慢性肾脏病患者胰岛素抵抗代谢组学研究

发布时间：2020-04-23 00:10

【摘要】：背景和目的:慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD)进展至终末期肾脏病(end stage renal disease,ESRD)已成为全球一个重要的公共卫生挑战。研究显示CKD患者常出现胰岛素抵抗(insulinresistance,IR),二者互为因果形成恶性循环,导致肾脏疾病的进展及代谢紊乱。IR作为非糖尿病CKD患者的独立危险因素,与营养失衡、心血管事件等紧密相关。虽然IR主要与肥胖有关,但体重正常甚至低体重的CKD患者也可出现IR。作为一个可以干预的风险因素,研究CKD患者的IR,明确相关危险因素并进行针对性干预,将有可能改善CKD和ESRD患者的预后。目前尚缺乏非肥胖CKD患者IR的相关性分析及机制研究。本研究通过建立稳态模型评估(homeostasis model assessment,HOMA)IR情况,探究非肥胖CKD患者,IR的发生情况,分析其影响因素,再通过代谢组学对照研究非肥胖伴IR的ESRD患者的血液代谢产物,进一步行ELISA验证,筛选CKD患者IR可能相关的代谢物质,进一步探究CKD患者胰岛素抵抗的发生机制。方法:(1)按照入选、排除标准,回顾性分析2016年1月至2017年11月在解放军总医院肾病科就诊的CKD患者,根据患者的身高、体重、空腹胰岛素、血肌酐、血尿素氮等临床指标,计算患者身高体重指数(body mass index,BMI),以BMI≥28 kg/m2 定义为肥胖,按照肾小球滤过率(estimated glomerular filtration rate,eGFR)水平进行CKD分期。建立HOMA稳态模型评价IR情况,对非肥胖CKD患者各期IR的发生率进行比较,应用单因素相关性分析和多元逐步回归分析进行IR相关因素的研究。(2)选取2016年4月至2016年12月就诊于解放军总医院肾病科的非肥胖伴胰岛素抵抗的ESRD患者为研究对象,另选取3组对照人群,非肥胖不伴胰岛素抵抗的ESRD患者,肥胖伴胰岛素抵抗的受试者和健康受试者,各组25例。通过液相色谱-质谱(LC-MS)技术对100例患者的空腹血进行检测,通过代谢组学的偏最小二乘法判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)及主成分分析(principle component analysis,PCA),结合统计学分析,筛选出差异代谢物。对有差异的代谢产物通过KEGG及HMDB数据库查询其功能及参与的代谢通路,筛选出潜在意义的差异性代谢产物。选取2017年7月至2017年12月就诊于解放军总医院肾病科的非肥胖伴胰岛素相抵抗的ESRD患者为研究对象,另选取3组对照人群,非肥胖不伴胰岛素抵抗的ESRD患者,肥胖伴胰岛素抵抗的受试者和健康受试者,各组18例。根据质谱结果和数据分析,通过酶联免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)将筛选出差异性较大的代谢产物进行验证。结果:(1)非肥胖CKD患者随着肾脏功能的逐渐恶化,IR的发生率逐渐升高。各期非肥胖CKD患者IR的发生率比较差异均具有统计学意义(P=0.000)。在单因素相关性分析结果显示非肥胖CKD患者的HOMA-IR指数与尿素氮、甘油三酯、甲状旁腺激素、CKD分期呈正相关,与总蛋白、白蛋白、高密度脂蛋白呈负相关。多元回归分析显示非肥胖CKD患者的尿素氮、甲状旁腺激素、CKD分期进入最终回归方程,HOMA-IR与尿素氮、甲状旁腺激素、CKD分期呈正相关(P0.05)。(2)通过液相色谱-质谱技术共得到代谢产物正离子模式下代谢物共301个、负离子模式下代谢物共417个,共718个代谢物。通过PLS-DA分析及PCA分析结合秩和检验,筛选出正负离子模式下共80个代谢物,对筛选出有差异的代谢产物通过KEGG及HMDB数据库查询,进一步鉴定出40个可能相关的差异代谢物,参与重要代谢过程包括糖酵解、糖异生、氨基酸合成及代谢和脂肪的代谢,还参与其他代谢物过程,如维生素代谢、AMPK信号通路过程等。结合CKD伴IR的发病机制,筛选出6个差异性较大的潜在代谢物,其中β-隐黄质较其他三组呈显著下降,AICAR、S-腺苷甲硫氨酸(S-Adenosylmethionine,SAM)、泛酸、马尿酸、4-羟基苯基丙酮酸(4-Hydroxyphenylpyruvic acid,4-HPPA)较其他三组呈显著升高。利用ELISA方法对上述血液代谢产物进行验证,结果表明,ESRD伴IR组的血液β-隐黄质水平,明显低于健康组、肥胖伴IR组和ESRD不伴IR组,P0.05;ESRD伴IR组的血液AICAR、马尿酸、4-HPPA水平,明显高于健康组、肥胖伴IR组和ESRD不伴IR组,P0.05;ESRD伴IR组的血液SAM、泛酸水平,与健康组、肥胖伴IR组和ESRD不伴IR组无显著差异。结论:(1)本研究发现非肥胖CKD患者,随着肾脏疾病进展,IR的发生率逐渐升高,血尿素氮升高、甲状旁腺激素升高、肾功能降低是非肥胖CKD患者IR发生的相关危险因素。(2)本研究通过液相色谱-质谱技术检测,确定了 ESRD伴IR特异的血液代谢物表达谱,参与重要代谢过程包括糖酵解、糖异生、氨基酸合成及代谢和脂肪的代谢,还参与其他代谢物过程,如维生素代谢、AMPK信号通路过程等,说明ESRD伴IR患者体内存在着明显的代谢紊乱。并筛选出可能有意义的差异性代谢物,通过ELISA方法对6个差异性代谢产物进行验证,考虑血液β-隐黄质降低,AICAR、马尿酸、4-HPPA升高与CKD伴IR相关,这四个代谢物可能参与IR的发生发展,也有可能作为潜在生物标志物进行CKD伴IR的辅助诊断,有必要进行深入研究。
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正离子,质谱,时间点,硕士学位论文

逦解放军医学院硕士学位论文逦逡逑注：ａＰ＜０．０５ＶｓＥＳＲＤ邋伴邋ＩＲ邋组逡逑Ｉ．２邋；牧相色谱－质谱检验结果：逡逑（１）总离子流色谱图（ｔｏｔａｌ邋ｉｏｎ邋ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍｓ，ＴＩＣ）是指各个时间点所米集的质谱逡逑全谱集合而成。正离子及负离子模式下各组的ＴＩＣ结果如下图１及图２，从ＴＩＣ谱图逡逑中可各组之间在一些时间点上的谱锋存在差异。逡逑

相应变量,偏最小二乘法,判别分析,数据矩阵

图２负离子模式下ＴＩＣ图逡逑（２）偏最小二乘法判别分析（ＰＬＳ－ＤＡ）是一种基于特征向量的回归方法，是对样本逡逑数据矩阵Ｘ和相应变量Ｙ同时进行分解，建立二者之间的回归关系，可更好的投影逡逑出分类效果。各组之间的ＰＬＳ－ＤＡ得分图如下图３，从ＰＬＳ－ＤＡ图中不同角度可见代逡逑谢物的分类在各组之间明显存在差异。Ｒ２Ｙ为解释能力参数，代表有多少样本符合逡逑模型判别，Ｑ２代表模型的预测能力参数。此模型拟合Ｒ２Ｙ＝０．７６，邋Ｑ２＝０．５５９，，认为模逡逑型Ｑ２大于０．４说明模型有较良好的预测能力。逡逑
【学位授予单位】：中国人民解放军医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R692

【参考文献】