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的变构调节，作为生化反应催化中的辅酶因子和共底物，以 分析 ［18］ 。MS 技术中最常用的分离技术是液相色谱（LC）和
及通过翻译后修饰，来主动控制蛋白活性。因此，代谢组学 气相色谱（GC）色谱柱，分别称为 LC-MS 技术和 GC-MS 技
不仅能为临床提供哮喘的潜在生物标志物，还有助于进一步 术 ［22］ 。GC-MS 相对稳定、灵敏度高，具有出色的分离再现
了解哮喘的发病机制。 性，使用商业数据库和软件即可轻松鉴定代谢物，但样品前
目前哮喘相关的代谢组学研究主要是针对成人哮喘，儿 处理工作量大，只能鉴定易挥发物质且难以进行新的化合物；
童哮喘相关的代谢组学研究相对较少。儿童生理特点与成人 而 LC-MS 技术具有更高的灵敏度、更广泛的代谢物检测范围
不同，儿童处在生长发育阶段，器官发育尚未成熟，功能尚 和多样化的方法，但稳定性更差，化合物鉴定更困难 ［23］ 。
未完善，儿童代谢水平有其自身特点。例如，成人哮喘患者 2 代谢组学在儿童哮喘中的应用
的血清精氨酸高于非哮喘者 ［8］ ，而在儿童中结果正好相反 ［9］ ， 代谢组学研究最常用的样本包括呼出气、尿液、粪便、
这可能由儿童免疫系统不成熟导致 ［8，10］ 。与成人相比，儿童 血液（血清和血浆），肺泡灌洗液和痰诱导样本由于其侵入
［13］
更易受遗传、性别 ［11］ 、年龄 ［12］ 、体质指数（BMI） 、饮食 ［14］ 、 性及技术的复杂性，在临床取样时较少见。样本选择取决于
药物 ［15］ 、外界环境等因素影响，因此，需严格控制研究人群 研究问题的相关性和实际操作的可行性。关于不同样本的生
的人口学特征。此外，代谢组学在儿童哮喘中的意义不仅局 理特征、优缺点以及相关注意事项详见表 1。
限于哮喘的诊断，还包括哮喘的预测，本文对代谢组学在儿 2.1 血浆和血清代谢组学 血浆和血清是代谢组学分析使
童哮喘中的应用进行综述，以期在疾病早期对患儿进行干预， 用最广泛的样本类型，用于研究各种疾病以揭示潜在的生物
从而获得更好的预后。 标志物。两者均有很好的重现性，且两者之间有很高的相
1 代谢组学技术与分析 关性，但血清样品的浓度、灵敏度和可靠性更高 ［33-34］ 。血
代谢组学按研究策略可分为靶向代谢组学和非靶向代谢 浆和血清相比其他类型的样本，优势在于能反映样本采集
组学。非靶向代谢组学是对特定环境、特定生理状态下生物 时生理状态的全局视图，但缺点在于差异缺乏组织特异性。
实体代谢物组成的分析 ［16］ ，其目的在于对所有代谢物进行分
析并从中筛选差异代谢物。而靶向代谢组学则是依赖于先验 DNA 基因的表达
代谢物及其生化途径对特定的代谢物进行定量分析，重复性 转录的信号传导控制
染色质辅酶因子的表观遗传控制
更好、灵敏度更高 ［17］ 。
获取代谢组学数据的两种最常见的分析方法是核磁共振 RNA RNA 的代谢
核糖开关检测代谢物
光谱（NMR）和质谱（MS）。NMR 是基于能量吸收和由于 转录后修饰
外部磁场变化而使原子核重新发射的原理的光谱技术 ［18］ ，
蛋白质 蛋白质活性
其优势在于具有很高的可重复性和定量性，且不会对样本造 受体 / 转录因子的变构调节
成破坏，但与此相对的是灵敏度较低 ［19］ 。MS 通过质荷比 辅酶 / 底物的催化
翻译后修饰
（m/z）和离子化合物通过相对强度获取光谱数据 ［20］ ，具有
代谢物
很高的灵敏度和特异度以及良好的动态范围，这使其特别适
合靶向代谢组学研究。代谢组学中 MS 的主要弱点之一是定量
代谢组学活性筛选
分析，所用样品制备类型及其分子环境会影响信号强度 ［21］ 。
表型
基于 MS 的代谢组学通常在分离步骤之后进行，这会降低生
图 1 代谢物与表观基因组、蛋白质组的相互作用
物样品的复杂性，并允许在不同时间对不同分子集合进行 MS Figure 1 Interactivities of metabolite with epigenome and proteome

表 1 代谢组学常见检测样本的比较
Table 1 Comparison of common samples for metabonomics analysis of childhood asthma
生物样本 生理特征 优点 缺点 注意事项
血浆和血清 由不同组织根据不同的生理需要 提供瞬时代谢状态的综合视 有创，对气道生理缺乏特 血浆收集首选肝素，不建议使
或压力而分泌、排泄或丢弃的所 图，适用于大多数分析技术 异性 用柠檬酸盐，血清收集建议使
有分子组合 ［24］ 和平台 ［25］ 用塑料或玻璃制成的普通无添
加剂收集管 ［26］
呼出气 组成相对简单，同时包含挥发性 无创且易于获得，可重复， 儿童人群难以采集样本，受 需要对样本进行预浓缩，需要
和非挥发性分子 与气道生理有关，适合分析 运动、呼吸方式和速率、鼻 高素质的技术人员和昂贵的
挥发性和非挥发性代谢物 ［27］ 污染、环境温度和湿度影响 ［28］ 设备
粪便 粪便由消化物质的残留物或代谢 无创，易于收藏，可重复收集， 与呼吸系统无直接关系，难 粪便样品具有高度的不均匀
物、肠道菌群代谢物和人体代谢 代谢物代表宿主和肠道菌群 以区分营养、内源和微生物 性，取样后在冰上将样品均
物组成 之前的相互作用 群代谢产物 匀化 ［29］
尿液 成分稳定，相对复杂程度不及血清 无创，方便儿科收集，可重 缺乏与气道生理的接近性和 建议禁食样本，建议晨起中段
和血浆，反映近端组织和血液灌 复收集，成分丰富 ［31］ 特异性，受饮食摄入影响 ［32］ 尿 ［31］
注远处器官的生理和病理变化 ［30］