淺談不同職業環境對人體代謝特征的影響

張冕

【摘 要】目的：本篇文章的目的為研究運動員、科研人員以及體力勞動和三類人群的具體代謝差異，進而對于不同職業的人群進行個性化的健康知道。具體方法為隨機尋找運動員、科研人員以及體力勞動者總共55人，分別對其采集3組志愿者的晨尿。使用一維核磁共振技術來檢測尿液當中的代謝產物，然后再利用模式識別的方式來篩選尿液當中的代謝標志物，結合尿液代謝標志物來研究3三類人群的具體代謝類型。結果顯示3組志愿者之間確實存在著顯著的代謝差異，差異比較顯著的代謝物有22個。該次研究體現出了3類人遵肌肉代謝、認知功能以及腸道菌群活性等之間的差異，給人群的健康狀況總體評價帶來了嶄新的思路。

【關鍵詞】不同職業環境；人體新城代謝；特征；影響

【中圖分類號】R378 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-6851（2018）09--02

1 引言

個體的健康狀態會受到生活習慣、飲食以及職業等多個方面的影響。在不相同的職業環境之下，慢性病的發病率也是各不相同的。比如農民、工人以及教科人員等職業不相同人群的冠心病、腦卒中、高血壓、糖尿病的分布不同。運動員、科研人員以及體力勞動者的工作性質差距比較大，影響健康狀態的主要因素也是不相同的。代謝組學指的是在機體受到基因修飾或者是外部應激的時候，采取定量分析的技術進而對于機體相應的多個動態數據開展測量，然后闡述機體生理改變機理的科學。跟蛋白組學以及基因組學相比較來說，蛋白組學以及基因組學在及時生理學機理的時候，只能夠告訴我們可能出現上面，這是由于在其下游面臨著很多的調節機制，而代謝組學可以讓我們知道已經發生了什么；并且蛋白組學以及基因組學所表現的細微改變將會在代謝物水平方面得到擴大，使得檢測更為方便。為了研究慢性病所形成的內部機制、對于不相同職業的人群開展科學合理的營養保障，該次研究利用尿液代謝組學技術來針對3類不相同職業人群的代謝差異開展了研究。

2 方法

2.1 志愿者與樣本收集 志愿者一共為55名，在這當中運動員有16名（A組，男，年齡在24-43歲之間）；科研人員有11名（R組，男，年齡在26-53歲之間）；體力勞動者28名（L組，男，年齡在22-47歲之間）。然后分別對志愿者進行晨尿的采集，在其中加入脲酶50～200U/200mL，進而對尿液當中的尿素進行降解。在室溫下降解30min之后等份分裝在滅菌離心管當中，在零下80℃的環境下凍存。

2.2 數據分析

（1）樣本數據預處理。把收集到的1H-NMR譜使用專業的核磁圖譜分析軟件開展極限校準（多項式平滑）以及相位校正（解卷積）。去掉尿液代謝譜當中的尿素峰以及水峰，在分段積分之后獲得樣本的數據矩陣。尿液核磁圖譜化合物的具體歸屬應該利用參考文獻以及代謝組學數據庫來確定。

（2）多元統計分析。把得到的樣本數據矩陣輸入到SIMCAP+軟件當中開展多元統計分析。首先對于指標（化學位移，1985個）開展過濾，去除相對標準差低于30%的指標（這些指標在研究的過程當中沒有產生顯著的變化，在引入之后將會導致后期的建模過度擬合）；其次，利用各項指標的總和分別對于單個指標開展標準化，減小信號強度差比較大的指標之間的數量級差；再次，對于數據開展立方根轉化；最后，對于數據開展歸一化處理，通過平均值實現中心化，再除相對標準差。通過處理之后的數據及創建出主要成分的分析模型，對于原始數據開展可視化，觀測3組樣本的聚類趨勢以及同種樣本的離散度，找到存在于樣本當中的異常點，在去除異常點之后重新創建PCA模型。

3 尿樣NMR圖譜數據預處理結果

為了去除每一項指標的峰強度數量與分布不同對于將來數據分析的干擾，首先對于數據開展了標準化處理。隨機選出50個指標開展預處理前后分布的對比。從密度圖就能夠知道，在數據處理之前服從指數衰減分布；處理之后數據服從高斯分布。由此可見數據處理有利于將來的建模。

4 三類人群代謝差異的整體分析

4.1 共有代謝標志物的功能分類 在特征代謝物當中跟認知功能有關聯的代謝物甲基煙酰胺是尼克酰胺代謝通路的中間產物，能夠參與調整神經遞質的合成，其排放量從高到低依次為L>R>A。3-羥基扁桃酸是一種構成琥珀酰輔酶的前體物質，它的形成需要通過鈷胺素當做輔酶因子，該種酶的活性降低跟神經功能紊亂以及認知障礙有關聯，其排放量從高到低依次為R>A>L。甲基煙酰胺以及3-羥基扁桃酸能夠體現一個人的認知水平，從這3類人群的尿液排泄量能夠知道研究人員的認知能力是最強的。

谷氨酰胺是肌肉當中含量最多的氨基酸，可以通過飲食當中的鵝肌肽以及甲基組氨酸形成。谷氨酰胺排泄量的增多體現出了肌肉代謝與分解的強化，鵝肌肽以及甲基組氨酸排泄量的增多或許跟飲食構成（動源性食品占據的比重越高，其尿液量也就越大）或者是跟人體利用效率降低有關聯。在這3類人群當中，谷氨酰胺尿液排泄量從高到低依次為R>A>L，甲基組氨酸從高到底為R>L>A，鵝肌肽從高到低依次為A>R>L。這表明R組的肌肉分解代謝比較強，可能跟他們長時間缺少鍛煉有關系。脂質氧化代謝當中，O-乙酰肉毒堿以及肉毒堿是肌細胞脂質代謝的運載體，它負責把脂質氧化所生成的乙酰基從細胞質運送到線粒體當中。除此之外，脂質氧化是心肌細胞重要的能量來源。肉毒堿的排放量從高到低依次為R>A>L，O-乙酰肉毒堿從高到低依次為R>L>A。由此可以知道，R組這兩種代謝物的利用率降低，跟人體的脂質氧化功能降低有關聯。

4.2 特有代謝標志物的篩選與分析 2-辛烯酸是通過肝氧化脂肪醛類的化合物所生成的。苯酚是茶類以及水果蔬菜當中的多酚類物質被腸道的菌類降解所生成的，肌苷是核酸代謝生成的產物，通過黃嘌呤以及次黃嘌呤代謝所產生的。運動員組的特定代謝標志物體現了其飲食結構是不相同的；體力勞動組特有的代謝標志物是順式烏頭酸，參與到三羧酸循環，并且檸檬酸的濃度比其他組要高。這或許跟他們長時間參與體力勞動有關聯。科研人員組馬尿酸鹽的濃度相比來說較低。馬尿酸鹽是腸道菌落代謝水果蔬菜當中的喹啉酸生成的，該種類型的細菌同時也生產具備抗氧化的維生素以及氨基酸。由此可以知道R組腸道該種細菌的數目比較小。綜上，從這3類人群當中特有的代謝標志物能夠知道他們存在一定的飲食差異，從而引發腸道菌落結構的差異。

5 結語

綜上所述，該次研究利用代謝組學技術找到了運動員、科研人員以及體力勞動者之間的差異，共發現3組志愿者之間差異明顯的代謝標志無有20個，可以劃分為6組，可以看出跟認知能力、肌肉質量、生物節律以及腸道菌群活性等有關的代謝特點。另外，跟不相同生理功能有關的代謝物之間的聚類體現出了人體各個器官之間的相互調節。希望本次研究能夠給業內人士帶來一定的借鑒。

參考文獻

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