Введение

Что такое метаболиты?

Метаболиты — группа низкомолекулярных структур (липиды, аминокислоты, пептиды, нуклеиновые и органические кислоты, витамины, тиолы и углеводы), которые являются конечными продуктами метаболических процессов в организме.

В последние годы в литературных источниках часто упоминается понятие «индивидуальный метаболический профиль», вместе с тем исследования химического состава мочи, крови и других биологических жидкостей человека были инициированы задолго до наших дней: уже в Средние века практиковали такие профили, как «мочевые колеса», для описания органолептических свойств мочи с возможными нарушениями метаболизма.

Вместе с тем полноценная система знаний, которая вобрала в себя все данные о составе биологических жидкостей, так называемый «индивидуальный метаболический профиль человека», впервые возникла в 1940-х годах. Роджер Уильямс с помощью качественного метода — бумажной хроматографии обнаружил метаболические паттерны в слюне и моче, характерные для шизофрении. Позднее, в 1970-е годы, появилась возможность осуществлять количественные исследования для оценки метаболических профилей. Термин «метаболический профиль», предложенный Хорнингом и соавт. в 1971 г., ознаменовал возможность использования масс-спектрометрии в сочетании с газовой хроматографией для измерения концентраций веществ, присутствующих в моче и тканевых экстрактах человека.

Изучение метаболома позволяет получить информацию о функциональном состоянии организма в конкретный момент времени. Метаболом — конечный продукт не только геномной, транскриптомной, но и протеомной активности клетки, а значит, его качественный и количественный состав — не что иное, как «отпечаток» жизнедеятельности клетки.

Концентрации метаболитов в биологических средах организма сообщают о воздействии многочисленных факторов риска: психоэмоциональных нагрузок, оксидативного стресса, воспалительных процессов, климата, аллергенов, алиментарных и фармацевтических препаратов.

Такой подход позволяет изучать изменения в метаболоме как биомаркерную диагностику патофизиологических процессов организма. Метаболомная диагностика продвинула изучение вопросов этиологии таких заболеваний, как аутизм, бронхиальная астма, шизофрения, воспалительные заболевания кишечника и онкологические заболевания.

Несмотря на то, что множество биомаркеров нашло применение в клинической практике, постоянно идет поиск новых метаболитов — кандидатов в биомаркеры. С этой целью метаболомика использует новейшие методы аналитической химии: спектроскопию ядерного магнитного резонанса, газовую хромато- и жидкостную хромато-масс-спектрометрию.