“肺与大肠相表里”的全生命周期代谢全景图谱：基于大鼠肺组织、血清与粪便样本的跨器官代谢调控研究

摘要

目的 基于中医“肺与大肠相表里”理论，运用非靶向代谢组学技术系统分析不同周龄大鼠肺组织、血清及粪便的代谢谱变化及其内在联系，旨在揭示“肠-血-肺”代谢轴的物质基础，为儿童呼吸系统疾病的代谢干预与中医治疗提供实验依据。方法 采用气相色谱-质谱联用技术（Gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS）检测3、7、12、24、56、70周龄大鼠肺组织、血清和粪便样本中的代谢物。通过主成分分析（Principal component analysis,PCA）和变量投影重要性（Variable importance in projection,VIP）值筛选确定关键代谢物，并进一步分析3类样本的共有代谢物及幼年大鼠（3周龄）与成年大鼠（7周龄）之间的差异代谢特征。结果 肺组织与血清中高VIP值代谢物主要包括β-甘油磷酸、葡萄糖-1-磷酸、麦芽糖、黄嘌呤、次黄嘌呤、月桂酸和苏糖醇；粪便中主要为17α,20α-二羟基-4-孕烯-3-酮、4-羟基扁桃酸和腐胺。3类样本中共有代谢物包括乳酸、β-羟丁酸、甘氨酸和谷氨酰胺等。幼年与成年大鼠在肺、血、粪代谢谱中均存在显著差异。KEGG富集分析显示，幼年大鼠肺组织与血清中牛磺酸和亚牛磺酸代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢等通路影响值较高；而粪便中丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、淀粉和蔗糖代谢、精氨酸生物合成等通路显著富集。结论 不同发育阶段大鼠“肠-血-肺”代谢的全生命周期全景图谱揭示其代谢网络具有显著的时序性特征。幼年期氨基酸与能量代谢最为活跃，反映了组织发育与免疫稳态的高代谢需求。“肠-血-肺”代谢轴的动态协同变化为中医“肺与大肠相表里”理论提供了现代代谢学依据，并为儿童呼吸系统疾病的中医辨证与代谢干预提供新的思路。

关键词

肺与大肠相表里 / 非靶向代谢组学 / 肺 / 血清 / 粪便 / 氨基酸代谢