代謝組學|生物標志物應用于中風的早期診斷及治療
導讀
腦卒中俗稱中風,是范圍內發病率、致死率以及致殘率高的疾病之一,治療腦卒中所消耗的人力財力巨大,給患者和家人帶來多重痛苦。
目前發現80%-85%的腦卒中為缺血型腦卒中,在發病前期有一個短暫的窗口期,有效地在窗口期診斷腦卒中可對后續治療起到事半功倍的效果。目前已發現一些藥物能有效減輕缺血引起的腦損傷,但機理尚不清楚。研究清楚腦卒中發病及藥物作用機理,亦可幫助更有效的治療。
近年來的研究表明,缺血性腦卒中與缺血缺氧引發的炎癥反應有密切聯系,而炎癥反應多與脂質代謝相關聯。通過比較健康人與患者體內脂質種類及濃度的差別,進而找到關鍵的“生物標志物”,既可幫助腦卒中的早期快速診斷,又有助于理解致病及治療機理。廣東醫科大學蔡春教授團隊及華南理工大學周婷老師團隊利用島津特色質譜儀,分別以靶向和非靶向代謝組學的手段開展了腦卒中相關研究,以下是相關成果簡介。
蔡春教授團隊使用島津超高效液相-三重四極桿質譜聯用儀LCMS-8045比較了122名健康志愿者和197名缺血性腦卒中病人血漿中158種脂肪酸的濃度差異,通過機器學習的方法建立了模型。該模型找到了一組生物標志物(AA、DHA、13-HODE等),能準確區分腦卒中患者與健康志愿者;另一組生物標志物(11-HETE和8-iso-15-keto-PGF2α)能區分初次發病患者和復發患者。這一研究發表在化學領域一區雜志Chemical Communications中,為腦卒中的早期診斷提供了新的有力工具,且通過一組而不是一個生物標志物的檢驗,能大大提高預測的準確性。
蔡春教授團隊文章首頁
島津超高效液相-三重四極桿質譜聯用儀 LCMS-8045
正常組與患病組脂肪酸濃度水平比較
周婷老師團隊利用島津超臨界流體色譜儀與離子阱-飛行時間質譜儀聯用系統(SFC-IT-TOF)研究了異甜菊醇鈉治療腦卒中的作用機制。首先,利用SFC-IT-TOF分析了正常大鼠、給藥大鼠和腦卒中模型大鼠腦組織中的代謝物,通過PLS-DA、OPLS-DA等統計學手段找到組間差異性的生物標志物,再利用IT-TOF對代謝物質量數的精確測定,結合公共數據庫,對差異性代謝物進行定性,終篩選出20個生物標志物,其中溶血磷脂和多不飽和脂肪酸的水平顯著升高,說明了腦卒中的病理機制可能與PLA2以及炎癥反應有關。
島津超臨界流體色譜儀Nexera UC系統
正常組與給藥組OPLS-DA得分圖
利用島津特色質譜儀及液相前端系統,兩個科研團隊從不同的角度推進了我們對腦卒中的理解,讓我們在戰勝腦卒中的道路上更進了一步。
參考文獻:
Zhang L. et al., Integration of ultra-high-pressure liquid chromatography–tandem mass spectrometry with machine learning for identifying fatty acid metabolite biomarkers of ischemic stroke, Chem Comm, doi 10.1039/d0cc02329a
Yang Y. etal., Lipidomics study of the protective effects of isosteviol sodium on stroke rats using ultra high-performance supercritical fluid chromatography coupling with ion-trap and time-of-flight tandem mass spectrometry. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 157 (2018) 145–155