【摘要】 在代谢组学中，非靶向液相色谱-质谱（LC-MS）代谢组学技术广泛应用于临床研究。

近年来，由于牧场规模的不断扩大，蹄病的发病率不断上升，蹄变形是奶牛常见的蹄病之一。蹄变形的发生与地理位置、气候、饲养管理、矿物元素、疾病和血液流变学等多种因素有关。

 

在代谢组学中，非靶向液相色谱-质谱（LC-MS）代谢组学技术广泛应用于临床研究。离子组学是一种用于研究测试样品中离子的组成、分布和积累的技术。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）是最常用的基于质谱的元素分析方法，用于同时检测多种元素，它可以与其他色谱分离技术一起用于元素价和同位素分析。

 

在Chaoyang Deng等人[1]的工作中为了探讨蹄畸形牛的代谢和离子变化，采用LC-MS/MS和ICP-OES/MS对10头健康牛（C组）和10头蹄畸形牛（T组）的血清样品进行了分析。通过筛选和鉴定差异代谢产物和离子，并使用生物信息学方法分析差异代谢产物的途径富集。用R语言的ggplot2软件分析代谢组学和离子学的整合，并通过MRM靶代谢组学进行验证。

 

图1 T组（疾病组）与C组（健康组）血清中差异离子的匹配图(PS:横轴显示了对数转换后的褶皱变化值。红色表示上调，蓝色表示下调，点色调表示VIP值)

 

ICP-OES/MS结果显示13个离子显著上调，18个离子显著下调。对筛选出的差异离子进行匹配图分析（图1）。离子的定量值被计算为欧几里得距离矩阵，以通过完全链方法对代谢物进行聚类。结果显示为热图（图2）。

 

图2 T组和C组血清中差异离子的层次聚类分析热图(PS:图中的水平坐标表示不同的奶牛，垂直坐标表示离子，颜色表示离子的相对水平，红色表示高含量，蓝色表示低含量)

 

结果表明，代谢组学筛选出127种代谢产物，其中81种上调（p<0.05），46种下调（p<0.05）。

 

ICP-OES/MS结果显示，奶牛血清中K、Li、Pb等13种离子上调，Al、Cu、Sb等18种离子下调。代谢组学和离子学的综合分析发现，钾离子与L-酪氨酸、L-脯氨酸、硫胺素和L-缬氨酸呈正相关。钠离子与L-缬氨酸呈正相关，与α-D-葡萄糖呈负相关。高通量靶代谢组学结果显示，奶牛血清中L-脯氨酸、L-苯丙氨酸和L-色氨酸含量显著升高，与非靶代谢组的结果一致。

 

总之，代谢组学和离子学揭示了蹄变形奶牛的代谢和离子变化。

 

[1] Deng, C.; Yue, Y.; Zhang, H.,Liu, M.; Ge, Y.; Xu, E.; Zheng, J. Serum Metabolomics and Ionomics Analysis of Hoof-Deformed Cows Based on LC-MS/MS and ICP-OES/MS. Animals 2023, 13, 1440. https://doi.org/10.3390/ani13091440.

 

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