运用液相色谱联合离子阱—飞行时间质谱法进行海洛因成瘾人员代谢组学研究
吴明健等
摘要：利用代谢组学的研究方法，对海洛因成瘾人员尿液及血清中可能的相关标志物进行筛选。运用液相色谱联合离子阱飞行时间质谱（LC/MSITTOF）联用技术对海洛因检测尿检条阴性的16名海洛因滥用成瘾者与16名正常人的血清和尿液进行研究。多变量统计分析结果表明，海洛因成瘾者和正常人聚类明显，血清和尿液中分别发现12种可能的潜在标志物。成瘾人员和正常人员在血清及尿液代谢水平上具有明显差异，差异代谢物的发现有助于为发现海洛因成瘾判定的潜在标志物提供依据。
关键词：海洛因； 代谢组学； 液相色谱联合离子阱飞行时间质谱
1引言
吸毒成瘾的科学判定一直是困扰广大缉毒及相关工作者的一大难题。近年来，毒品分析研究人员试图通过提高生物样本的前处理效率、提高仪器的检测灵敏度及借助多种先进的分析手段来解决此难题，但均未取得突破性的进展。代谢组学是20世纪90年代中期发展起来的，是通过对分子量小于1000 Da的内源性小分子代谢物进行定性与定量分析，揭示这些内源性小分子代谢物与毒性、疾病、生命活动规律等的相互关系的一门新兴科学[1～3]。代谢组学一经提出，便受到广泛关注，并已在很多领域得到广泛研究[4～7]，但在法庭科学领域进行代谢组学研究罕见报道。本研究将代谢组学的研究方法引入到毒品滥用领域中，为上述难题的解决提供了新的思路，毒品的代谢组学研究有望将毒品鉴定的时限延长，为停止吸毒一段时间后吸毒史的鉴定提供可能。
2实验部分
2.1仪器、试剂与材料
LC/MSITTOF（日本岛津公司）；涡旋混合器（江苏海门其林贝尔仪器制造有限公司）； MIKRO 22R 台式高速冷冻离心机（德国Labwar Science公司）。
乙腈、甲醇及甲酸（HPLC级，Dikma公司），其它试剂均为市售分析纯。超纯水（18 MΩ cm）由本实验室PURELAB UHQ超纯水系统（ELGA Labwater公司）制备。海洛因检测试剂盒（MOR）购自公安部物证鉴定中心。所有血清和尿液样品来自16例海洛因滥用成瘾者（吸食毒品后3日）和16例健康志
3结果与讨论
3.1海洛因滥用成瘾人员血清代谢组学研究多变量统计分析结果
代谢组学研究中数据分析过程应用的主要手段为模识别技术，包括非监督方法和有监督方法[8 ， 9]。主成分分析法（PCA）为非监督法，用于考察正常组和海洛因滥用组人员尿液中的代谢物是否有差异，并找出代谢差异。模型质量用R2Y（cum）和Q2（cum）两个参数评估，R2Y（cum）表示模型的解释能力，Q2（cum）表示模型的预测能力。用PCA法建模后，自动筛选出具有代表性意义的两个主成分，这两个主成分的累积贡献率R2X（cum）为0.629，即模型解释了 62.9% 的原始数据，Q2（cum）为0.564即模型的预测能力为56.4%。从 PCA 的得分矩阵投影图（图 1） 可见，成瘾组和正常组聚成两类，分类明显。同时进行了有监督的模式识别方法，偏最小二乘分析方法（PLSDA ）进行数据处理。PLSDA 可以根据样品分类信息寻找能够使不同种类的样品得到最大分离的方向。分析结果表明，两组之间得到完全分离，海洛因滥用成瘾组内源性代谢物与正常组存在明显差异（图2），其中 99.8%的样本符合模型判别即R2Y（cum）= 0.998 ，而模型的预测能Q2（cum）为0.994。
3.3血清和尿液的整合分析
血清和尿液的数据整合起来进行PCA建模，结果如图5所示。模型参数R2Y（cum）和Q2（cum）值为0.682和0.595，均大于建立在同种分析方法下分析一种样品的模型参数。这说明了两种样品的整合分析，分类效果更好、预测能力更佳。血清样本组与尿液样本组比较，血清样本组能完全区分开，聚类效果更佳明显，即血清样本可能更适用于本研究。
4结论
本研究考察了海洛因滥用成瘾者血清中可能的潜在标志物，并对尿液中的潜在标志物也进行了筛选。毒品尿液样本的检测时限一般为2～3 d，超过这个时限，现有检测方法很难检测出毒品及其中间代谢产物，本研究所选海洛因滥用成瘾样本均为海洛因检测试剂盒（尿）阴性，即超出了毒品检测的时限。本实验结果表明，成瘾组与正常组仍可得到很好的区分开，说明本方法可延长毒品检出的时限性。在发现海洛因滥用成瘾可能的潜在标志物方面，24种内源性代谢物对成瘾者和正常人分类起了最主要作用。上述实验结果表明了代谢组学在毒品滥用研究领域方面的可行性和潜在的价值，丰富了代谢组学技术的应用领域，为海洛因滥用成瘾的科学判定提供了一种新思路。
References
1Nicholson J K， Lindon J C， Holmes E. Xenobiotica， 1999， 29（11）： 1181-1189
2Fiehn O. Comp. Funct. Genomics， 2001， 2（3）： 155-168
3WUMingjian， WANG Mei， YANG Ruiqin， ZHANG Daming. Chinese Journal of Forensic Medicine， 2013， 1（28）： 37-40
4Van der Kloet F M，Tempels F W， Ismail N. J. Metabolomics， 2012， 8（1）： 109-119
5Okazaki Y， Saito K. J. Plant Biotechnol. Rep.， 2012， 6（1）： 1-15
6Lu Y H， Hao H P， Wang G J. J. Clin. Pharmacol. Ther.， 2007， 12（10）： 1144-1150
7West P R， Weir A M， Smith A M. J. Toxicol. Ap. Pharmacol.， 2010， 247（1）： 18-27
8Trygg J， Holmes E， Lundstedt T. J. Proteome Res， 2007， 6（2）： 469-479
9Eriksson L， Antti H， Gottfries J， Holmes E， Johansson E. J. Anal. Bioanal. Chem.， 2004， 380（3）： 419-429
10Chong I G， Jun C H. Chemometrics Intellig Lab Syst， 2005， 78（12）： 103-112
摘要：利用代谢组学的研究方法，对海洛因成瘾人员尿液及血清中可能的相关标志物进行筛选。运用液相色谱联合离子阱飞行时间质谱（LC/MSITTOF）联用技术对海洛因检测尿检条阴性的16名海洛因滥用成瘾者与16名正常人的血清和尿液进行研究。多变量统计分析结果表明，海洛因成瘾者和正常人聚类明显，血清和尿液中分别发现12种可能的潜在标志物。成瘾人员和正常人员在血清及尿液代谢水平上具有明显差异，差异代谢物的发现有助于为发现海洛因成瘾判定的潜在标志物提供依据。
关键词：海洛因； 代谢组学； 液相色谱联合离子阱飞行时间质谱
1引言
吸毒成瘾的科学判定一直是困扰广大缉毒及相关工作者的一大难题。近年来，毒品分析研究人员试图通过提高生物样本的前处理效率、提高仪器的检测灵敏度及借助多种先进的分析手段来解决此难题，但均未取得突破性的进展。代谢组学是20世纪90年代中期发展起来的，是通过对分子量小于1000 Da的内源性小分子代谢物进行定性与定量分析，揭示这些内源性小分子代谢物与毒性、疾病、生命活动规律等的相互关系的一门新兴科学[1～3]。代谢组学一经提出，便受到广泛关注，并已在很多领域得到广泛研究[4～7]，但在法庭科学领域进行代谢组学研究罕见报道。本研究将代谢组学的研究方法引入到毒品滥用领域中，为上述难题的解决提供了新的思路，毒品的代谢组学研究有望将毒品鉴定的时限延长，为停止吸毒一段时间后吸毒史的鉴定提供可能。
2实验部分
2.1仪器、试剂与材料
LC/MSITTOF（日本岛津公司）；涡旋混合器（江苏海门其林贝尔仪器制造有限公司）； MIKRO 22R 台式高速冷冻离心机（德国Labwar Science公司）。
乙腈、甲醇及甲酸（HPLC级，Dikma公司），其它试剂均为市售分析纯。超纯水（18 MΩ cm）由本实验室PURELAB UHQ超纯水系统（ELGA Labwater公司）制备。海洛因检测试剂盒（MOR）购自公安部物证鉴定中心。所有血清和尿液样品来自16例海洛因滥用成瘾者（吸食毒品后3日）和16例健康志
3结果与讨论
3.1海洛因滥用成瘾人员血清代谢组学研究多变量统计分析结果
代谢组学研究中数据分析过程应用的主要手段为模识别技术，包括非监督方法和有监督方法[8 ， 9]。主成分分析法（PCA）为非监督法，用于考察正常组和海洛因滥用组人员尿液中的代谢物是否有差异，并找出代谢差异。模型质量用R2Y（cum）和Q2（cum）两个参数评估，R2Y（cum）表示模型的解释能力，Q2（cum）表示模型的预测能力。用PCA法建模后，自动筛选出具有代表性意义的两个主成分，这两个主成分的累积贡献率R2X（cum）为0.629，即模型解释了 62.9% 的原始数据，Q2（cum）为0.564即模型的预测能力为56.4%。从 PCA 的得分矩阵投影图（图 1） 可见，成瘾组和正常组聚成两类，分类明显。同时进行了有监督的模式识别方法，偏最小二乘分析方法（PLSDA ）进行数据处理。PLSDA 可以根据样品分类信息寻找能够使不同种类的样品得到最大分离的方向。分析结果表明，两组之间得到完全分离，海洛因滥用成瘾组内源性代谢物与正常组存在明显差异（图2），其中 99.8%的样本符合模型判别即R2Y（cum）= 0.998 ，而模型的预测能Q2（cum）为0.994。
3.3血清和尿液的整合分析
血清和尿液的数据整合起来进行PCA建模，结果如图5所示。模型参数R2Y（cum）和Q2（cum）值为0.682和0.595，均大于建立在同种分析方法下分析一种样品的模型参数。这说明了两种样品的整合分析，分类效果更好、预测能力更佳。血清样本组与尿液样本组比较，血清样本组能完全区分开，聚类效果更佳明显，即血清样本可能更适用于本研究。
4结论
本研究考察了海洛因滥用成瘾者血清中可能的潜在标志物，并对尿液中的潜在标志物也进行了筛选。毒品尿液样本的检测时限一般为2～3 d，超过这个时限，现有检测方法很难检测出毒品及其中间代谢产物，本研究所选海洛因滥用成瘾样本均为海洛因检测试剂盒（尿）阴性，即超出了毒品检测的时限。本实验结果表明，成瘾组与正常组仍可得到很好的区分开，说明本方法可延长毒品检出的时限性。在发现海洛因滥用成瘾可能的潜在标志物方面，24种内源性代谢物对成瘾者和正常人分类起了最主要作用。上述实验结果表明了代谢组学在毒品滥用研究领域方面的可行性和潜在的价值，丰富了代谢组学技术的应用领域，为海洛因滥用成瘾的科学判定提供了一种新思路。
References
1Nicholson J K， Lindon J C， Holmes E. Xenobiotica， 1999， 29（11）： 1181-1189
2Fiehn O. Comp. Funct. Genomics， 2001， 2（3）： 155-168
3WUMingjian， WANG Mei， YANG Ruiqin， ZHANG Daming. Chinese Journal of Forensic Medicine， 2013， 1（28）： 37-40
4Van der Kloet F M，Tempels F W， Ismail N. J. Metabolomics， 2012， 8（1）： 109-119
5Okazaki Y， Saito K. J. Plant Biotechnol. Rep.， 2012， 6（1）： 1-15
6Lu Y H， Hao H P， Wang G J. J. Clin. Pharmacol. Ther.， 2007， 12（10）： 1144-1150
7West P R， Weir A M， Smith A M. J. Toxicol. Ap. Pharmacol.， 2010， 247（1）： 18-27
8Trygg J， Holmes E， Lundstedt T. J. Proteome Res， 2007， 6（2）： 469-479
9Eriksson L， Antti H， Gottfries J， Holmes E， Johansson E. J. Anal. Bioanal. Chem.， 2004， 380（3）： 419-429
10Chong I G， Jun C H. Chemometrics Intellig Lab Syst， 2005， 78（12）： 103-112
摘要：利用代谢组学的研究方法，对海洛因成瘾人员尿液及血清中可能的相关标志物进行筛选。运用液相色谱联合离子阱飞行时间质谱（LC/MSITTOF）联用技术对海洛因检测尿检条阴性的16名海洛因滥用成瘾者与16名正常人的血清和尿液进行研究。多变量统计分析结果表明，海洛因成瘾者和正常人聚类明显，血清和尿液中分别发现12种可能的潜在标志物。成瘾人员和正常人员在血清及尿液代谢水平上具有明显差异，差异代谢物的发现有助于为发现海洛因成瘾判定的潜在标志物提供依据。
关键词：海洛因； 代谢组学； 液相色谱联合离子阱飞行时间质谱
1引言
吸毒成瘾的科学判定一直是困扰广大缉毒及相关工作者的一大难题。近年来，毒品分析研究人员试图通过提高生物样本的前处理效率、提高仪器的检测灵敏度及借助多种先进的分析手段来解决此难题，但均未取得突破性的进展。代谢组学是20世纪90年代中期发展起来的，是通过对分子量小于1000 Da的内源性小分子代谢物进行定性与定量分析，揭示这些内源性小分子代谢物与毒性、疾病、生命活动规律等的相互关系的一门新兴科学[1～3]。代谢组学一经提出，便受到广泛关注，并已在很多领域得到广泛研究[4～7]，但在法庭科学领域进行代谢组学研究罕见报道。本研究将代谢组学的研究方法引入到毒品滥用领域中，为上述难题的解决提供了新的思路，毒品的代谢组学研究有望将毒品鉴定的时限延长，为停止吸毒一段时间后吸毒史的鉴定提供可能。
2实验部分
2.1仪器、试剂与材料
LC/MSITTOF（日本岛津公司）；涡旋混合器（江苏海门其林贝尔仪器制造有限公司）； MIKRO 22R 台式高速冷冻离心机（德国Labwar Science公司）。
乙腈、甲醇及甲酸（HPLC级，Dikma公司），其它试剂均为市售分析纯。超纯水（18 MΩ cm）由本实验室PURELAB UHQ超纯水系统（ELGA Labwater公司）制备。海洛因检测试剂盒（MOR）购自公安部物证鉴定中心。所有血清和尿液样品来自16例海洛因滥用成瘾者（吸食毒品后3日）和16例健康志
3结果与讨论
3.1海洛因滥用成瘾人员血清代谢组学研究多变量统计分析结果
代谢组学研究中数据分析过程应用的主要手段为模识别技术，包括非监督方法和有监督方法[8 ， 9]。主成分分析法（PCA）为非监督法，用于考察正常组和海洛因滥用组人员尿液中的代谢物是否有差异，并找出代谢差异。模型质量用R2Y（cum）和Q2（cum）两个参数评估，R2Y（cum）表示模型的解释能力，Q2（cum）表示模型的预测能力。用PCA法建模后，自动筛选出具有代表性意义的两个主成分，这两个主成分的累积贡献率R2X（cum）为0.629，即模型解释了 62.9% 的原始数据，Q2（cum）为0.564即模型的预测能力为56.4%。从 PCA 的得分矩阵投影图（图 1） 可见，成瘾组和正常组聚成两类，分类明显。同时进行了有监督的模式识别方法，偏最小二乘分析方法（PLSDA ）进行数据处理。PLSDA 可以根据样品分类信息寻找能够使不同种类的样品得到最大分离的方向。分析结果表明，两组之间得到完全分离，海洛因滥用成瘾组内源性代谢物与正常组存在明显差异（图2），其中 99.8%的样本符合模型判别即R2Y（cum）= 0.998 ，而模型的预测能Q2（cum）为0.994。
3.3血清和尿液的整合分析
血清和尿液的数据整合起来进行PCA建模，结果如图5所示。模型参数R2Y（cum）和Q2（cum）值为0.682和0.595，均大于建立在同种分析方法下分析一种样品的模型参数。这说明了两种样品的整合分析，分类效果更好、预测能力更佳。血清样本组与尿液样本组比较，血清样本组能完全区分开，聚类效果更佳明显，即血清样本可能更适用于本研究。
4结论
本研究考察了海洛因滥用成瘾者血清中可能的潜在标志物，并对尿液中的潜在标志物也进行了筛选。毒品尿液样本的检测时限一般为2～3 d，超过这个时限，现有检测方法很难检测出毒品及其中间代谢产物，本研究所选海洛因滥用成瘾样本均为海洛因检测试剂盒（尿）阴性，即超出了毒品检测的时限。本实验结果表明，成瘾组与正常组仍可得到很好的区分开，说明本方法可延长毒品检出的时限性。在发现海洛因滥用成瘾可能的潜在标志物方面，24种内源性代谢物对成瘾者和正常人分类起了最主要作用。上述实验结果表明了代谢组学在毒品滥用研究领域方面的可行性和潜在的价值，丰富了代谢组学技术的应用领域，为海洛因滥用成瘾的科学判定提供了一种新思路。
References
1Nicholson J K， Lindon J C， Holmes E. Xenobiotica， 1999， 29（11）： 1181-1189
2Fiehn O. Comp. Funct. Genomics， 2001， 2（3）： 155-168
3WUMingjian， WANG Mei， YANG Ruiqin， ZHANG Daming. Chinese Journal of Forensic Medicine， 2013， 1（28）： 37-40
4Van der Kloet F M，Tempels F W， Ismail N. J. Metabolomics， 2012， 8（1）： 109-119
5Okazaki Y， Saito K. J. Plant Biotechnol. Rep.， 2012， 6（1）： 1-15
6Lu Y H， Hao H P， Wang G J. J. Clin. Pharmacol. Ther.， 2007， 12（10）： 1144-1150
7West P R， Weir A M， Smith A M. J. Toxicol. Ap. Pharmacol.， 2010， 247（1）： 18-27
8Trygg J， Holmes E， Lundstedt T. J. Proteome Res， 2007， 6（2）： 469-479
9Eriksson L， Antti H， Gottfries J， Holmes E， Johansson E. J. Anal. Bioanal. Chem.， 2004， 380（3）： 419-429
10Chong I G， Jun C H. Chemometrics Intellig Lab Syst， 2005， 78（12）： 103-112
摘要：利用代谢组学的研究方法，对海洛因成瘾人员尿液及血清中可能的相关标志物进行筛选。运用液相色谱联合离子阱飞行时间质谱（LC/MSITTOF）联用技术对海洛因检测尿检条阴性的16名海洛因滥用成瘾者与16名正常人的血清和尿液进行研究。多变量统计分析结果表明，海洛因成瘾者和正常人聚类明显，血清和尿液中分别发现12种可能的潜在标志物。成瘾人员和正常人员在血清及尿液代谢水平上具有明显差异，差异代谢物的发现有助于为发现海洛因成瘾判定的潜在标志物提供依据。
关键词：海洛因； 代谢组学； 液相色谱联合离子阱飞行时间质谱
1引言
吸毒成瘾的科学判定一直是困扰广大缉毒及相关工作者的一大难题。近年来，毒品分析研究人员试图通过提高生物样本的前处理效率、提高仪器的检测灵敏度及借助多种先进的分析手段来解决此难题，但均未取得突破性的进展。代谢组学是20世纪90年代中期发展起来的，是通过对分子量小于1000 Da的内源性小分子代谢物进行定性与定量分析，揭示这些内源性小分子代谢物与毒性、疾病、生命活动规律等的相互关系的一门新兴科学[1～3]。代谢组学一经提出，便受到广泛关注，并已在很多领域得到广泛研究[4～7]，但在法庭科学领域进行代谢组学研究罕见报道。本研究将代谢组学的研究方法引入到毒品滥用领域中，为上述难题的解决提供了新的思路，毒品的代谢组学研究有望将毒品鉴定的时限延长，为停止吸毒一段时间后吸毒史的鉴定提供可能。
2实验部分
2.1仪器、试剂与材料
LC/MSITTOF（日本岛津公司）；涡旋混合器（江苏海门其林贝尔仪器制造有限公司）； MIKRO 22R 台式高速冷冻离心机（德国Labwar Science公司）。
乙腈、甲醇及甲酸（HPLC级，Dikma公司），其它试剂均为市售分析纯。超纯水（18 MΩ cm）由本实验室PURELAB UHQ超纯水系统（ELGA Labwater公司）制备。海洛因检测试剂盒（MOR）购自公安部物证鉴定中心。所有血清和尿液样品来自16例海洛因滥用成瘾者（吸食毒品后3日）和16例健康志
3结果与讨论
3.1海洛因滥用成瘾人员血清代谢组学研究多变量统计分析结果
代谢组学研究中数据分析过程应用的主要手段为模识别技术，包括非监督方法和有监督方法[8 ， 9]。主成分分析法（PCA）为非监督法，用于考察正常组和海洛因滥用组人员尿液中的代谢物是否有差异，并找出代谢差异。模型质量用R2Y（cum）和Q2（cum）两个参数评估，R2Y（cum）表示模型的解释能力，Q2（cum）表示模型的预测能力。用PCA法建模后，自动筛选出具有代表性意义的两个主成分，这两个主成分的累积贡献率R2X（cum）为0.629，即模型解释了 62.9% 的原始数据，Q2（cum）为0.564即模型的预测能力为56.4%。从 PCA 的得分矩阵投影图（图 1） 可见，成瘾组和正常组聚成两类，分类明显。同时进行了有监督的模式识别方法，偏最小二乘分析方法（PLSDA ）进行数据处理。PLSDA 可以根据样品分类信息寻找能够使不同种类的样品得到最大分离的方向。分析结果表明，两组之间得到完全分离，海洛因滥用成瘾组内源性代谢物与正常组存在明显差异（图2），其中 99.8%的样本符合模型判别即R2Y（cum）= 0.998 ，而模型的预测能Q2（cum）为0.994。
3.3血清和尿液的整合分析
血清和尿液的数据整合起来进行PCA建模，结果如图5所示。模型参数R2Y（cum）和Q2（cum）值为0.682和0.595，均大于建立在同种分析方法下分析一种样品的模型参数。这说明了两种样品的整合分析，分类效果更好、预测能力更佳。血清样本组与尿液样本组比较，血清样本组能完全区分开，聚类效果更佳明显，即血清样本可能更适用于本研究。
4结论
本研究考察了海洛因滥用成瘾者血清中可能的潜在标志物，并对尿液中的潜在标志物也进行了筛选。毒品尿液样本的检测时限一般为2～3 d，超过这个时限，现有检测方法很难检测出毒品及其中间代谢产物，本研究所选海洛因滥用成瘾样本均为海洛因检测试剂盒（尿）阴性，即超出了毒品检测的时限。本实验结果表明，成瘾组与正常组仍可得到很好的区分开，说明本方法可延长毒品检出的时限性。在发现海洛因滥用成瘾可能的潜在标志物方面，24种内源性代谢物对成瘾者和正常人分类起了最主要作用。上述实验结果表明了代谢组学在毒品滥用研究领域方面的可行性和潜在的价值，丰富了代谢组学技术的应用领域，为海洛因滥用成瘾的科学判定提供了一种新思路。
References
1Nicholson J K， Lindon J C， Holmes E. Xenobiotica， 1999， 29（11）： 1181-1189
2Fiehn O. Comp. Funct. Genomics， 2001， 2（3）： 155-168
3WUMingjian， WANG Mei， YANG Ruiqin， ZHANG Daming. Chinese Journal of Forensic Medicine， 2013， 1（28）： 37-40
4Van der Kloet F M，Tempels F W， Ismail N. J. Metabolomics， 2012， 8（1）： 109-119
5Okazaki Y， Saito K. J. Plant Biotechnol. Rep.， 2012， 6（1）： 1-15
6Lu Y H， Hao H P， Wang G J. J. Clin. Pharmacol. Ther.， 2007， 12（10）： 1144-1150
7West P R， Weir A M， Smith A M. J. Toxicol. Ap. Pharmacol.， 2010， 247（1）： 18-27
8Trygg J， Holmes E， Lundstedt T. J. Proteome Res， 2007， 6（2）： 469-479
9Eriksson L， Antti H， Gottfries J， Holmes E， Johansson E. J. Anal. Bioanal. Chem.， 2004， 380（3）： 419-429
10Chong I G， Jun C H. Chemometrics Intellig Lab Syst， 2005， 78（12）： 103-112
摘要：利用代谢组学的研究方法，对海洛因成瘾人员尿液及血清中可能的相关标志物进行筛选。运用液相色谱联合离子阱飞行时间质谱（LC/MSITTOF）联用技术对海洛因检测尿检条阴性的16名海洛因滥用成瘾者与16名正常人的血清和尿液进行研究。多变量统计分析结果表明，海洛因成瘾者和正常人聚类明显，血清和尿液中分别发现12种可能的潜在标志物。成瘾人员和正常人员在血清及尿液代谢水平上具有明显差异，差异代谢物的发现有助于为发现海洛因成瘾判定的潜在标志物提供依据。
关键词：海洛因； 代谢组学； 液相色谱联合离子阱飞行时间质谱
1引言
吸毒成瘾的科学判定一直是困扰广大缉毒及相关工作者的一大难题。近年来，毒品分析研究人员试图通过提高生物样本的前处理效率、提高仪器的检测灵敏度及借助多种先进的分析手段来解决此难题，但均未取得突破性的进展。代谢组学是20世纪90年代中期发展起来的，是通过对分子量小于1000 Da的内源性小分子代谢物进行定性与定量分析，揭示这些内源性小分子代谢物与毒性、疾病、生命活动规律等的相互关系的一门新兴科学[1～3]。代谢组学一经提出，便受到广泛关注，并已在很多领域得到广泛研究[4～7]，但在法庭科学领域进行代谢组学研究罕见报道。本研究将代谢组学的研究方法引入到毒品滥用领域中，为上述难题的解决提供了新的思路，毒品的代谢组学研究有望将毒品鉴定的时限延长，为停止吸毒一段时间后吸毒史的鉴定提供可能。
2实验部分
2.1仪器、试剂与材料
LC/MSITTOF（日本岛津公司）；涡旋混合器（江苏海门其林贝尔仪器制造有限公司）； MIKRO 22R 台式高速冷冻离心机（德国Labwar Science公司）。
乙腈、甲醇及甲酸（HPLC级，Dikma公司），其它试剂均为市售分析纯。超纯水（18 MΩ cm）由本实验室PURELAB UHQ超纯水系统（ELGA Labwater公司）制备。海洛因检测试剂盒（MOR）购自公安部物证鉴定中心。所有血清和尿液样品来自16例海洛因滥用成瘾者（吸食毒品后3日）和16例健康志
3结果与讨论
3.1海洛因滥用成瘾人员血清代谢组学研究多变量统计分析结果
代谢组学研究中数据分析过程应用的主要手段为模识别技术，包括非监督方法和有监督方法[8 ， 9]。主成分分析法（PCA）为非监督法，用于考察正常组和海洛因滥用组人员尿液中的代谢物是否有差异，并找出代谢差异。模型质量用R2Y（cum）和Q2（cum）两个参数评估，R2Y（cum）表示模型的解释能力，Q2（cum）表示模型的预测能力。用PCA法建模后，自动筛选出具有代表性意义的两个主成分，这两个主成分的累积贡献率R2X（cum）为0.629，即模型解释了 62.9% 的原始数据，Q2（cum）为0.564即模型的预测能力为56.4%。从 PCA 的得分矩阵投影图（图 1） 可见，成瘾组和正常组聚成两类，分类明显。同时进行了有监督的模式识别方法，偏最小二乘分析方法（PLSDA ）进行数据处理。PLSDA 可以根据样品分类信息寻找能够使不同种类的样品得到最大分离的方向。分析结果表明，两组之间得到完全分离，海洛因滥用成瘾组内源性代谢物与正常组存在明显差异（图2），其中 99.8%的样本符合模型判别即R2Y（cum）= 0.998 ，而模型的预测能Q2（cum）为0.994。
3.3血清和尿液的整合分析
血清和尿液的数据整合起来进行PCA建模，结果如图5所示。模型参数R2Y（cum）和Q2（cum）值为0.682和0.595，均大于建立在同种分析方法下分析一种样品的模型参数。这说明了两种样品的整合分析，分类效果更好、预测能力更佳。血清样本组与尿液样本组比较，血清样本组能完全区分开，聚类效果更佳明显，即血清样本可能更适用于本研究。
4结论
本研究考察了海洛因滥用成瘾者血清中可能的潜在标志物，并对尿液中的潜在标志物也进行了筛选。毒品尿液样本的检测时限一般为2～3 d，超过这个时限，现有检测方法很难检测出毒品及其中间代谢产物，本研究所选海洛因滥用成瘾样本均为海洛因检测试剂盒（尿）阴性，即超出了毒品检测的时限。本实验结果表明，成瘾组与正常组仍可得到很好的区分开，说明本方法可延长毒品检出的时限性。在发现海洛因滥用成瘾可能的潜在标志物方面，24种内源性代谢物对成瘾者和正常人分类起了最主要作用。上述实验结果表明了代谢组学在毒品滥用研究领域方面的可行性和潜在的价值，丰富了代谢组学技术的应用领域，为海洛因滥用成瘾的科学判定提供了一种新思路。
References
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10Chong I G， Jun C H. Chemometrics Intellig Lab Syst， 2005， 78（12）： 103-112
摘要：利用代谢组学的研究方法，对海洛因成瘾人员尿液及血清中可能的相关标志物进行筛选。运用液相色谱联合离子阱飞行时间质谱（LC/MSITTOF）联用技术对海洛因检测尿检条阴性的16名海洛因滥用成瘾者与16名正常人的血清和尿液进行研究。多变量统计分析结果表明，海洛因成瘾者和正常人聚类明显，血清和尿液中分别发现12种可能的潜在标志物。成瘾人员和正常人员在血清及尿液代谢水平上具有明显差异，差异代谢物的发现有助于为发现海洛因成瘾判定的潜在标志物提供依据。
关键词：海洛因； 代谢组学； 液相色谱联合离子阱飞行时间质谱
1引言
吸毒成瘾的科学判定一直是困扰广大缉毒及相关工作者的一大难题。近年来，毒品分析研究人员试图通过提高生物样本的前处理效率、提高仪器的检测灵敏度及借助多种先进的分析手段来解决此难题，但均未取得突破性的进展。代谢组学是20世纪90年代中期发展起来的，是通过对分子量小于1000 Da的内源性小分子代谢物进行定性与定量分析，揭示这些内源性小分子代谢物与毒性、疾病、生命活动规律等的相互关系的一门新兴科学[1～3]。代谢组学一经提出，便受到广泛关注，并已在很多领域得到广泛研究[4～7]，但在法庭科学领域进行代谢组学研究罕见报道。本研究将代谢组学的研究方法引入到毒品滥用领域中，为上述难题的解决提供了新的思路，毒品的代谢组学研究有望将毒品鉴定的时限延长，为停止吸毒一段时间后吸毒史的鉴定提供可能。
2实验部分
2.1仪器、试剂与材料
LC/MSITTOF（日本岛津公司）；涡旋混合器（江苏海门其林贝尔仪器制造有限公司）； MIKRO 22R 台式高速冷冻离心机（德国Labwar Science公司）。
乙腈、甲醇及甲酸（HPLC级，Dikma公司），其它试剂均为市售分析纯。超纯水（18 MΩ cm）由本实验室PURELAB UHQ超纯水系统（ELGA Labwater公司）制备。海洛因检测试剂盒（MOR）购自公安部物证鉴定中心。所有血清和尿液样品来自16例海洛因滥用成瘾者（吸食毒品后3日）和16例健康志
3结果与讨论
3.1海洛因滥用成瘾人员血清代谢组学研究多变量统计分析结果
代谢组学研究中数据分析过程应用的主要手段为模识别技术，包括非监督方法和有监督方法[8 ， 9]。主成分分析法（PCA）为非监督法，用于考察正常组和海洛因滥用组人员尿液中的代谢物是否有差异，并找出代谢差异。模型质量用R2Y（cum）和Q2（cum）两个参数评估，R2Y（cum）表示模型的解释能力，Q2（cum）表示模型的预测能力。用PCA法建模后，自动筛选出具有代表性意义的两个主成分，这两个主成分的累积贡献率R2X（cum）为0.629，即模型解释了 62.9% 的原始数据，Q2（cum）为0.564即模型的预测能力为56.4%。从 PCA 的得分矩阵投影图（图 1） 可见，成瘾组和正常组聚成两类，分类明显。同时进行了有监督的模式识别方法，偏最小二乘分析方法（PLSDA ）进行数据处理。PLSDA 可以根据样品分类信息寻找能够使不同种类的样品得到最大分离的方向。分析结果表明，两组之间得到完全分离，海洛因滥用成瘾组内源性代谢物与正常组存在明显差异（图2），其中 99.8%的样本符合模型判别即R2Y（cum）= 0.998 ，而模型的预测能Q2（cum）为0.994。
3.3血清和尿液的整合分析
血清和尿液的数据整合起来进行PCA建模，结果如图5所示。模型参数R2Y（cum）和Q2（cum）值为0.682和0.595，均大于建立在同种分析方法下分析一种样品的模型参数。这说明了两种样品的整合分析，分类效果更好、预测能力更佳。血清样本组与尿液样本组比较，血清样本组能完全区分开，聚类效果更佳明显，即血清样本可能更适用于本研究。
4结论
本研究考察了海洛因滥用成瘾者血清中可能的潜在标志物，并对尿液中的潜在标志物也进行了筛选。毒品尿液样本的检测时限一般为2～3 d，超过这个时限，现有检测方法很难检测出毒品及其中间代谢产物，本研究所选海洛因滥用成瘾样本均为海洛因检测试剂盒（尿）阴性，即超出了毒品检测的时限。本实验结果表明，成瘾组与正常组仍可得到很好的区分开，说明本方法可延长毒品检出的时限性。在发现海洛因滥用成瘾可能的潜在标志物方面，24种内源性代谢物对成瘾者和正常人分类起了最主要作用。上述实验结果表明了代谢组学在毒品滥用研究领域方面的可行性和潜在的价值，丰富了代谢组学技术的应用领域，为海洛因滥用成瘾的科学判定提供了一种新思路。
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