基于UPLC-MS-MS股骨頭壞死骨組織的代謝組學(xué)研究.pdf

1、背景：股骨頭壞死(osteonecrosis of the femoral head，ONFH)是一種潛在的致殘性疾病，好發(fā)于中壯年，因此給社會(huì)和家庭帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。目前，股骨頭壞死的臨床診斷主要依賴(lài)于癥狀、體征、X線(xiàn)平片、核磁共振。其中磁共振可為早期診斷提供一定幫助，然而由于其易受干擾且價(jià)格昂貴，故難以用于篩查。所以該病的早期診斷尚存在困難。分子標(biāo)志物的確定有利于我們?cè)缙谠\斷疾病。代謝組學(xué)是近年來(lái)興起的一門(mén)學(xué)科，其運(yùn)用有助于了解

2、疾病的代謝變化及發(fā)現(xiàn)疾病的小分子標(biāo)志物。代謝組學(xué)已成功應(yīng)用于:類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、骨性關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎等骨科常見(jiàn)疾病的研究。目前，股骨頭壞死代謝組學(xué)研究尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。因此，我們將采用回顧性的方法，運(yùn)用UPLC-MS/MS技術(shù)研究股骨頭壞死代謝特征。這將有助于我們從代謝角度發(fā)現(xiàn)其生物標(biāo)志物。
　　目的：本研究基于超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的代謝組學(xué)研究平臺(tái)，對(duì)ONFH患者和股骨頸骨折患者的骨組織標(biāo)本進(jìn)行代謝組學(xué)分析。通過(guò)萃取并分析其

3、代謝物，尋找能夠用于ONFH診斷的小分子代謝物；通過(guò)分析ONFH患者壞死區(qū)和鄰近壞死區(qū)的骨組織代謝物以及股骨頸骨折患者骨組織代謝物，對(duì)篩選出的差異性代謝物進(jìn)行深入分析，研究ONFH的代謝機(jī)制。
　　方法：收集28例股骨頭壞死作為實(shí)驗(yàn)組和20例股骨頸骨折的股骨頭組織標(biāo)本作為對(duì)照組，對(duì)每例標(biāo)本做組織病理學(xué)檢查以明確診斷。萃取骨組織標(biāo)本代謝物，運(yùn)用超高效液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜串聯(lián)儀檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果預(yù)處理后，建立PCA(主成分分析)，PLS

4、-DA(最小偏二乘法判別分析)以及OPLS-DA(正交最小偏二乘法判別分析)模型。根據(jù)多元和單元統(tǒng)計(jì)分析篩選出差異變量，依據(jù)一級(jí)和二級(jí)質(zhì)譜推定其對(duì)應(yīng)的代謝物。篩選變化最明顯的代謝物作為潛在的生物標(biāo)志物，通過(guò)二元logistic回歸，進(jìn)行受試者工作曲線(xiàn)分析(ROC分析)以評(píng)價(jià)其診斷意義。
　　結(jié)果：股骨頭壞死標(biāo)本在壞死區(qū)骨組織（ONTB）可見(jiàn)壞死物、纖維素、骨小梁空泡，而在鄰近相對(duì)正常區(qū)骨組織（ANBT）未見(jiàn)明顯改變。股骨頭壞死患者

5、的骨組織和股骨頸骨折骨組織代謝物表達(dá)模式在PCA，PLS-DA，OPLS-DA模型中均能明顯區(qū)分。篩選出67種差異代謝物，無(wú)論在壞死區(qū)還是相對(duì)正常區(qū)，氨基酸濃度明顯升高，如:脯氨酸、精氨酸、谷氨酰胺、二肽、低分子抗氧化劑。大部分脂質(zhì)，如:脂肪酸酯、甘油三酯、鞘磷脂等，在壞死區(qū)域明顯異常。對(duì)改變最為明顯的四種物質(zhì)(精氨酸、脯氨酸、肉毒堿、肌醇)行二元logistic回歸后做ROC曲線(xiàn)分析，在壞死區(qū)域ROC曲線(xiàn)下面積(AUC)達(dá)0.996，