垂體腺瘤是鞍區(qū)病變常見類型之一，占鞍區(qū)病變的83%，尸檢中發(fā)現(xiàn)率高達(dá)20%~30%。部分垂體腺瘤可表現(xiàn)出侵襲性，容易導(dǎo)致術(shù)后復(fù)發(fā)。分泌型垂體腺瘤分泌過量激素，可導(dǎo)致情緒障礙、性功能障礙、不孕、肥胖、面容改變、高血壓、糖尿病和心臟病，還有部分垂體卒中患者可突然出現(xiàn)嚴(yán)重頭痛、視力快速下降、嘔吐、垂體功能減退。而發(fā)生率更高隱匿的亞臨床卒中，缺乏典型的臨床癥狀，無功能型早期癥狀不明顯，加上缺乏特異性高的檢測標(biāo)志物，易被忽視及誤診。到臨床癥狀明顯時，人體內(nèi)分泌代謝早已紊亂。而通過代謝組學(xué)這種新方法對生物體內(nèi)小分子代謝復(fù)合物進行分析鑒定，不僅能進行差異代謝物的鑒定，尋找疾病的潛在生物標(biāo)記物，還能了解內(nèi)源性代謝途徑和病理過程，建立垂體腺瘤完整生物信息庫。本文就代謝組學(xué)技術(shù)在垂體腺瘤中的應(yīng)用現(xiàn)狀進行綜述。
一、代謝組學(xué)的概念
?。ㄒ唬┐x組學(xué)概念的由來
代謝組學(xué)最初由Nicholson等提出。早期不同領(lǐng)域的人們對代謝組學(xué)有不同理解，主要表現(xiàn)在代謝物組學(xué)和代謝組學(xué)之分。
代謝物組學(xué)是指運用高通量的分析方法對全部的小分子代謝物進行的定量測定，其研究對象是靜態(tài)的代謝物，主要描述樣本代謝物的整體特征。代謝組學(xué)是指對生命體系因環(huán)境刺激、病理生理擾動、基因改變等引起的體現(xiàn)為所有代謝物動態(tài)應(yīng)答的系統(tǒng)性測量，目的主要是在實驗組與對照組間尋找差異的代謝物。雖然兩者間有細(xì)微的差別，但目前兩者在實踐中經(jīng)常交替使用，目前運用最多的代謝組學(xué)是指定量測量生物體正常情況下、受環(huán)境影響、受病理生理刺激、基因修飾后等所產(chǎn)生的與時間相關(guān)的小分子代謝產(chǎn)物的一門科學(xué)，具有動態(tài)性、實時性、整體性。其主要研究對象是各種代謝路徑的底物和產(chǎn)物的小分子代謝物，代謝物是指生命過程中所產(chǎn)生的低分子量（一般指低于2000000）反應(yīng)產(chǎn)物或中間體。代謝組是對一個處于特定生理和發(fā)育狀態(tài)的細(xì)胞中所有低分子量代謝物（分子量通常<1000000）的定量補充。代謝組學(xué)研究的樣本主要是尿液、血漿或血清、唾液、腹水、腦脊液、前列腺分泌物、細(xì)胞和組織的提取液等。研究步驟包括樣品制備、代謝物分離、檢測與鑒定、數(shù)據(jù)分析與模型建立，其中代謝物的檢測、分析與鑒定是其技術(shù)的核心部分。
?。ǘ┐x組學(xué)的分類
根據(jù)不同研究目的，代謝組學(xué)研究策略可以分為非靶向代謝組學(xué)和靶向代謝組學(xué)。靶向代謝組學(xué)即對感興趣的代謝物進行定量分析，需要設(shè)定分析標(biāo)準(zhǔn)，利用穩(wěn)定同位素作為內(nèi)標(biāo)來檢測相關(guān)微量代謝物是目前常用的方法之一，而非靶向代謝組學(xué)不針對特定的代謝物，其研究對象為生物樣本中所有內(nèi)源性代謝物，不具備檢測微量代謝物的靈敏度，僅提供代謝物的相對水平。根據(jù)研究層次，F(xiàn)iehn把代謝組學(xué)分為代謝物靶標(biāo)分析、代謝輪廓譜分析、代謝指紋分析、代謝物組學(xué)4個層次，代謝物靶標(biāo)分析是為了直接研究任何改變（比如基因突變）后的主要效應(yīng)，對特定的底物和相應(yīng)編碼酶直接產(chǎn)物進行分析的方法，其主要目的是用于篩選；代謝輪廓譜分析是指對代謝組中的混合物進行定量和定性分析；臨床上有時不必要對所有的代謝物水平進行分析，而只需要根據(jù)他們起源和生物學(xué)意義進行分類，這種過程稱為代謝指紋分析。
二、代謝組學(xué)實驗技術(shù)
目前常用的代謝組學(xué)分析工具包括質(zhì)子核磁共振（protonnuclearmagneticresonance，1HNMR）、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（gaschromatography-massspectrometry，GC-MS）、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（liquidchromatography-massspectrometry，LC-MS）。其他的還有如毛細(xì)管電泳質(zhì)譜（capillaryelectrochromatography-massspectrometry，CE-MS）和超臨界流體色譜法（supercriticalfluidchromatography，SFC）等。質(zhì)譜分析的基本原理是使樣品中各組分電離生成離子束，進入質(zhì)量分析器聚焦而得到質(zhì)譜圖像，從而確定其質(zhì)量。在進行質(zhì)譜分析之前色譜分離技術(shù)必不可少，這不僅可提高電離和離子化效率，并且能定量和提高分辨率。每種分離技術(shù)有其獨特的優(yōu)點，但也存在著不足之處。1HNMR是早期整體代謝分析中運用占主導(dǎo)地位的分析工具，憑借其對樣品無破壞性、樣品制備簡單、無偏向性、能定性和定量等優(yōu)點，早期廣泛運用在各個領(lǐng)域，并取得了輝煌的成果，但也存在著靈敏度較低，動態(tài)線性范圍有限的缺陷。隨著分析技術(shù)的進步，目前新出現(xiàn)的色譜分離技術(shù)中運用最廣泛是GC-MS和LC-MS，其優(yōu)點在于高分辨率、高靈敏度和高選擇性的特點。
GC-MS主要針對的是熱穩(wěn)定性和易揮發(fā)性極性低的代謝物，需要在高溫下汽化分離分子進行檢測，而大多數(shù)代謝產(chǎn)物極性強揮發(fā)性低如氨基酸和糖類物質(zhì)，因此需要進行衍生化處理使其易揮發(fā)而易于檢測。
LC-MS，特別是高效液相色譜（highperformanceliquidchromatography，HPLC）和超高相色譜技術(shù)（ultraperformanceliquidchromatography，UPLC）能更大范圍內(nèi)分離小分子，其覆蓋范圍廣，已成為研究小分子物質(zhì)不可缺少的工具。液相色譜不需要對樣本進行衍生化處理，特別適合極性強難揮發(fā)的樣本。
CE-MS主要運用在靶向代謝組學(xué)中，特別適合極性離子化的分子，CE在代謝組學(xué)上的運用正逐步擴大，因其在信息技術(shù)上未達(dá)到穩(wěn)定性，在非靶向代謝組學(xué)還未被廣泛采用。
無論什么樣的分離技術(shù)都是必不可少的，如果不采用色譜分離，直接輸注進行MS，可能得出未知的分子數(shù)、濃度和性質(zhì)，并且電離和離子化效率差，受到廣泛的離子抑制而無法鑒別同種分子的異構(gòu)體。
三、代謝組學(xué)與基因組學(xué)、蛋白組學(xué)的關(guān)系
代謝組學(xué)是組學(xué)技術(shù)中的新方法，是繼基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)之后的又一重要發(fā)展。隨著分析化學(xué)的發(fā)展，代謝組學(xué)技術(shù)逐漸被重視，其在腫瘤和神經(jīng)系統(tǒng)疾病中越來越體現(xiàn)出運用價值。
基因到代謝是逐步放大的過程，傳統(tǒng)的研究著眼于由上而下（基因型-表型）的研究方法。但由于機體的生理功能錯綜復(fù)雜，不同的基因產(chǎn)物間還存在千絲萬縷的相互作用，重建生物信息網(wǎng)絡(luò)，還需要對能直接影響疾病表型的小分子代謝物進行研究。隨著基因組規(guī)模的人類代謝網(wǎng)絡(luò)研究的出現(xiàn)，現(xiàn)階段系統(tǒng)生物學(xué)已經(jīng)向從小分子代謝物著手的由底向上（表型-基因型）研究方向轉(zhuǎn)變。其中蛋白質(zhì)組學(xué)與代謝組學(xué)不僅理念相同，還具有許多相同的研究方法。蛋白質(zhì)是基因編碼的產(chǎn)物，對機體生理功能有著重要的作用，可以在不同代謝路徑上降解為多種中間體和底物。由于基因到蛋白質(zhì)過程中存在翻譯后修飾等處理，部分蛋白質(zhì)的變化不能意味著細(xì)胞內(nèi)該蛋白活性的改變，還存在蛋白通路間相互作用，靶點難以定位等缺點，不同蛋白可產(chǎn)生相同的代謝物，某個蛋白的變化，對代謝流和表現(xiàn)型影響很小。目前對垂體腺瘤基因和蛋白質(zhì)已經(jīng)做了大量深入的研究，但是僅憑單一組學(xué)平臺的研究是不完整的，只有相互結(jié)合才能完整的說明疾病的發(fā)病機制，找到潛在的生物學(xué)標(biāo)志物。
四、代謝組學(xué)技術(shù)在垂體腺瘤中的運用
?。ㄒ唬┘に啬蛞捍x物的檢測
Lee等運用GC-MS對27例女性催乳素瘤患者和31例正常對照組的21種雄激素、腎上腺皮質(zhì)類脂醇、20種雌激素的尿液代謝物進行了分析，實驗組中的尿17-酮類固醇和所有雌激素代謝物濃度增高，△5/△4-類固醇與5β/5a-氫類固醇之比較對照組增高，而和雌激素相關(guān)的前體代謝物和代謝產(chǎn)率無差異，結(jié)果表明催乳素水平的增加可以直接影響尿液類固醇的分泌和代謝，這可能是由于泌乳素水平增高而降低了5a-還原酶和3b-羥類固醇脫氫酶的活性，5a-還原酶和3b-羥類固醇脫氫酶參與類固醇激素代謝和轉(zhuǎn)化。Tomlinson等對缺乏典型臨床表現(xiàn)的1例20歲庫欣病患者的尿液中的皮質(zhì)醇代謝產(chǎn)物，使用GC-MS進行分析檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)四氫皮質(zhì)醇+allo-四氫皮質(zhì)醇/四氫皮質(zhì)酮之比（THF+allo-THF/THE）下降，表明11β羥基類固醇脫氫酶1型（11β-HydroxysteroiddehydrogenaseType1，11β-HSD1）存在缺陷，這種酶能將非活性的糖皮質(zhì)激素轉(zhuǎn)化為有活性的皮質(zhì)醇，從而不表現(xiàn)出庫欣疾病的典型臨床表現(xiàn)。對缺乏典型臨床癥狀的庫欣病患者應(yīng)警惕11β-HSD1可能存在缺陷。代謝組學(xué)技術(shù)可鑒定未知代謝物，發(fā)現(xiàn)潛在生物標(biāo)志物，Suzuki等年對庫欣綜合征患者與對照組的尿液分別用色譜分析鑒定17酮類固醇含量，發(fā)現(xiàn)庫欣綜合征患者出現(xiàn)了明顯的未知高峰，用毛細(xì)管氣相色譜法對其分析發(fā)現(xiàn)其位置位于11β-羥基雄甾之前，進一步使用氣相串聯(lián)質(zhì)譜分析法仍不能區(qū)分，通過對其分子式的推斷并合成其物質(zhì)，再用氣相色譜和氣相色譜質(zhì)譜鑒定，確定這種未知峰為3a、11β-DH-A。雖然這種新發(fā)現(xiàn)的代謝物質(zhì)是否是庫欣綜合征的標(biāo)志物需要進一步的深入研究，但是，這為人們對疾病的認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)新的可靠的生物標(biāo)志物提供了新思路。
?。ǘ┐贵w腺瘤血液樣本中的代謝組檢測
Oklu等對8例庫欣病患者通過雙邊巖下竇采血方法得到16個血漿樣本，確定存在垂體源性的作為實驗組，把病變對側(cè)非垂體源性作為對照組，分別用LC-MS進行代謝譜分析，評估了259種代謝產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)了3種具有顯著變化的小分子復(fù)合物，分別是吡哆酸鹽、脫氧膽酸、三甲基己二酸二甲酯。這些潛在的生物標(biāo)志物對闡明腫瘤生物學(xué)起到一定的幫助，對垂體腺瘤的診斷和術(shù)后預(yù)后的判斷也具有重要的意義。國內(nèi)學(xué)者臧清策運用LC-MS技術(shù)的代謝組學(xué)方法，對臨床溴隱亭耐藥型和敏感型垂體泌乳素腺瘤患者的血漿開展了溴隱亭耐藥性研究，發(fā)現(xiàn)了64個血漿代謝物的含量存在顯著性差異，鑒定出其中21個差異性代謝物結(jié)構(gòu)，進一步分析發(fā)現(xiàn)1-磷酸二氨銷氨醇、C16鞘氨醇、1-脫氧C14二氨銷氨醇、1-脫氧二氫鞘氨醇等9個潛在耐藥標(biāo)志物具有較高的診斷準(zhǔn)確性。
?。ㄈ┫俅贵w細(xì)胞代謝物檢測
Kriz等使用GC-MS對顱內(nèi)多種類型腫瘤的類固醇硫酸酯酶（steroidsulfatase，STS）和磺酰轉(zhuǎn)移酶（sulfotransferase，SULT）活性進行了測定，發(fā)現(xiàn)STS活性在腦膜瘤和神經(jīng)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤最高，而在垂體腺瘤中最低，而SULT在垂體腺瘤中的活性最高，垂體腺瘤中的SULT/STS較高的比率特征可能是脫氫表雄酮影響其促凋亡和抗增殖的能力。Takamori等運用二乙氨乙基-葡聚糖凝膠A-25和薄層色譜法技術(shù)調(diào)查了生長激素3細(xì)胞系中的神經(jīng)節(jié)苷脂的成分，發(fā)現(xiàn)了其包含有兩種不同的巖藻糖神經(jīng)節(jié)苷脂F(xiàn)G1和FG2，并用快速原子轟擊質(zhì)譜光譜和質(zhì)子核磁共振光譜法確定其結(jié)構(gòu)，當(dāng)分別用1nmol/L17β雌二醇、10nmol/L表皮細(xì)胞生長因子、300nmol/L胰島素處理生長激素3，這種巖藻糖神經(jīng)節(jié)苷脂表達(dá)增加并誘導(dǎo)生長激素3細(xì)胞向正常細(xì)胞分化。同時免疫細(xì)胞化學(xué)和流式細(xì)胞儀顯示，這些神經(jīng)節(jié)苷脂數(shù)量的變化是在細(xì)胞內(nèi)而不是在細(xì)胞表面，結(jié)果也表明巖藻糖神經(jīng)節(jié)苷脂細(xì)胞內(nèi)部變化和生長激素細(xì)胞的分化密切相關(guān)，有助于認(rèn)識腺垂體細(xì)胞分化和個體發(fā)育。Mcphail等使用高效液相色譜法對用血管阻斷劑（5，6-dimethylxanthenone-4-aceticacid，DMXAA）處理生長激素3泌乳素瘤大鼠后的5-羥色胺代謝產(chǎn)物5-羥色胺酸進行測定，5-羥色胺酸作為抗血管作用的替代標(biāo)志物，同時通過動態(tài)磁共振的Ktrans值和綜合釓-時間曲線下面積評估腫瘤血管滲透性和血流量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在200mg/kg劑量的處理后，盡管5-羥色胺酸顯著增加，而Ktrans值和增強曲線下初始面積沒有任何下降，這值得研究者們關(guān)注動態(tài)MRI評估腫瘤對DMXAA的效用性問題。
（四）評估腫瘤增殖性
Stadlbauer等運用1HNMR結(jié)合組織病理學(xué)、外科手術(shù)中的發(fā)現(xiàn)對垂體大腺瘤的增殖和出血等進行了調(diào)查研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)未出血的大腺瘤中膽堿代謝物的濃度和細(xì)胞增值標(biāo)記物（Ki-67）增殖指數(shù)之間具有強正線性相關(guān)，而出血的患者中的未抑制水峰半峰全寬值不同，可能是由于含鐵血黃素影響磁場的均勻性，結(jié)果表明1HNMR作為無創(chuàng)檢測技術(shù)對評估垂體腺瘤增殖性及出血情況具有一定臨床意義。
五、展望
對所有技術(shù)平臺而言，都不能單獨覆蓋生物體內(nèi)的所有代謝產(chǎn)物。不同代謝組樣本間（如尿液、血液、組織細(xì)胞等）的代謝物質(zhì)也不盡相同，僅憑單一的樣本分析整體生物學(xué)是不可靠和不完整的，對代謝組的研究價值有限。結(jié)合血液、組織細(xì)胞及分泌物、尿液等多樣本平行研究，整合不同分析平臺的代謝組學(xué)研究方法是代謝組學(xué)發(fā)展趨勢。
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