健康与药物

简介

牛奶

营养摄入对于优化运动和锻炼表现至关重要。适当的营养对于优化训练适应也至关重要。营养摄入的时间对于优化对任何形式运动的适应是一个重要因素，在耐力和阻力运动后的恢复阶段也发挥着重要作用。

牛乳制品是蛋白质、脂类、氨基酸、维生素和矿物质的重要来源。低脂牛奶具有许多特征，表明它是一种重要的恢复饮料。它包含乳糖形式的碳水化合物，酪蛋白和乳清蛋白的比例允许缓慢的蛋白质吸收和持续的血氨基酸浓度，以及高浓度的电解质，有助于液体恢复。

越来越多的证据支持在运动后饮用低脂牛奶的有利性质，特别是对于坚持力量或耐力训练方案的运动员。脱脂牛奶中的脂肪已被证明与市售运动饮料一样有效，在某些情况下甚至更有效，用于促进力量和耐力运动后的恢复过程。牛奶还提供其他有助于恢复过程的营养物质和维生素，而这些物质在市售运动饮料中是找不到的。正是基于这些细节，牛奶已被证明是一种有效的运动后饮料，对于乳糖耐受者来说是市售运动饮料的替代品。

文章链接

http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pubmed&pubmedid=18831752

维生素C

多态性与异生物质代谢酶 GSTP1-1 相关，与维生素 C (C) 和尿 C 排泄有关。这突出了在确定个人 C 需求时考虑基因多态性的必要性。

口服 DAsA 负荷后，C 进入血液和 C 排入尿液均迅速发生。虽然 C 排泄水平可能存在较大的个体差异，但由于稳态，血液 C 水平保持在相对较窄的范围内。

吸烟者需要增加 C 摄入量。这使得吸烟者能够维持与非吸烟者相当的体内 C 储存量。这表明与异生物质代谢相关的酶中的多态性可能与尿 C 排泄的个体差异有关。

研究人员认为，仅靠 GSTP1-1 的多态性不足以解释 C 代谢的个体差异。在考虑个体 C 需求和不足时，有必要纳入其他基因和生活方式因素的多态性。为了进一步了解个体 C 代谢的差异，目前正在进行与其他多态性的关联研究以及涉及 DAsA 摄入的长期负荷实验。

文章链接

http://www.jstage.jst.go.jp/article/jnsv/54/4/54_315/_article

青国酱

青国酱补充剂导致参与肝脏脂肪酸氧化过程的酶和蛋白质的 mRNA 表达增加。因此，这种补充剂减少了高脂饮食小鼠体内脂肪的积累，并改善了血脂水平。

众所周知，高脂饮食会导致整体体重增加、能量摄入增加和能量储存效率提高。预计青国酱补充剂可以控制因不良饮食习惯而导致的冠心病的发生率。反过来，这应该鼓励避免高脂肪、低胆固醇的饮食。

肝脏酰基辅酶 A 合成酶 (ACS) 表达水平的变化可能会调节使用脂肪酸生成和储存能量的组织中酰基辅酶 A 的代谢波动。与食用正常或高脂饮食的小鼠相比，青国酱补充剂导致肝脏 ACS mRNA 水平更高。

青国酱补充剂导致脂肪酸可用性增加，进而诱导肝脏肉碱棕榈酰转移酶-I (CPT-I) mRNA 表达增加。

青国酱补充剂上调解偶联蛋白 2 (UCP2) mRNA。这种作用可能包括细胞 ATP 水平下降和代谢效率降低。这将支持由此产生的脂肪积累减少。

青国酱补充剂对高脂饮食小鼠的体重增加、附睾和背部脂肪量、血清和肝脏脂质谱具有明显的益处。青国酱补充剂增强肝脏中脂肪酸 β-氧化。据信，这些作用归因于青国酱调节与脂质代谢相关的蛋白质和酶的转录水平。

文章链接

http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pubmed&pubmedid=18850232

个性化医疗

代谢组学：迈向个性化医疗

http://www.fda.gov/fdac/features/2005/605_metabolomics.html

摘要

本文旨在向公众介绍代谢组学概念及其在现代医学中的潜在应用。文章简单解释了代谢组学是如何诞生的（源于人类基因组计划），以及它与蛋白质组学和基因组学的具体关系，以及科学家在该领域进行研究所使用的技术细节。目前，科学家正在监测人体体液样本中代谢物的浓度，并试图弄清楚代谢谱的变化意味着什么，以便他们能够开发出最适合每个人的药物。这将节省成本（如果可以防止开发失败的药物），并可能挽救许多人的生命——研究表明，对某些药物产生负面反应的人最常出现肝脏问题。

定义

代谢组学——对特定细胞过程留下的独特化学指纹进行系统研究

代谢组学 - 对生物系统对病理生理刺激或基因修饰的动态多参数代谢反应进行定量测量

毒理学——研究化学物质对生物体的有害影响：症状、机制、治疗和中毒——尤其是在人类中

代谢物——代谢过程（包括中间体）的产物

NHGRI——美国国立人类基因组研究所——美国国立卫生研究院的一个部门，位于马里兰州贝塞斯达

代谢组——生物体中所有小分子代谢物的完整集合

相关性

本文通过提供补充资源和现实世界的应用与我们到目前为止所学到的知识相关。在课堂上，我们已经学习了一些代谢途径，目前正在学习这些途径的一些调节方式，但这篇文章解释了对这些途径及其产物和中间体的浓度进行研究是如何在某种程度上对药物进行基因个性化的——降低副作用或伤害的风险，并可能提高药物的有效性。

FDA

资源：http://www.fda.gov/fdac/features/2005/605_metabolomics.html

摘要

该网站的主要目的是让人们了解代谢组学、其潜在益处以及可能面临的挑战。它还解释了 FDA 在代谢组学中的作用。随着新药的生产和测试，FDA 将需要一种新的方法来评估代谢组学带来的数据。如果使用代谢组学测试的药物要推向公众，那么必须充分理解这一过程。

条款

代谢组学 - 研究生物体中所有由代谢产生的分子。

生物标志物 - 用作生物状态指标的物质

核磁共振 - 核磁共振

质谱 - 质谱法

国家毒理学研究中心 - 国家毒理学研究中心

相关性

在课堂上，我们一直在学习几种代谢途径及其产生的产物。一些代谢产物通过尿液、汗液或脓液从体内排出。代谢组学的研究重点是观察分泌的不同代谢产物，例如葡萄糖，并利用对途径运作方式的了解来确定身体是否正常运作。例如，如果尿液中葡萄糖过多，可能意味着该人有患糖尿病的风险。

司来吉兰

司来吉兰（左旋去甲安非他明）是一种基于机制的 CYP2A6 抑制剂，可抑制人和老鼠的尼古丁代谢。

http://jpet.aspetjournals.org/cgi/reprint/jpet.107.133900v1

摘要

我使用的另一篇文章是一项关于司来吉兰及其代谢物对尼古丁代谢影响的研究。在这篇文章中，研究人员研究了司来吉兰（左旋去甲安非他明），该药物（截至 2007 年 12 月 7 日）处于临床研究阶段，被认为是一种潜在的戒烟药物。在老鼠中，司来吉兰被发现是肝微粒体中的一种强效尼古丁抑制剂，并且发现其几种代谢物也抑制尼古丁代谢。使用肝微粒体是因为肝脏是体内尼古丁代谢的部位，因此体外效果将类似。该研究也在人体肝微粒体中进行了体外研究。司来吉兰在人体中的效果似乎比在大鼠中更有效，因为它既是一种竞争性抑制剂，也是一种基于机制的抑制剂。当尼古丁进入人体时，它会与 CNS 型烟碱受体结合，然后会提高多巴胺水平。司来吉兰反过来作为多巴胺抑制剂发挥作用。

条款

微粒体：一种小的囊泡，来源于组织（如肝脏）机械破碎时产生的破碎的平滑内质网（SER）。

代谢物：是代谢过程的中间体和产物，或者说维持生物体存活的日常化学反应，在这种情况下，司来吉兰被代谢成去甲司来吉兰和左旋甲基安非他明。

多巴胺：一种激素和神经递质，可以提高血压和心率，也与大脑的“愉悦系统”有关。

司来吉兰：一种药物，通常以其几个品牌名称（左旋去甲安非他明、Eldepryl 或 Anipryl）而闻名，用于治疗早期帕金森病和老年痴呆症。在正常临床剂量下，它是一种选择性不可逆的 MAO-B 抑制剂，但在较大剂量下（典型成年人 > 20 毫克），它会失去特异性，也会抑制 MAO-A。

竞争性抑制剂：是酶抑制的一种形式，其中抑制剂与酶的结合阻止了底物的结合，反之亦然。

基于机制的抑制剂：一种竞争性抑制剂，在酶的活性位点转化为不可逆的抑制剂。（自杀性抑制剂）

相关性

这篇文章涉及了我们曾在生物化学：构象和动力学中学习过的可以阻断酶作用的各种类型抑制剂，以及研究了各种分子如何代谢成身体可以利用的更有用的分子。

药物开发

安捷伦制药

http://www.chem.agilent.com/cag/Pharmanews/Pharma19/newsletter.asp?page=PN_19_F5_metabolomics.html

摘要

该资源的主要重点是在药物开发中使用代谢组学。代谢组学可用于消除对人体有毒的药物。该资源还提供了用于识别代谢物的分析工具。

条款

代谢组学 - 对任何代谢产物的小分子进行表征。

代谢组 - 在一个生物体中，代谢产生的全部小分子。

核磁共振 - 一种根据原子核的自旋来区分分子的工具。

质谱法 - 一种测量离子的质荷比 (m/z) 的工具。它可用于测量分子量，监测酶反应，氨基酸测序和蛋白质结构。

气相色谱法 - 根据化合物的挥发性或它们蒸发成气体的难易程度分离化学物质。

液相色谱法 - 分离化学物质或被分析物与色谱柱之间的相互作用。

相关性

了解糖酵解和糖异生的生物学和化学过程。这可以通过表征这两种途径产生的代谢物来实现更快、更好的药物开发。

辣椒素

辣椒素的体外肝脏和皮肤代谢

http://dmd.aspetjournals.org/cgi/reprint/dmd.107.019240v1

摘要

该资源的重点是确定身体如何以及在何处代谢纯辣椒素以及在此过程中产生的主要代谢物。该研究是在人体皮肤细胞和肝脏细胞中体外进行的。为了比较他们的结果，还使用了大鼠和犬细胞。该研究有助于我们了解为什么辣椒素作为局部和内部的疼痛治疗有效。

条款

微粒体 - 微粒体是一种小的囊泡，来源于组织（如肝脏）机械破碎（匀浆）时产生的破碎的内质网（ER）。微粒体含有细胞的细胞色素 P450 (CYP) 酶，参与氧化代谢。

代谢物 - 代谢结果产生的物质、副产物、废物或内毒素。

生物转化 - 生物体或酶制剂对物质的化学转化。

激动剂 - 任何提高另一种分子活性的分子

伤害感受器 - 检测和响应疼痛或不愉快刺激的神经末梢。

部分 - 当指代分子时，“部分”是指整体的一部分或一个部分。

相关性

这与课堂内容相关，因为它证明了身体的不同部位如何以不同的方式代谢产物。它展示了皮肤分解辣椒素的方式与肝脏利用该物质的方式之间的差异。它还确定/证实了肝脏比皮肤更有效地分解辣椒素。

代谢组学数据与人体健康

代谢组学：建立在百年生物化学的基础上，指导人类健康

http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1457093

摘要

这篇文章主要讨论了利用代谢组学数据进行医疗诊断和解决人们的健康问题。存在包含代谢物谱的数据库，这些数据库是根据代谢和健康状况构建、存储和索引的。

条款

蛋白质组学 - 对蛋白质的大规模研究，重点关注其结构和功能

转录组学 - 在 RNA 水平上对基因表达进行的全局研究

核磁共振 - 基于原子核量子力学磁性的物理现象

大量营养素 - 一种必需或大量使用的营养素；例如包括脂类、氨基酸、单糖等

基因组学 - 对生物体整个基因组的研究

相关性

我们讨论过的每条途径都包含酶、辅因子、底物、中间体和产物。我们已经研究了糖酵解、糖异生和戊糖磷酸途径，并且我们已经研究了激活和失活某些酶的因素。因此，由于我们对途径运作方式有一定了解和理解，因此我们能够创造出更好的食品、药物和农业化学品，这些化学品的目标是改善健康。代谢组学与代谢有关，因此如果我们了解代谢，我们就能提供并弄清楚如何改善健康制裁并找到疾病的治疗方法。如果了解代谢物数据和代谢物在代谢途径中的作用，则更容易开发治疗健康问题的补救措施。

供审查和纳入的文章和网页

同行评审文章 #1：Vinnie Snow

系统生物学和功能基因组学方法用于识别细胞对药物毒性的反应

Expert Opin Drug Metab Toxicol. 2008 年 11 月；4(11): 1379–1389。'"

主要重点

主要重点是开发敏感的生物标志物，以便利用基因组信息以及其他类型的组学数据集来预测药物毒性。这些数据集可以用来更好地了解特定生物系统的毒性机制，例如人体毒性。

新术语

毒理基因组学: 一门科学领域，它处理收集、解释和存储有关生物体中特定细胞或组织中基因和蛋白质活动的信息，这些信息是针对有毒物质的反应。(来源：http://en.wikipedia.org/wiki/Toxicogenomics)
毒理遗传学: 研究遗传因素对生物体对毒素反应的影响。(来源：http://en.wiktionary.org/wiki/toxicogenetics)
外源物: 在生物体中发现但通常不会产生或预期存在于其中的化学物质。通常是抗生素等药物。(来源：http://en.wikipedia.org/wiki/Xenobiotic)
转录组学: 对转录组的研究，转录组是在任何给定时间由基因组产生的全部 RNA 转录本。(来源：http://www.medterms.com/script/main/art.asp?articlekey=23518)
药物基因组学: 药理基因组学是药理学的一个分支，它研究基因变异对患者药物反应的影响，通过将基因表达或单核苷酸多态性与药物的疗效或毒性相关联。（来源：http://en.wikipedia.org/wiki/Pharmacogenomics)

摘要

本文考虑了对人类进行特定药物毒性测试的复杂性。体内系统通常是啮齿动物模型，其结果与人体并不完全相关。另一种方法是使用人类组织培养，即体外方法，这种方法可以更多地了解特定细胞，但无法了解整个身体，并且组织在体外系统中的反应与体内系统不同。使用毒理基因组学是为了识别低剂量下表明不良健康影响的基因表达模式。用于测量功能基因组学的现代技术是使用微阵列技术进行转录组分析。所用的微阵列能够对化学物质进行高通量筛选，以确定其潜在毒性。分析来自体内和体外系统的结果，并将其与数据丰富的输出结合，以构建更接近真实情况的结果，即在人类系统中实际发生的情况。这种类型的研究成功地导致了 FDA 的重要监管行动，允许许多药物通过基因检测留在市场上。这对于制药公司和潜在的患者来说都很重要，因为这些药物可以帮助他们。人类基因组计划提供的关于遗传多态性的信息导致了与毒性和药理表型相关的遗传变异研究的显著增加。当前的大多数研究集中在表型（疾病）和单核苷酸多态性之间的关系。到目前为止，已经有许多出版物表明 SNP 与疾病表型之间存在显著关联。很少有经验证的出版物反驳了最初的结论，这表明这是一种可靠的毒性测试方法。

与传统代谢课程的相关性

本文与传统代谢课程的相关性在于，所用技术评估了与人类以及某些情况下啮齿动物系统相关的多种代谢途径。研究使用毒理基因组学和其他组学技术，结合微阵列，以确定特定药物是否对人体系统有任何毒性。微阵列的基因表达与蛋白质组学和代谢组学数据一起使用，使我们能够看到特定药物给药时细胞反应的全面图像。正在使用的较新技术是使用微阵列和人类基因组计划，以观察对特定基因和途径的影响。