尿液代谢组个体差异的影响因素研究及其在膀胱癌代谢标志物筛选中的应用

发布时间：2020-05-12 22:53

【摘要】：膀胱癌(bladder cancer,BC)的早期发现对于改善BC患者的预后有着非常重要的意义。目前临床上的无创诊断方法主要有尿细胞学检测,影像学检查和一些尿液标志物检查,但其诊断效能较低,尤其是对于非肌层浸润性(non-muscle invasive,NMI)BC。目的:本文采用高通量液相色谱-质谱联用技术(liquid chromatography-high resolution mass spectrometry,LC-HRMS)探究代谢组的个体差异及其影响因素,并通过控制影响因素探寻BC的诊断标志物。方法:我们收集清晨第一次中段液,应用LC-HRMS探索尿液代谢组学的个体差异,并探索不同性别和年龄对尿液代谢组的影响。随后采用性别和年龄相匹配的对照组与癌症组相比较以筛选BC,NMIBC和低级别NMIBC的标志物,此外,应用代谢物模型区分高级别和低级别NMIBC。结果:第一部分包含203例健康成人,6例膀胱良性病变病人和53例无血尿BC病人的尿液样本。个体差异分析提示尿液代谢组相对稳定,而其影响因素包括性别和年龄。探索BC标志物的实验组包括性别和年龄相匹配的44例健康成人和33例BC病人样本,由反式-2-碳烯肉毒碱,丝氨酸-缬氨酸,阿魏酰基-2-羟基腐胺和3-羟基壬酰肉毒碱构成诊断模型,曲线下面积(area under the curve,AUC)为0.924,外部验证组(26例对照和20例BC样本)证实了其诊断的准确性。第二部分研究包含117例健康人,80例无血尿NMIBC病人和87例血尿NMIBC病人的尿液样本,依然采用性别和年龄相匹配的方式筛选标志物,由4-硫酸化多巴胺,MG00/1846Z,9Z,12Z,15Z/00,门冬氨酰-组氨酸,酪氨酰-甲硫氨酸构成模型诊断NMIBC,在外部验证组中AUC为0.838,由3-羟基-顺-十四烯肉碱,3,16,17-三羟基-1,3,5(10)-雌甾三烯-6-酮,β-皮酮四醇,四氢皮质酮和庚基丙二酸构成模型诊断低级别NMIBC,其AUC为0.899。在NMIBC高低级别的比较中,血尿组和无血尿组的AUC分别为0.827和0.755。结论:性别和年龄能够影响代谢组,需在实验设计时进行控制,代谢物模型能够诊断BC,NMIBC和低级别NMIBC,并且能够对NMIBC进行分级。
【图文】：

样本,实验样本,红色,共注入

前需要对ＱＣ样本重复进样３－４次，以稳定系统。随后在实验过程中固定频次进逡逑样ＱＣ样本，共注入３２次ＱＣ样本。ＰＣＡ得分图显示前６次ＱＣ样本的差异较大，逡逑随后系统趋于稳定（＜ｔ２ＳＤ），如图２ａ，聚类分析结果（图２ｂ）进一步证明了ＱＣ逡逑数据的稳定性。以上结果说明质谱分析平台在样品分析过程中具有良好的稳定逡逑性和重复性。逡逑１０逡逑

模型图,性别差异,监督聚类,非监督

异趋势与上诉所有变量的差异趋势相似。逡逑２、性别差异逡逑首先应用非监督聚类的ＰＣＡ模型初步探索了代谢组的性别差异，见图３ａ，，逡逑结果提示代谢谱可以根据性别的不同而相对聚集，即便有部分重合，但是性别逡逑差异依然较为明显。随后应用监督聚类的ＯＰＬＳ－ＤＡ模型将性别差异进一步区分逡逑（图３ｂ）并根据分类贡献度筛选出若干性别相关的差异代谢物（详见附表１），逡逑其中大约１／３的代谢产物在女性样本中高表达，包括３－羟基氨基苯甲酸，Ｎ－乙酰逡逑氨酸和尿酸，通路分析提示色氨酸代谢，柠檬酸循环，泛酸和辅酶Ａ的生物合逡逑成都与性别相关（图３ｃ），而在男性中，类固醇激素的合成通路被激活，但是逡逑差异并不显著。逡逑为检测这些代谢物对性别的区分效能，我们采用多参数ＲＯＣ曲线进行分析逡逑（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｅｔａｂｏａｎａｌｙｓｔ．ｃａ／ｆａｃｅｓ／Ｓｅｃｕｒｅ／ｕｐｌｏａｄ／ＲｏｃＵｐｌｏａｄＶｉｅｗ．ｘｈｔｍｌ）。分析发逡逑现由泛酸，５－羟基吲哚乙酸，３－羟基氨基苯甲酸，酮戊二酸和３－磺基脱氧胆酸组成逡逑的预测模型具有较好的预测能力
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R737.14

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