代谢物分析与鉴定是代谢组学的核心部分,当前肝脏疾病代谢组学研究中代谢物分离分析与鉴定的主要技术平台主要包括基于质谱鉴定技术的气相色谱‐质谱、液相色谱‐质谱、超高效液相色谱‐质谱、毛细管电泳‐质谱和氢谱核磁共振等。

基于质谱技术的GC‐MS、LC‐MS、UPLC‐MS、CE‐MS更普遍应用于肝脏疾病体液代谢组学研究中。GC‐MS是应用较早的代谢组学技术,通过GC‐MS代谢组学技术研究控制组、肝细胞癌(HCC)组、HCC肺癌转移组大鼠尿液和血清结果表明在HCC中7种氨基酸(血管紧张素Ⅱ、异亮氨酸、甘氨酸、鸟氨酸、苯丙氨酸、天冬酰胺、酪氨酸)显著升高,谷氨酸降低;转移组苯丙氨酸和酪氨酸上调而谷氨酸下调;丝氨酸 、鸟氨酸、苯丙氨酸、天冬酰胺、苏糖醇、5‐羟基脯氨酸,2,3,4‐三羟基丁酸转移组低于HCC组,除乳酸外,所有鉴定的代谢物转移组都比HCC更低;在尿液中,丙氨酸、丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸在HCC组升高相对于健康组,而在转移组未发现,丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、乳酸、2,4‐二羟基嘧啶、3‐氨基丙酸、苹果酸、5‐羟脯氨酸、葡萄糖酸在转移组里更低,2‐甲基琥珀酸在转移组更高。尽管GC‐MS重现性好、灵敏度高,但是GC‐MS只能分析热稳定性高的代谢物,往往需要对样品里的代谢物进行蛋白沉淀、提取和两步衍生,而提取和衍生的效率却很少有系统的研究。LC‐MS技术具有高通量、能分离复杂样品的特点,在肝癌尿液代谢组学研究中采用超高效液相色谱质谱技术,联用亲水色谱模式和反相色谱模式,亲水色谱模式下鉴定的几种代谢物与精氨酸和脯氨酸代谢相关而反相色谱模式下与脂肪酸氧化相关的代谢物被发现,克服了之前采用一维反相色谱质谱忽略极性代谢物鉴定的缺陷。应用CE‐MS技术对不同肝脏疾病血清代谢物进行分析,进一步结合LC‐MS多反应监控发现γ‐谷氨酰二肽水平可以作为不同肝脏疾病分型依据;在肝细胞癌血清和尿代谢组学研究中采用气相色谱飞行质谱和超高效液相色谱四极杆飞行质谱2种技术平台,鉴定了40个血清代谢物和31个尿代谢物;可以预见整合应用不同代谢组学技术、整合应用不同的样本更有利于“全景式”揭示肝脏疾病代谢物或对目标代谢物进行定量分析。

目前,肝脏疾病代谢组学研究都去除掉蛋白质进行代谢物分析,而同时分析那些结合在蛋白质上的代谢物和结合代谢物的蛋白质或有助于发现代谢途径改变的信号通路。此外,各种技术平台样品前处理方法比较研究较少,发现不同的肝组织提取策略对UPLC‐MS分析信号的变异系数有较大差异,表明为使肝脏疾病代谢组学研究结果具有可比性,肝脏疾病代谢组学研究样品前处理应逐渐规范化、标准化。

根据数据分析发现的差异代谢物在肝脏疾病期水平上调或下调情况,结合代谢物正常的生物化学途径和生物学功能发现肝脏疾病代谢途径改变主要来自于能量代谢、脂类代谢、氧化应激等,初步揭示肝脏疾病发生、发展机制然而,代谢组学在肝脏疾病应用研究中,在生物样本前处理方面亟待规范化、标准化;代谢物分析与鉴定技术平台、数据分析方法、生物样本等内部整合应用尚处于发展阶段;外部整合基因组学、蛋白质组学、转录组学和代谢组学技术系统研究肝脏疾病鲜有报道。随着整合代谢组学研究方法发展及在肝脏疾病研究中的应用,可以预见全面揭示肝脏疾病发生、发展机制将为期不远。

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