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代謝組學(xué)|生物標(biāo)志物應(yīng)用于中風(fēng)的早期診斷及治療
導(dǎo)讀
腦卒中俗稱中風(fēng)，是范圍內(nèi)發(fā)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(cái)力巨大，給患者和家人帶來多重痛苦。
目前發(fā)現(xiàn)80%-85%的腦卒中為缺血型腦卒中，在發(fā)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(xù)治療起到事半功倍的效果。目前已發(fā)現(xiàn)一些藥物能有效減輕缺血引起的腦損傷，但機(jī)理尚不清楚。研究清楚腦卒中發(fā)病及藥物作用機(jī)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(fā)的炎癥反應(yīng)有密切聯(lián)系，而炎癥反應(yīng)多與脂質(zhì)代謝相關(guān)聯(lián)。通過比較健康人與患者體內(nèi)脂質(zhì)種類及濃度的差別，進(jìn)而找到關(guān)鍵的“生物標(biāo)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(jī)理。廣東醫(yī)科大學(xué)蔡春教授團(tuán)隊(duì)及華南理工大學(xué)周婷老師團(tuán)隊(duì)利用島津特色質(zhì)譜儀，分別以靶向和非靶向代謝組學(xué)的手段開展了腦卒中相關(guān)研究，以下是相關(guān)成果簡介。
蔡春教授團(tuán)隊(duì)使用島津超高效液相-三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)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(jī)器學(xué)習(xí)的方法建立了模型。該模型找到了一組生物標(biāo)志物（AA、DHA、13-HODE等），能準(zhǔn)確區(qū)分腦卒中患者與健康志愿者；另一組生物標(biāo)志物（11-HETE和8-iso-15-keto-PGF2α）能區(qū)分初次發(fā)病患者和復(fù)發(fā)患者。這一研究發(fā)表在化學(xué)領(lǐng)域一區(qū)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(biāo)志物的檢驗(yàn)，能大大提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。
蔡春教授團(tuán)隊(duì)文章首頁
島津超高效液相-三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)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(tuán)隊(duì)利用島津超臨界流體色譜儀與離子阱-飛行時間質(zhì)譜儀聯(lián)用系統(tǒng)（SFC-IT-TOF）研究了異甜菊醇鈉治療腦卒中的作用機(jī)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(tǒng)計(jì)學(xué)手段找到組間差異性的生物標(biāo)志物，再利用IT-TOF對代謝物質(zhì)量數(shù)的精確測定，結(jié)合公共數(shù)據(jù)庫，對差異性代謝物進(jìn)行定性，終篩選出20個生物標(biāo)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(jī)制可能與PLA2以及炎癥反應(yīng)有關(guān)。
島津超臨界流體色譜儀Nexera UC系統(tǒng)
正常組與給藥組OPLS-DA得分圖
利用島津特色質(zhì)譜儀及液相前端系統(tǒng)，兩個科研團(tuán)隊(duì)從不同的角度推進(jìn)了我們對腦卒中的理解，讓我們在戰(zhàn)勝腦卒中的道路上更進(jìn)了一步。
參考文獻(xiàn)：
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