糞便靶向代謝組學(xué)是一種聚焦于特定代謝物的分析技術(shù)，通過(guò)高靈敏度、高特異性的方法定量檢測(cè)糞便中與腸道菌群活動(dòng)、宿主代謝或疾病相關(guān)的目標(biāo)代謝物。其核心是結(jié)合代謝通路知識(shí)，針對(duì)性地分析特定生物標(biāo)志物(如短鏈脂肪酸、膽汁酸、氨基酸、神經(jīng)遞質(zhì)等)，揭示腸道微生態(tài)與宿主健康的關(guān)聯(lián)。

　　一、檢測(cè)流程與技術(shù)要點(diǎn)

　　1. 樣本收集與預(yù)處理

　　樣本采集：

　　使用無(wú)菌容器收集新鮮糞便樣本，避免尿液或水污染。

　　推薦立即冷凍(-80℃)保存，或添加代謝物穩(wěn)定劑(如甲醇/乙腈)防止降解。

　　均質(zhì)化處理：

　　稱取適量糞便(通常100-500 mg)，加入PBS或提取緩沖液，渦旋振蕩或勻漿機(jī)破碎。

　　離心去除固體殘?jiān)?如3000×g，10分鐘)，取上清液用于代謝物提取。

　　2. 代謝物提取與富集

　　靶向代謝物提?。?/p>

　　液液萃取(LLE)：針對(duì)脂溶性代謝物(如膽汁酸)，使用甲醇/氯仿混合溶劑。

　　固相萃取(SPE)：對(duì)特定類別代謝物(如短鏈脂肪酸)進(jìn)行純化富集，常用C18或陰離子交換柱。

　　衍生化處理(必要時(shí))：

　　對(duì)低豐度或難電離代謝物(如短鏈脂肪酸)進(jìn)行化學(xué)衍生(如BSTFA硅烷化)，提高質(zhì)譜檢測(cè)靈敏度。

　　3. 儀器分析

　　主流技術(shù)平臺(tái)：

　　液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)：高靈敏度、高選擇性，適用于氨基酸、膽汁酸、維生素等。

　　氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)：適合揮發(fā)性代謝物(如短鏈脂肪酸、酮體)。

　　靶向分析方法：

　　多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)：預(yù)先設(shè)定目標(biāo)代謝物的母離子-子離子對(duì)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定量。

　　結(jié)合內(nèi)標(biāo)法(同位素標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)品)校正基質(zhì)效應(yīng)和儀器波動(dòng)。

　　4. 數(shù)據(jù)分析與驗(yàn)證

　　數(shù)據(jù)預(yù)處理：

　　峰積分、基線校正、內(nèi)標(biāo)歸一化(如使用Skyline、MassHunter等軟件)。

　　靶標(biāo)定量：

　　通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算代謝物濃度(需建立標(biāo)準(zhǔn)品濃度梯度)。

　　生物信息學(xué)分析：

　　代謝通路富集分析(KEGG、HMDB數(shù)據(jù)庫(kù))、差異代謝物篩選(t檢驗(yàn)、PLS-DA等)。

　　二、核心應(yīng)用場(chǎng)景

　　1. 腸道菌群功能研究

　　短鏈脂肪酸(SCFAs)：丁酸、丙酸等反映菌群發(fā)酵活性，與腸道屏障、免疫調(diào)節(jié)相關(guān)。

　　次級(jí)膽汁酸：由菌群修飾初級(jí)膽汁酸生成，影響宿主代謝與癌癥風(fēng)險(xiǎn)。

　　2. 疾病標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)

　　炎癥性腸病(IBD)：糞便中琥珀酸、組胺升高提示炎癥狀態(tài)。

　　代謝綜合征：支鏈氨基酸(BCAAs)、三甲胺(TMA)與肥胖、糖尿病相關(guān)。

　　神經(jīng)精神疾?。?-HT(血清素)、GABA等神經(jīng)遞質(zhì)水平與腸-腦軸調(diào)控相關(guān)。

　　3. 藥物與干預(yù)效果評(píng)估

　　益生菌/益生元：檢測(cè)SCFAs、乳酸等代謝物變化，評(píng)估菌群調(diào)節(jié)效果。

　　抗生素影響：監(jiān)測(cè)膽汁酸譜、維生素K等，揭示菌群功能損傷。

　　三、關(guān)鍵注意事項(xiàng)

　　1. 樣本質(zhì)量控制

　　避免代謝物降解：快速冷凍樣本，避免反復(fù)凍融。

　　標(biāo)準(zhǔn)化操作：統(tǒng)一采集時(shí)間(如晨便)、預(yù)處理流程以減少批次效應(yīng)。

　　2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化

　　靶標(biāo)選擇：基于文獻(xiàn)或前期非靶向數(shù)據(jù)篩選關(guān)鍵代謝物。

　　內(nèi)標(biāo)選擇：使用穩(wěn)定同位素標(biāo)記的內(nèi)標(biāo)(如d4-丁酸、13C-膽堿)提高定量準(zhǔn)確性。

　　3. 數(shù)據(jù)解釋挑戰(zhàn)

　　宿主與菌群貢獻(xiàn)區(qū)分：部分代謝物(如色氨酸代謝物)可能同時(shí)來(lái)源于宿主和菌群，需結(jié)合宏基因組數(shù)據(jù)解析來(lái)源。

　　動(dòng)態(tài)變化干擾：飲食、晝夜節(jié)律等因素顯著影響糞便代謝物，需記錄受試者生活習(xí)慣。

　　四、技術(shù)優(yōu)勢(shì)與局限

　　優(yōu)勢(shì)

　　高靈敏度：可檢測(cè)低豐度代謝物(如pmol級(jí)別)。

　　精準(zhǔn)定量：優(yōu)于非靶向代謝組學(xué)的半定量結(jié)果。

　　臨床轉(zhuǎn)化潛力：適合開(kāi)發(fā)診斷試劑盒或療效監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

　　局限

　　覆蓋范圍有限：僅能分析預(yù)設(shè)目標(biāo)代謝物，可能遺漏新標(biāo)志物。

　　成本較高：標(biāo)準(zhǔn)品、同位素內(nèi)標(biāo)及MRM方法開(kāi)發(fā)耗時(shí)耗資。

　　五、前沿技術(shù)拓展

　　空間代謝組學(xué)：結(jié)合成像質(zhì)譜(MALDI-TOF)定位代謝物在腸道組織中的分布。

　　多組學(xué)整合：聯(lián)合宏基因組、宏轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)構(gòu)建“菌群-代謝物-宿主”調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

　　AI驅(qū)動(dòng)分析：機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)代謝物-疾病關(guān)聯(lián)(如DeepMetabo)。