张冕

【摘 要】目的：本篇文章的目的为研究运动员、科研人员以及体力劳动和三类人群的具体代谢差异，进而对于不同职业的人群进行个性化的健康知道。具体方法为随机寻找运动员、科研人员以及体力劳动者总共55人，分别对其采集3组志愿者的晨尿。使用一维核磁共振技术来检测尿液当中的代谢产物，然后再利用模式识别的方式来筛选尿液当中的代谢标志物，结合尿液代谢标志物来研究3三类人群的具体代谢类型。结果显示3组志愿者之间确实存在着显著的代谢差异，差异比较显著的代谢物有22个。该次研究体现出了3类人遵肌肉代谢、认知功能以及肠道菌群活性等之间的差异，给人群的健康状况总体评价带来了崭新的思路。

【关键词】不同职业环境；人体新城代谢；特征；影响

【中图分类号】R378 【文献标识码】A 【文章编号】2095-6851（2018）09--02

1 引言

个体的健康状态会受到生活习惯、饮食以及职业等多个方面的影响。在不相同的职业环境之下，慢性病的发病率也是各不相同的。比如农民、工人以及教科人员等职业不相同人群的冠心病、脑卒中、高血压、糖尿病的分布不同。运动员、科研人员以及体力劳动者的工作性质差距比较大，影响健康状态的主要因素也是不相同的。代谢组学指的是在机体受到基因修饰或者是外部应激的时候，采取定量分析的技术进而对于机体相应的多个动态数据开展测量，然后阐述机体生理改变机理的科学。跟蛋白组学以及基因组学相比较来说，蛋白组学以及基因组学在及时生理学机理的时候，只能够告诉我们可能出现上面，这是由于在其下游面临着很多的调节机制，而代谢组学可以让我们知道已经发生了什么；并且蛋白组学以及基因组学所表现的细微改变将会在代谢物水平方面得到扩大，使得检测更为方便。为了研究慢性病所形成的内部机制、对于不相同职业的人群开展科学合理的营养保障，该次研究利用尿液代谢组学技术来针对3类不相同职业人群的代谢差异开展了研究。

2 方法

2.1 志愿者与样本收集 志愿者一共为55名，在这当中运动员有16名（A组，男，年龄在24-43岁之间）；科研人员有11名（R组，男，年龄在26-53岁之间）；体力劳动者28名（L组，男，年龄在22-47岁之间）。然后分别对志愿者进行晨尿的采集，在其中加入脲酶50～200U/200mL，進而对尿液当中的尿素进行降解。在室温下降解30min之后等份分装在灭菌离心管当中，在零下80℃的环境下冻存。

2.2 数据分析

（1）样本数据预处理。把收集到的1H-NMR谱使用专业的核磁图谱分析软件开展极限校准（多项式平滑）以及相位校正（解卷积）。去掉尿液代谢谱当中的尿素峰以及水峰，在分段积分之后获得样本的数据矩阵。尿液核磁图谱化合物的具体归属应该利用参考文献以及代谢组学数据库来确定。

（2）多元统计分析。把得到的样本数据矩阵输入到SIMCAP+软件当中开展多元统计分析。首先对于指标（化学位移，1985个）开展过滤，去除相对标准差低于30%的指标（这些指标在研究的过程当中没有产生显著的变化，在引入之后将会导致后期的建模过度拟合）；其次，利用各项指标的总和分别对于单个指标开展标准化，减小信号强度差比较大的指标之间的数量级差；再次，对于数据开展立方根转化；最后，对于数据开展归一化处理，通过平均值实现中心化，再除相对标准差。通过处理之后的数据及创建出主要成分的分析模型，对于原始数据开展可视化，观测3组样本的聚类趋势以及同种样本的离散度，找到存在于样本当中的异常点，在去除异常点之后重新创建PCA模型。

3 尿样NMR图谱数据预处理结果

为了去除每一项指标的峰强度数量与分布不同对于将来数据分析的干扰，首先对于数据开展了标准化处理。随机选出50个指标开展预处理前后分布的对比。从密度图就能够知道，在数据处理之前服从指数衰减分布；处理之后数据服从高斯分布。由此可见数据处理有利于将来的建模。

4 三类人群代谢差异的整体分析

4.1 共有代谢标志物的功能分类 在特征代谢物当中跟认知功能有关联的代谢物甲基烟酰胺是尼克酰胺代谢通路的中间产物，能够参与调整神经递质的合成，其排放量从高到低依次为L>R>A。3-羟基扁桃酸是一种构成琥珀酰辅酶的前体物质，它的形成需要通过钴胺素当做辅酶因子，该种酶的活性降低跟神经功能紊乱以及认知障碍有关联，其排放量从高到低依次为R>A>L。甲基烟酰胺以及3-羟基扁桃酸能够体现一个人的认知水平，从这3类人群的尿液排泄量能够知道研究人员的认知能力是最强的。

谷氨酰胺是肌肉当中含量最多的氨基酸，可以通过饮食当中的鹅肌肽以及甲基组氨酸形成。谷氨酰胺排泄量的增多体现出了肌肉代谢与分解的强化，鹅肌肽以及甲基组氨酸排泄量的增多或许跟饮食构成（动源性食品占据的比重越高，其尿液量也就越大）或者是跟人体利用效率降低有关联。在这3类人群当中，谷氨酰胺尿液排泄量从高到低依次为R>A>L，甲基组氨酸从高到底为R>L>A，鹅肌肽从高到低依次为A>R>L。这表明R组的肌肉分解代谢比较强，可能跟他们长时间缺少锻炼有关系。脂质氧化代谢当中，O-乙酰肉毒碱以及肉毒碱是肌细胞脂质代谢的运载体，它负责把脂质氧化所生成的乙酰基从细胞质运送到线粒体当中。除此之外，脂质氧化是心肌细胞重要的能量来源。肉毒碱的排放量从高到低依次为R>A>L，O-乙酰肉毒碱从高到低依次为R>L>A。由此可以知道，R组这两种代谢物的利用率降低，跟人体的脂质氧化功能降低有关联。

4.2 特有代谢标志物的筛选与分析 2-辛烯酸是通过肝氧化脂肪醛类的化合物所生成的。苯酚是茶类以及水果蔬菜当中的多酚类物质被肠道的菌类降解所生成的，肌苷是核酸代谢生成的产物，通过黄嘌呤以及次黄嘌呤代谢所产生的。运动员组的特定代谢标志物体现了其饮食结构是不相同的；体力劳动组特有的代谢标志物是顺式乌头酸，参与到三羧酸循环，并且柠檬酸的浓度比其他组要高。这或许跟他们长时间参与体力劳动有关联。科研人员组马尿酸盐的浓度相比来说较低。马尿酸盐是肠道菌落代谢水果蔬菜当中的喹啉酸生成的，该种类型的细菌同时也生产具备抗氧化的维生素以及氨基酸。由此可以知道R组肠道该种细菌的数目比较小。综上，从这3类人群当中特有的代谢标志物能够知道他们存在一定的饮食差异，从而引发肠道菌落结构的差异。

5 结语

综上所述，该次研究利用代谢组学技术找到了运动员、科研人员以及体力劳动者之间的差异，共发现3组志愿者之间差异明显的代谢标志无有20个，可以划分为6组，可以看出跟认知能力、肌肉质量、生物节律以及肠道菌群活性等有关的代谢特点。另外，跟不相同生理功能有关的代谢物之间的聚类体现出了人体各个器官之间的相互调节。希望本次研究能够给业内人士带来一定的借鉴。

参考文献

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