用等多种生理过程。
脂质分类：
LIPID MAPS®系统命名包括了八大类脂质：脂肪酸类（如亚油酸、花生酸等）、甘油脂类（如TG、DG等）、甘油磷脂类（如PC、PE、PG、PA等） 、鞘脂类（如Cer、SM等）、固醇脂类（如固醇酯等）、糖脂类（如MGDG、SQDG等）、孕烯醇酮脂类（如CoA等）和多聚乙烯类（抗生素等）
从脂质的研究方法来看，目前已经建立的脂质分析方法较多。主要有薄层色谱（thin-layer chromatography，TLC）法、气相色谱质谱联用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）法、电喷雾电离质谱（electrospray ionizationmass spectrometry，ESI-MS）法、基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱(matrix assisted laser desorp-Uon /ionization-time of flight mass spectrometry，MALDITOF-MS)法和核磁共振(nucIearmagnetic resonance，NMR)法等。较先进的ESI-MS法能对脂质的分子种进行定性和定量分析，已经成为脂质分析的强有力工具。
实验流程
脂质提取方法：
1.将细胞用600 μL甲醇-水=1:1（V/V）转移至10 mL 玻璃小瓶中，加20 μL内标（Lyso PC 17:0, 浓度为0.1 mg/mL 甲醇配置），加入600 μL氯仿，超声破碎；
2.细胞超声破碎后的溶液在冰水浴中提取10 min；
3.将所有液体转移到LC-MS 进样小瓶中，4°C静置30 min；
4.液体分层，取下层液体(氯仿层) 600 μL，（若未能明显分层，则需要离心使其分层）转移到另一高回收率GC-MS进样小瓶中；真空挥干；
5.在取完下层溶液的离心管中继续加入600 μL氯仿-甲醇=2:1（V/V），漩涡震荡30 s；冰水浴中超声提取10 min；
6.4°C静置30 min后，取下层液体，继续放入原来的GC-MS小瓶中挥干；
7.挥干后，GC-MS小瓶中的脂质残渣用300 μL异丙醇-甲醇=1:1（V/V）复溶（涡旋30 s，超声3 min），将溶液转移至1.5 mL的离心管中，12000 rpm，4度，离心15 min 后，取200 μL 上清液装入带内衬管的LC-MS进样小瓶中，用于LC-MS分析；
仪器设备
Waters ACQUITY UPLC I-Class 超高效液相色谱系统
Waters Vion IMS QTOF
脂质组学生信分析软件：
代谢物定性检索软件：Progenesis QI v2.3 软件(Nonlinear Dynamics, Newcastle, UK)
多元统计分析：SIMCA-P 14.1（Umetrics, Umea, Sweden）
作图软件：R语言
脂质组学检测结果展示（部分）：
PCA分析图
热图
相关性图
代谢通路图
火山图
实例分析
抗癫痫发作的肠道微生物群调节研究
基本信息
材料：肠道内容物、血浆 主要技术：GC-MS、LC-MS代谢组
期刊：Cell 影响因子：31.398
文章摘要
生酮饮食（KD）用于治疗顽固性癫痫，但对神经保护作用的机制尚不清楚。研究团队发现肠道微生物群被生酮饮食改变，并且在两种小鼠模型中保护急性电诱导的癫痫发作和自发性强直-阵挛性癫痫发作。用抗生素治疗或无菌饲养的小鼠对生酮饮食调节的癫痫发作保护具有抗性。与生酮饮食相关Akkermansia和Parabacteroides菌群的富集和定殖培养可恢复对癫痫发作的保护作用。此外移植肠道微生物群并用Akkermansia和Parabacteroides进行治疗，与对照饮食的小鼠相比癫痫发作时均起到了保护的作用。结肠腔、血清和海马体代谢组学谱的改变与癫痫发作保护相关，包括γ-谷氨酰胺化氨基酸的减少和海马体GABA/谷氨酸水平的升高。细菌交叉培养降低γ-谷氨酰转肽酶活性，抑制γ-谷氨酰化可促进体内癫痫发作的保护功能。该研究揭示了肠道微生物群调节的小鼠宿主代谢和癫痫的易感性。
方法流程
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饮食通过肠道菌群调节代谢水平并通过肠道微生物菌群影响身体健康和治疗疾病已被证实。多种组学方法的联合应用是揭示其奥秘的有力工具。Cell杂志发表的这篇文章，通过对关键的γ-谷氨酰转肽酶活性以及代谢谱的研究，揭示了生酮饮食治疗顽固性癫痫的机制。
文献来源
Christine A. et al. The Gut microbiota mediates the anti-seizure effects of the ketogenic diet. 2018, Cell
脂质是自然界中存在的一大类极易溶解于有机溶剂、在化学成分及结构上非均一的化合物，主要包括脂肪酸及其天然发生的衍生物(如酯或胺)，以及与其生物合成和功能相关的化合物。
脂质大体分为八大类：
1.脂肪酸类（fatty acids）
2.甘油脂类（glycerolipids）
3.甘油磷脂类（glycerophospholipids）
4.鞘脂类 （sphingolipids）
5.固醇脂类（sterol lipids）
6.孕烯醇酮脂类（prenol lipids）
7.糖脂类（saccharolipids）
8.多聚乙烯类（polyketides）
脂质组学（lipidomics）是对生物体、组织或细胞中的脂质以及与其相互作用的分子进行全面系统的分析、鉴定，了解脂质的结构和功能，进而揭示脂质 代谢与细胞、器官乃至机体的生理、病理过程之间的关系的一门学科。目前脂质组学已经被广泛运用于药物研发，分子生理学，分子病理学，功能基因组学，营养学及环境与健康等重要领域。
脂质组学研究的技术主要包括脂质的提取、分离、分析鉴定以及相应的生物信息学技术。生物质谱技术是目前脂质组学研究的核心工具。基于质谱技术的脂质分析策略主要包括液相色谱——质谱联用技术和“鸟枪法”脂质组学技术（shotgun lipidomics）。液相色谱——质谱联用技术策略是利用不同的脂质提取方法分别提取不同种类的脂质（lipid classes），如脂肪酸类，甘油磷脂类，固醇类等，或根据不同脂质种类的极性差异，利用正相色谱在种类的水平上将生物样本的脂质分为不同的组分，如磷 脂酰胆碱类( glycerophosphocholines，GPChos)、磷脂酰乙醇胺类( glycerophosphethanolamines，GPEtns)、鞘磷脂类( sphingomyelin，SM)以及心磷脂(cardiolipin，CL) 等。然后利用反相色谱将组分中的脂质分子(molecular species)进一步分离，进而利用质谱进行定性、定量分析。“鸟枪法”技术策略通常采用直接进样(direct infusion)，不需要经过色谱分离，而直接对脂质提取物进行分析鉴定。其原理主要是源内分离(intrasource separation)，即根据脂质分子在不同pH 值条件下带电倾向的差异，通过调整样品的pH值，改变脂质分子的离子化倾向，并结合ESI正、负离子检测模式的切换，达到离子化过程中分开检测不同脂质分子的目的，最后利用串联质谱技术进行分析鉴定和定量。脂质组学相关的公共资源：LIPIDMAPS、Lipid Bank、Cyber Lipids(http://www.cyberlipid.org )和LIPIDAT(http://www.lipidat.chemistry.ohio-state.edu/home.stm )。
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