人体尿液代谢组NMR 分析 - ä¸­å›½ç§‘å­¦é™¢æ­¦æ±‰ç‰©ç†ä¸Žæ•°å­¦ç ”ç©¶æ‰€

杨 为 进 等 : 人 体 尿 液 代 谢 组 NMR 分 析
图 2 固 相 萃 取 馏 分 1 的 二 维 COSY 谱 (a) 和 TOCSY 谱 (b)( 下 午 尿 液 )
2.2.2 异 核 相 关 谱 实 验
COSY 和 TOCSY 实 验 后 , 样 品 中 各 代 谢 物 分 子
内 邻 近 氢 原 子 之 间 的 化 学 位 移 及 相 互 关 系 可 以 得 到
有 效 的 确 认 , 但 是 在 尿 样 馏 分 这 种 复 杂 混 合 物 中 仅
依 靠 分 子 中 氢 原 子 之 间 的 信 息 远 不 足 以 解 析 代 谢 物
分 子 . Heteronuclear single quantum correlation(HSQC)
和 heteronuclear multipule bond correlation (HMBC) 是
异 核 相 关 谱 , 是 通 过
1 H 间 接 检 测
13 C 谱 以 极 大 提 高
13 C 检 测 灵 敏 度 的 反 向 实 验 方 法 . HSQC 和 HMBC 的
F2 维 代 表 检 测 样 品 的
1 H 的 化 学 位 移 , F1 维 代 表 间 接
检 测 到 的
13 C 的 化 学 位 移 . HSQC 提 供 分 子 中 与
1 H 直
接 相 连 的
13 C 的 化 学 位 移 , 因 此 , HSQC 谱 图 不 仅 可
以 提 供
1 H 和
13 C 的 化 学 位 移 值 , 而 且 还 将
1 H 和
13 C
每 个 峰 准 确 地 对 应 出 来 . 同 时 对 于 一 些 含 有 环 状 结
构 的 或 某 些 具 有 手 性 C 原 子 的 代 谢 物 , 连 在 同 一 碳 上
的 两 个 氢 原 子 , 由 于 所 处 的 化 学 环 境 并 不 相 同 , 其 化
学 位 移 也 不 相 同 , 通 过 HSQC 我 们 可 以 清 楚 地 看 到 两
个 峰 , 他 们 在 谱 图 中
1 H 的 化 学 位 移 不 同 , 但
13 C 的 化
学 位 移 相 同 , 这 是 在
1 H NMR 以 及 COSY 和 TOCSY
中 很 难 辨 认 的 . HMBC 表 示 异 核 的 远 程 相 关 谱 .
HMBC 的 谱 图 提 供 与
1 H 原 子 相 隔 2~4 个 化 学 键 相 连
的
13 C 的 化 学 位 移 , 根 据 HMBC 谱 所 给 出 的 H, C 之
间 的 关 系 , 结 合 HSQC 的 谱 图 , 我 们 就 能 够 解 决 C 原
子 的 连 接 顺 序 问 题 并 确 定 代 谢 物 的 骨 架 结 构 .
馏 分 1 的 异 核 相 关 谱 图 结 果 如 图 3 所 示 . 5 个 馏
分 均 获 得 了 高 质 量 的 HSQC 和 HMBC 谱 图 , 同 一 馏
分 的 两 类 谱 图 相 比 , HSQC 比 HMBC 具 有 更 高 的 灵 敏
度 , HMBC 却 比 HSQC 包 含 了 更 多 的 代 谢 物 的 结 构 信
息 . 比 较 5 个 馏 分 同 类 谱 图 , 可 以 发 现 沿 馏 分 1 至 馏
分 5, HSQC 和 HMBC 谱 图 的 信 号 强 度 逐 步 减 弱 , 尤
其 是 HMBC 谱 , 馏 分 4 和 馏 分 5 的 谱 图 已 经 很 难 保
证 关 联 信 号 的 完 整 性 , 使 谱 图 解 析 难 度 加 大 . 逐 步 调
整 各 馏 分 的 HMBC 谱 图 信 号 强 度 及 缩 放 尺 度 , 既 得
到 了 每 一 馏 分 中 各 代 谢 物 分 子 中 碳 原 子 与 碳 原 子 之
间 相 互 连 接 关 系 又 获 得 氢 原 子 与 氢 原 子 之 间 的 相 互
靠 近 关 系 , 与 COSY 和 TOCSY 获 得 的 结 果 相 互 引 证 、
相 互 补 充 , 再 加 上 HSQC 中 所 表 达 的 碳 原 子 与 氢 原 子
直 接 关 联 , 尿 样 馏 分 中 一 些 重 要 的 代 谢 物 质 结 构 得
到 了 较 为 完 整 的 解 析 , 部 分 在 COSY 和 TOCSY 实 验
过 程 指 认 的 代 谢 物 在 此 也 得 到 了 真 正 的 确 认 .
2.2.3 J- 分 解 谱 实 验
由 于 氢 谱 的 化 学 位 移 范 围 较 窄 , 而
1 H- 1 H 间 的 耦
合 广 泛 存 在 , 导 致 谱 图 重 叠 现 象 仍 十 分 严 重 , 给 辨 认
带 来 很 大 困 难 . J- 分 解 谱 (J-resolved spectroscopic,
J-RES) 实 验 可 以 将 化 学 位 移 与 J 耦 合 分 开 , 使 一 维 谱
上 过 分 拥 挤 的 谱 分 散 在 平 面 上 , 给 上 述 一 维 和 二 维
谱 图 的 解 析 提 供 有 效 的 补 充 . J-RES 谱 图 中 的 F2 维 代
表 是
1 H 的 化 学 位 移 , F1 维 代 表 的 是 耦 合 常 数 的 大 小 ,
代 谢 物 分 子 单 重 峰 直 接 位 于 F1 中 心 轴 , 多 重 峰 则 沿
中 心 轴 向 两 端 作 对 称 分 布 . 由 于 多 数 代 谢 物
1 H 的 化
学 位 移 经 常 随 溶 液 环 境 发 生 变 化 , 而 分 子 中 的 耦 合
常 数 变 化 却 不 是 很 大 , 因 此 J-RES 经 常 是 代 谢 组 学 研
究 中 用 于 复 杂 样 品 环 境 代 谢 物 解 析 的 重 要 参 照 .
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