穩(wěn)定同位素標記物在體內(nèi)代謝實驗中的應(yīng)用

上期我們了解到在 SILAC 的實驗中會用到同位素標記的氨基酸，而體內(nèi)的代謝實驗中是否也會有專門的同位素標記物的使用呢？今天就和 M 君一起來看下體內(nèi)代謝實驗中同位素標記物的應(yīng)用吧 

穩(wěn)定同位素標記物是研究代謝的有力工具，越來越多地用于體內(nèi)代謝研究，穩(wěn)定同位素標記物在體內(nèi)代謝研究中已經(jīng)解決了許多生物學(xué)問題，如：代謝路徑的確認、疾病機理的探索、新調(diào)控原理的發(fā)現(xiàn)、新治療靶點及生物標志物的確認、新診斷方法的實施及個性化治等[1]。

常用的示蹤劑有穩(wěn)定和放射兩種同位素示蹤劑，穩(wěn)定同位素示蹤劑因其標記方式靈活多樣、示蹤時長不受半衰期限制、給藥方式多樣及示蹤通路研究較多等而受到體內(nèi)代謝研究實驗的追捧。

穩(wěn)定同位素示蹤劑應(yīng)用較多的為含氘 (2H)、碳-13 (13C)、碳-15 (15N)、氧-18 (18O) 等的同位素標記物，全標記的示蹤劑具有作為全局示蹤劑的潛力目前廣泛用于代謝研究中，它們可以一次將標記轉(zhuǎn)移到多個下游途徑中，研究多個通量，如全 13C 標記的葡萄糖 (D-Glucose-13C₆) 和谷氨酰胺 (L-Glutamine-13C₅) 等，通過給藥體內(nèi)，可分析下游代謝產(chǎn)物，找出上下游代謝途徑及其它們的內(nèi)在關(guān)系、代謝產(chǎn)物的組成和含量等，甚至研究細胞代謝的動態(tài)變化。 

圖 1. R. solanacearum F1C1 中通過13C標記確認OxPPP 和 Non-OxPPP 代謝途徑^[2]。

圖 2. 小鼠接受未標記的葡萄糖和部分標記的果糖 (碳 1,2,3 或 4,5,6 標記)的 1:1 混合物。循環(huán)甘油，以及在較小程度上幾種其他有機酸，優(yōu)先由果糖的碳 4、5、6 形成。紅線表示碳 1、2、3 與碳 4、5、6 的標記相等 (1、2、3 的 N = 4, 4、5、6 的 N = 3) ^[3]。

不同的同位素示蹤劑有不同的用途，那我們要如何選擇呢？M君帶你進入了解大咖是如何篩選及后處理同位素的體內(nèi)代謝實驗的!  

如何篩選穩(wěn)定同位素示蹤劑來進行體內(nèi)代謝實驗?zāi)兀縅uan Fernández-Garcí 教授等人對用不同穩(wěn)定同位素做體內(nèi)示蹤實驗的文獻做了匯總，并總結(jié)了體內(nèi)示蹤實驗總流程圖，具體的過程如下：

圖 3. 體內(nèi)示蹤實驗總流程圖^[1]。

在篩選穩(wěn)定同位素示蹤劑做體內(nèi)代謝實驗時，建議參考以下幾點建議：

小 M 已和您共同學(xué)習(xí)了穩(wěn)定同位素在體內(nèi)代謝實驗中的應(yīng)用，您是否也正好在做類似的實驗?zāi)兀靠梢詾g覽下 MCE 的穩(wěn)定同位素標記物，你想要的我都有！

[2] Jyoti P, Shree M, Joshi C, Prakash T, Ray SK, Satapathy SS, Masakapalli SK. The Entner-Doudoroff and Nonoxidative Pentose Phosphate Pathways Bypass Glycolysis and the Oxidative Pentose Phosphate Pathway in Ralstonia solanacearum. mSystems. 2020 Mar 10;5(2):e00091-20.

[3] Jang C, Hui S, Lu W, Cowan AJ, Morscher RJ, Lee G, Liu W, Tesz GJ, Birnbaum MJ, Rabinowitz JD. The Small Intestine Converts Dietary Fructose into Glucose and Organic Acids. Cell Metab. 2018 Feb 6;27(2):351-361.e3.