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蕭明熙(Ming-Shi Shiao)

蕭明熙 (Ming-Shi Shiao)

職稱

客座教授

最高學歷

Ph.D. in Bioorganic Chemistry, Brown

E-mail

msshiao@mail.cgu.edu.tw

電話:

+886-3-211-8800 ext.3495

傳真

+886-3-211-8700

實驗室

化學生物學實驗室

專長

化學生物學、脂質代謝、代謝體學

研究方向及研究室特色

代謝體學平台探討糖尿病促進動脈粥狀硬化之多重危險因子間交互作用

代謝體學(metabolomics)為後基因體世代之新興領域,從事生物系統中所有低分子量代謝物的全面性辨識,可提供宏觀資訊,如生化反應途徑、代謝網絡及其交互作用,且可呈現出正常生理與趨病變間是否有變異。按此由上而下的資訊可用於偵測疾病之進展與面對不同處理之反應,亦可指認出新的疾病標的供藥物開發。由於代謝體學所採取的手段是全面性且無偏執,故更適合用於人類退化性疾病,包括代謝症候群、糖尿病、心血管疾病、癌症、神經退化性疾病等。代謝體學研究採行無特定標的之代謝物全譜型分析於先,再進行特定代謝物之鑑定與定量,此規劃方式更能提供生物指標組,以描述多重危險因子於疾病進展過程之交互作用。最近探討人類飲食營養與生活型態(如運動)之研究亦開始仰賴此一技術平台。代謝體學亦可能對推行個人化醫療提供最大的促進動力。 
代謝體學使用液相層析-質譜(LC-MS)、氣相層析-質譜(GC-MS)、核磁共振(NMR)等方法為關鍵技術。生物檢體可以是血漿、尿液、脊髓液、細胞或其他病理標本。於分析流程上,前階段工作之重點為追求代謝物全譜型的呈現,供研判譜型變異是否存在且有意義,若特定目標代謝物對造就差異有其重要性,則獲致其濃度資料會更有用。 
本研究室負責長庚大學代謝體學核心實驗室,配置有上述關鍵設備以執行代謝體學研究,目前有五套液相層析-質譜儀,其中有三套為飛行時間質譜(TOF-MS),另有五套超效液相層析(UPLC)、一套400-MHz FT-NMR,也有完整的樣品處理設備。核心實驗室建立了一個小型代謝物標準品庫(約1,000種代謝物與其質譜資料),也備有資料處理之統計軟體。 
   
本研究室目前進行中的研究主題為藉代謝體學技術平台探討糖尿病的生物指標與糖尿病促進動脈粥狀硬化之多重危險因子間的交互作用。計劃前階段先採用動物模式完成proof of concept的任務,本計劃未來將擴展至以國人為對象,具轉譯醫學之縱深。先前研究指出糖尿病會加速動脈粥狀硬化,後者為引起心血管疾病的主因。目前動脈粥狀硬化的假說為低密度脂蛋白 (LDL) 氧化、內皮細胞功能變異以及發炎反應。本研究為了瞭解多重危險因子對糖尿病加速動脈粥狀硬化進展的貢獻度和交互作用關係,故使用 apoE-/- 小鼠 (自發性動脈粥狀硬化動物模式) 處理 streptozotocin (STZ) 為模式,利用代謝體學方法探討上述疾病進展中多種危險因子的貢獻度和交互作用。1H-NMR光譜法用於血漿和肝臟中脂質代謝物的廣泛分析 (lipidomics)LC-MS則用於水溶性代謝物,再藉主成分分析 (principal component analysis, PCA) 和資料庫 (HMDBKEGG) 搜尋有顯著改變的代謝物,並評估其是否有作為生物指標的潛力。結果顯示: STZ 誘導的(第一型)糖尿病組和控制組比較,前者血漿膽固醇、游離脂肪酸 (FFAs)、多元不飽和脂肪酸 (PUFAs) 和膽鹼磷脂 (phosphatidylcholine, PC) 值皆較控制組顯著增加。肝臟中脂質代謝物的1H-NMR圖譜顯示,控制組脂質代謝異常的情形為高三酸甘油酯 (triacylglycerols, TG) 型式的脂肪肝,糖尿病組則轉而呈現高膽固醇型式的脂肪肝。顯示 STZ 誘導 apoE-/- 小鼠糖尿病的發生,所造成的脂質異常屬於更嚴重且更趨動脈粥狀硬化的型式,且肝臟為主要代謝異常的部位,肝臟和血漿的膽固醇與血漿 PC 之間呈正相關,故推測糖尿病組肝臟膽固醇生合成增加,亦促使 PC 生合成增加而釋放至血漿中,造成糖尿病組更高膽固醇和高 PC 的情況。肝臟中的水溶代謝物譜型分析結果顯示lactatealanine acetate 在糖尿病組中皆顯著增加。LC-MS分析的結果透過 relative frequency filterANOVA PCA 分析,並在肝臟和血漿中確認出糖尿病組和控制組間具有顯著差異之100多個質量點(代謝物)。本研究顯示糖尿病加速動脈粥狀硬化的進展,可能是藉由造成更嚴重且更趨動脈粥狀硬化的脂質代謝異常為主因。血漿 PC 值增加可作為一項有潛力的生物指標,用以偵測糖尿病加速動脈粥狀硬化之程度。本研究成果支持以下假說:糖尿病雖屬複雜之代謝性疾病,其進展過程呈現高血糖、高氧化壓力、發炎、血脂異常等諸多變異,然其最重大且與促進動脈粥狀硬化呈關聯者為糖尿病造就出更趨動脈粥狀硬化形態的血脂異常,並因廣泛呈現在肝臟的脂質代謝變異(如NAFLDNASH),而造就出血漿中的脂質譜型異常。脂肪組織之角色於糖尿病促進動脈粥狀硬化的前期較為重大,於後期則貢獻度則漸減,而被肝臟代謝之變異所取代。

論文與著作

Publications:

  1. Shiao MS, Chiu JJ, Chang BW, Wang J, Jen WP, Wu YJ, Chen YL. 2008. In search of antioxidants and anti-atherosclerotic agents from herbal medicines. Biofactors., 34, 147-57.
     
  2. Juo CG, Chiu DT, Shiao MS*. 2008. Liquid chromatography-mass spectrometry in metabolite profiling. Biofactors., 34, 159-69.
     
  3. Hou CJ, Tsai CH, Su CH, Wu YJ, Chen SJ, Chiu JJ, Shiao MS, Yeh HI. 2008. Diabetes reduces aortic endothelial gap junctions in ApoE-deficient mice: simvastatin exacerbates the reduction. J Histochem Cytochem., 56, 745-52.
     
  4. Chen TY, Lin BC, Shiao MS, Pan BS. 2008. Lipid-lowering and LDL-oxidation inhibitory effects of aqueous extract of freshwater clam (Corbicula fluminea)--using tilapia as an animal model. J Food Sci., 73, H148-54.
     
  5. Chen HI, Kao SL, Tsai MH, Shiao MS, Jen CJ. 2009. Exercise training modulates the effects of lipoproteins on acetylcholine-induced endothelial calcium signaling in rat aortas. Exp Biol Med (Maywood)., 234, 323-31.
     
  6. Yang TL, Lin FY, Chen YH, Chiu JJ, Shiao MS, Tsai CS, Lin SJ, Chen YL. 2011. Salvianolic acid B inhibits low-density lipoprotein oxidation and neointimal hyperplasia in endothelium-denuded hypercholesterolaemic rabbits. J Sci Food Agric., 91(1), 134-41.
     
  7. Chen YR, Huang HB, Lo CJ, Wang CC, Su CL, Liu HT, Shiao MS, Lin TH, Chen YC. 2011. Aβ(40) (L17A/F19A) mutant diminishes the aggregation and neurotoxicity of Aβ(40). Biochem Biophys Res Commun., 405(1), 91-5.
     
  8. Leu YL, Wang PH, Shiao MS, Ismail W, Chiang YR*. 2011. A novel testosterone catabolic pathway in bacteria. J Bacteriol., 193(17), 4447-55.
     
  9. Tang CH, Tsao PN, Chen CY, Shiao MS, Wang WH, Lin CY*. 2011. Glycerophosphocholine molecular species profiling in the biological tissue using UPLC/MS/MS. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci., 879(22), 2095-106.
     
  10. Cheng ML, Shiao MS, Chiu DT, Weng SF, Tang HY, Ho HY*. 2011. Biochemical disorders associated with antiproliferative effect of dehydroepiandrosterone in hepatoma cells as revealed by LC-based metabolomics. Biochem Pharmacol., 82(11), 1549-61.
     
  11. Chen KH, Cheng ML, Jing YH, Chiu DT, Shiao MS*, Chen JK*. 2011. Resveratrol ameliorates metabolic disorders and muscle wasting in streptozotocin-induced diabetic rats. Am J Physiol Endocrinol Metab., 301(5), E853-63.
     
  12. Wang CC, Huang HB, Tsay HJ, Shiao MS, Wu WJ, Cheng YC*, Lin TH*. 2012. Characterization of Aβ aggregation mechanism probed by congo red. J Biomol Struct Dyn., 30(2), 160-9.
     
  13. Tsai WC, Hsu SD, Hsu CS, Lai TC, Chen SJ, Shen R, Huang Y, Chen HC, Lee CH, Tsai TF, Hsu MT, Wu JC, Huang HD, Shiao MS, Hsiao M, Tsou AP*. 2012. MicroRNA-122 plays a critical role in liver homeostasis and hepatocarcinogenesis. J Clin Invest., 122(8), 2884-97.
     
  14. Ho HY, Cheng ML, Shiao MS, Tsun-Yee Chiu D*. 2013. Characterization of Global Metabolic Responses of G6PD-Deficient Hepatoma Cells to Diamide-Induced Oxidative Stress. Free Radic Biol Med., 54, 71-84.
     
  15. Huang CF, Mei-Ling Cheng ML, Fan CM, Hong CY, Shiao MS*. (in press). Nicotinuric acid: A potential marker of metabolic syndrome through a metabolomics-based approach. Diabetes Care, doi: 10.2337/dc12-1067, 1-3.