基于非靶向代谢组学对缺血性卒中代谢变化及潜在生物标志物的分析研究
王云宇1
李亚奇1
赵田2
韩丽媛2
李永安3
钱庆增1
1.063210 唐山,华北理工大学公共卫生学院2.国科宁波生命与健康产业研究院心脑血管流行病学及转化医学中心中国科学院大学宁波市第二医院临床流行病学研究室3.苏州市相城人民医院神经内科
摘要：目的 通过代谢组学分析,探索缺血性卒中(IS)患者血清代谢物及代谢途径的变化,筛选可靠的IS血清代谢标志物.方法 前瞻性连续纳入2022年12月1日至2023年12月31日于苏州市相城人民医院神经内科就诊的IS患者作为IS组,并招募同期的健康体检者,经年龄、性别1∶1匹配后作为对照组.收集所有参与者入组时的年龄、性别、身高、体质量指数及血压等基线资料.采集所有参与者禁食8 h后的清晨空腹血样本,完成相关血液指标检测,包括血糖、总胆红素、血清肌酐、尿素氮、总胆固醇、三酰甘油、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇.提取两组参与者的血清代谢物,通过超高效液相色谱和串联质谱分离和检测代谢物.将代谢组学分析产生的数据导入Simca-p软件进行分析,通过无监督主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)判断代谢组学数据的分离程度及实验稳定性.通过Simca-p软件计算出所有代谢物的变量投影影响(VIP)值,以代谢物的VIP值、IS组与对照组代谢物非参数检验的P值和倍数变化(FC)筛选差异代谢物,差异代谢物筛选标准为VIP值≥ 1.0、FC ≥2.0或≤0.5、P＜0.05.将筛选出的代谢物名称或化学式通过人类代谢组数据库(HMDB; 6.0( IS组共纳入患者51例,经年龄、性别1∶1匹配后纳入健康对照者51名.(1)两组血清样本共检测出1 255种代谢物,其中正离子模式下964种,负离子模式下291种.正、负离子模式下的PCA图显示,IS组与对照组间代谢物存在差异.与对照组相比,IS组在正离子模式下存在260种代谢物表达水平上调和337种代谢物表达水平下调,负离子模式下存在99种代谢物表达水平上调,34种代谢物表达水平下调.(2)在1 255种代谢物中筛选出VIP值≥1.0、FC≥2.0或≤0.5且P＜0.05的代谢物259种.通过HMDB和PubChem数据库查询并删除药物来源代谢物后,两组在正、负离子模式下共存在差异代谢物220种,其中IS组存在表达水平上调的代谢物119种,表达水平下调的代谢物101种;220种差异代谢物的表达水平在两组间存在明显差异.(3)将IS组与对照组间的差异代谢物在MetaboAnalyst 6.0中完成KEGG数据比对后行代谢通路富集分析,结果显示,正、负离子模式下,共有5条IS相关代谢通路失调,其中表达水平上调的通路为三酰甘油从头生物合成、甘油磷酸穿梭和心磷脂生物合成;表达水平下调的通路为胆汁酸生物合成和甲基组氨酸代谢.(4)LASSO回归分析结果显示,IS组中存在24种显著变化的差异代谢标志物;经随机森林算法筛选出最能够区分IS组与对照组的30种代谢物.通过上述这两种算法的交集,最终获得4种IS代谢标志物,分别为2-((3R)-3-((3R,5S,7S,9S,10S,13R,14S,17R)-3,7-二羟基-10,13-二甲基十六氢-1H-环戊[a]菲-17-基)丁酰胺基)乙烷-1-磺酸(质荷比971.571 29)、精氨酸结合胆酸(质荷比587.379 21)、紫胶酸 A(质荷比 576.010 93)和 NCGC00380235-01_C32H48O9_beta-D-木吡喃苷,3,17-二羟基螺甾-5,25(27)-二烯-1-基(质荷比 559.326 48).2-((3R)-3-((3R,5S,7S,9S,10S,13R,14S,17R)-3,7-二羟基-10,13-二甲基十六氢-1H-环戊[a]菲-17-基)丁酰胺基)乙烷-1-磺酸(质荷比971.571 29)、精氨酸结合胆酸(质荷比587.379 21)、紫胶酸A(质荷比576.010 93)表达水平上调,NCGC00380235-01_C32H48O9_beta-D-木吡喃苷,3,17-二羟基螺甾-5,25(27)-二烯-1-基(质荷比559.326 48)表达水平下调.经XGBoost算法基于4种代谢标志物联合建立IS诊断模型,其在训练集中的ROC曲线下面积(AUC)为1.000(95％CI:1.000～1.000),在验证集中的AUC为0.988(95％CI:0.963～1.000).结论 IS 患者存在明显的代谢紊乱,2-((3R)-3-((3R,5S,7S,9S,10S,13R,14S,17R)-3,7-二羟基-10,13-二甲基十六氢-1H-环戊[a]菲-17-基)丁酰胺基)乙烷-1-磺酸(质荷比971.571 29)、精氨酸结合胆酸(质荷比587.379 21)、紫胶酸A(质荷比576.010 93)和NCGC00380235-01_C32H48O9_beta-D-木吡喃苷,3,17-二羟基螺甾-5,25(27)-二烯-1-基(质荷比559.326 48)或为有效识别IS患者的差异代谢标志物.
关键词：缺血性卒中代谢组学血清生物标志物诊断模型
资助基金：河北省自然科学基金(H2021209060)
论文发表日期：2025-03-18
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 199-209 )
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