北京快乐8平台代谢组学在子痫前期预测及诊断中

2018-10-26 15:29 点击:

  近年来在对子痫前期的研究中发现,血液高凝、慢性弥漫性血管内凝血(DIC)、脂质过氧化、血管内皮损伤易形成血栓前状态[1]。临床上也常发现子痫前期患者常合并高血脂、高血糖或抗磷脂综合征等,子痫前期属于一种代谢综合征。因此,我们要从代谢组学的方向重新审视和研究该疾病,为其预测及诊断甚至治疗提供新的思路

  代谢组学,▓顾名思义是研究生物代谢的一门学科。有别于既往的基因组学、蛋白质组学,代谢组学以检测小分子代谢物变化入手了解生命生理、病理的机制,帮助诊治临床疾病并改善预后,成为系统生物学中一门新兴的类别,越来越受到学者的关注。目前其主要应用于药理学、毒理学方面的研究,临床上也可以用于疾病的诊断以及治疗等。本文就其在子痫前期中的应用以及研究进展进行阐述,以期帮助产科医疗工作者对其有更全面的认识

  关于代谢组学的由来要追溯到1999年,由Nicholson等提出。相对于传统的转录组学以及蛋白质组学,其支持大样本检测,具有更高的准确率以及经济效益。代谢组学从代谢物层面探索生命,分析目标为生命体基因转录前、转录水平和转录后水平以及蛋白修饰后的相关下游代谢产物,一般为小分子,相对分子质量小于1000u,而这些恰恰能够真实反映人体各系统的生理、病理状态,为临床诊治提供有力依据

  目前代谢组学根据其研究对象以及研究目的差异进行分类,大致分为4类,具体为:(1)代谢物靶标分析。(2)代谢物轮廓分析。(3)代谢物指纹分析。(4)代谢物组学分析

  代谢组学的研究方式多样,根据其技术平台进行划分,具体包括:气相色谱-质谱联用(GC-MS)以及液相色谱-质谱联用(LC-MS)。同时随着科学技术的发展,在此基础上,又发展出超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS)、直接进样质谱(DIMS)、拉曼光谱、毛细管电泳-质谱联用(CE-MS)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)以及MRI(磁共振)。其中,应用最广泛的即MRI和MS技术[2]

  随着代谢组学的发展,目前在产科方面的应用也越来越多。生物组织或者体液都可以作为标本进行代谢信息的提取。在产科领域则包括血清学样本、羊水、北京快乐8平台胎儿脐带血、绒毛以及尿液等。通过检测胎儿羊水、母体尿液等组织标本中的代谢物,可揭示中孕期胎儿畸形(CFM)、妊娠期糖尿病(GDM)、▓早产(PTD)等疾病的代谢变化规律,为疾病的预测提供新方法。而在子痫前期代谢组学研究中,可利用的组织标本来源多样,不仅包括以上所提出的,还包括了阴道分泌物、乳汁、胎盘、新生儿的血浆以及体液,具有显著的多样性

  在产科领域,代谢组学研究同样最常用MS和MRI两种技术平台。其分析原理各有不同,MS分析是根据代谢物组分的结构差异对其进行电离分离,产物由于质量和相对丰度的不同得以被识别;MRI则是基于分子对电场的反应差异进行检测,根据分子在电场中产生核旋转方向改变产生的信号转化为特有光谱,匹配特定数据库进行识别。对比两种分析方式,MS具有更高的灵敏度,检测阈更大,但是其也有技术层面上的不理想性,即其需要代谢物衍生化产生离子,因此样本准备步骤较为繁琐且样本易遭到破坏;而MRI则避免了样本破坏的问题,作为一种非破坏性的技术,对样本储备量要求不高,有利于资源的合理利用

  综上,两者各有优缺点,因此临床往往采取多种平台联合分析,因其比单一方法检测结果更为全面和准确

  代谢组学在子痫前期领域中的应用仍处于早期探索阶段,主要集中于脂肪、蛋白质和碳水化合物三大代谢。目前的研究分为以下几个方向

  4.1血清代谢组学 血清代谢组学在子痫前期领域的应用并不少见,并且已经初具规模。Odibo等[3]通过UPLC-MS方法检测血清中酰肉碱和氨基酸水平,结果发现,在子痫前期患者血清中丙氨酸、谷氨酸盐、苯丙氨酸以及羟基己酰肉毒碱代谢产物均明显升高,▓联合检测这些指标并绘制曲线预测子痫前期发生率,其曲线,早发子痫前期的AUC达0.85。考虑到细胞炎症和内皮细胞功能失调是子痫前期发病的重要机制之一,因此有学者通过LC-MS方法检测与此机制有关的代谢产寻找特异性差异因子,结果发现,血清中牛磺酸和天冬酰胺水平降低与早发子痫前期关系密切[4]。也有学者通过代谢组学研究发现,牛磺酸作为抗氧化剂以及细胞膜稳定剂,其在子痫前期胎盘滋养细胞中显著低表达,活性减低,导致调控子宫螺旋动脉重铸障碍,进而参与子痫前期发病[5]

  Bahado-Singh等[6]运用MRI技术检测孕11~13+6周晚发子痫前期、早发子痫前期及正常孕妇3组血清代谢组学变化差异,结果发现,晚发子痫前期孕妇血清中代谢产物具有显著差异,其中甘油及肉毒碱升高最显著。利用这些显著改变的代谢物及体重等指标综合预测子痫前期的敏感度达到 76.7%,准确度高达100%。肉毒碱参与子痫前期发病机制可能与其氧化应激及脂质的过氧化反应作用有关。除了肉毒碱,研究者还发现,甘油、醋酸盐、三甲胺、琥珀酸盐等代谢物在早发及晚发子痫前期血清中具有差异,提示这些代谢物可以区分预测早发及晚发子痫前期。Acilmis等[7]研究发现,早发子痫前期患者血清胆碱水平降低,而低水平的胆碱可增加子痫前期、早产及低出生体重儿发生的风险。研究证实,血清学代谢产物用于子痫前期的预测,联合多种代谢产物可提高早发子痫前期检出率至75.9%,但是不能排除假阳性,假阳性率约为4.9%[8]

  Austdal等[9]运用MRI的方法检测孕17~20周子痫前期、正常妊娠和非妊娠妇女各10例,发现子痫前期组血清中低密度及极低密度脂蛋白水平明显高于其余两组,而高密度脂蛋白高于其余两组。子痫前期血清脂质代谢研究结果表明,血脂紊乱在子痫前期疾病早期业已发生,可能在其发病机制中发挥不容忽视的重要作用[10]。以上研究提示,孕早期血清脂代谢中脂蛋白的表达变化也许可以用来早期预测子痫前期

  4.2尿液代谢组学 除了对血清代谢组学的检测外,体液中尿液的检测在子痫前期研究中也具有显著意义。Austdal等[9]同时还检测了尿液代谢组学的变化,结果提示,子痫前期患者尿液中存在9个显著差异的代谢物,包括甲酚硫酸、组氨酸、甘氨酸、天冬酰胺、葫芦巴碱以及马尿酸盐水平减低,二甲胺和异丁烷水平升高。研究还发现,子痫前期孕妇尿液中胆碱水平异常升高,分析原因可能与氧化应激以及肾功能不全有关。而进一步研究发现,甲酚硫酸可以用于评估肾功能,即在子痫前期合并肾功能不全的患者中,尿液中甲酚硫酸水平下降,但是其在肾脏组织中反而升高,这样的状况是子痫前期肾功能损伤加重的一个原因,分析机制可能与甲酚硫酸诱导氧化应激反应有关,最终导致肾小管细胞的损伤,降低肾脏排泄功能。另外,Austdal等[11]的研究中还发现,结合尿液中马尿酸/肌酐水平,能显著提高子痫前期的预测水平,提示子痫前期尿液代谢产物具有较高的预测价值,值得研究

  Paine等[12]发现,子痫前期患者尿液中肌糖磷酸聚糖P型(P-IPG)快速升高可作为预测子痫前期的指标,其灵敏度为88.9%,准确度为62.7%,然而病例数太少,需要进一步证实。Dawonauth等[13]通过ELISA法序贯性检测不同孕周孕妇尿液中P-IPG表达量,在416例孕妇的前瞻性研究中,最终34例进展为子痫前期,结果发现P-IPG预测敏感度为84.2%,特异度为83.6%,且能够在发病前2周进行预测

  4.3胎盘代谢组学 Heazell等[14]通过不同氧分压干预胎盘绒毛组织,检测培养基及组织裂解液中代谢产物表达,模拟缺氧对子痫前期疾病的调控机制,结果发现,差异表达的代谢物包括2-脱氧核糖、▓三醇或赤藓糖醇以及十六烷酸。Dunn等[15]也通过体外缺氧培养子痫前期及正常胎盘绒毛组织,UPLC-MS法检测胎盘代谢组学来阐述子痫前期发病机制,研究发现,47个代谢产物差异表达与子痫前期发病密切相关,如谷氨酸、谷氨酰胺、色氨酸代谢、白三烯或前列腺素等代谢差异

  选择用代谢组学方法探索子病前期,尤其在早期预测及发病机制方面已经成为目前的研究热点

  代谢组学选用的分析对象大多为血清、胎盘组织以及尿液,识别对象为小分子的代谢产物,与传统研究方式例如蛋白质组学等比较具有不容忽视的优势。具体表现为:(1)结果直观性。代谢产物作为基因转录或者转录后修饰的最终产物,从结果追溯本源,代谢产物相关标志因子能够更好的反映代谢网络的整体状态,更直观。▓(2)高度可接受性。样本例如尿液以及血清学的来源大都无创并且简便,容易被患者接受,临床推广应用难度小。(3)检测以及分析的简便性。代谢组学的研究分析目标为代谢产物,种类相对于基因组学明显减少,检测更为方便,也无需建立大量表达序列标签(EST)的数据库,技术要求低。(4)强通用性。▓不同个体代谢产物差异并不大,这使得技术上具有更强的通用性,有利于标准的统一化

  综上,我们已经看到代谢组学在子痫前期研究中不容忽视的种种优点,既往研究表明,代谢组学在子痫前期预测及疾病发病机制中具有非常重要的意义,值得深入研究。同时我们也要明确其存在一定的局限性,例如,匹配要求的特异性。由于各年龄层次、体质状态对个体代谢具有影响,因此要求年龄、体重、种族及孕周等因素要匹配。另外,代谢组学作为一门新兴的研究学科,还处于初步探索阶段,▓因此要求我们克服某些研究数据重复性欠佳的情况,丰富其数据多样性以提高严谨度以及稳定性

  总而言之,代谢组学在子痫前期研究领域处于初期阶段,但我们已经看到其广阔的研究前景,这有待于样本量以及检测范围的进一步扩大,并联合多种不同产物的检测,利用多种技术平台,以进一步提高代谢组学在预测及诊断子痫前期疾病中的作用

  来源:孙丽洲,姜子燕,代谢组学在子痫前期预测及诊断中的应用[J],中国实用妇科与产科杂志,2018,34(9)