基于代谢组学策略研究高脂血症新型生物标志物与调脂方FTZ的作用机制

发布时间：2020-08-04 08:09

【摘要】：背景:目前高脂血症的研究大多基于分子生物学与病理学的方法,其发病机制尚不完全清楚,缺乏基于系统生物学层面的综合表征和系统认知。现有降脂药物以西药为主,疗效单一,难以实现对高脂血症的综合治疗。代谢组学技术遵循系统生物学研究思路,能够通过对小分子代谢物进行定性定量分析描述机体生理病理变化,以及药物或其他干预措施的具体生物学过程,是深入认知疾病以及阐明药效机制的有效研究手段。通过代谢组学方法,可以建立不同分型高脂血症患者血浆代谢表达谱,并从中发现新型生物标志物;而且有望揭示复方贞术调脂方(FTZ)干预高脂血症的药理机制。目的:基于代谢组学方法发现不同分型高脂血症患者血浆新型生物标志物,研究复方贞术调脂方(FTZ)改善小鼠高脂血症的作用和机制。方法:本研究分为临床研究与动物研究。临床研究主要是在本团队已建立的生物样本库中调取符合纳入排除标准的不同分型高脂血症患者信息,并按不同分型标准进行分组,调取患者血浆样本,通过UPLC-Q-TOF/MS技术进行代谢组学分析,发现高脂血症新型生物标志物。动物实验则以雄性C57小鼠作为研究对象,高脂饮食建立高脂血症模型,通过代谢组学技术评价该高脂血症模型,并研究给FTZ后的血浆代谢表达谱,阐明FTZ的药效机制。结果:1、药效学结果FTZ可有效减轻体重、降糖、降脂、改善糖耐量异常状态和增加胰岛素敏感性。2、代谢组学结果(1)临床高脂血症患者新型生物标志物研究通过代谢组学研究发现磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、I-尿胆素、白三烯C4等是高脂血症患者血浆潜在生物标志物,高脂血症的发病可能与甘油磷脂代谢、鞘脂代谢、二羧酸代谢、叶酸生物合成等通路的紊乱有关。Lithocholic acid taurine conjugate和N1-(5-Phospho-D-ribosyl)-ATP是不同分型高脂血症的共性生物标志物;而高胆固醇血症的特异性生物标志物是2-Hydroxy-3-keto-5-methylthiopentenyl-1-phosphate,混合型高脂血症的特异性生物标志物是15-keto-Prostaglandin E2和PI(18:0/22:4(10Z,13Z,16Z,19Z)),高低密度脂蛋白血症组特异性生物标志物是Tartronate semialdehyde和2,5-Diamino-6-(5'-triphosphoryl-3',4'-trihydroxy-2'-oxopentyl)-amino-4-o xopyrimidine。高甘油三酯组暂未发现特异性差异表达代谢物。(2)高脂血症小鼠模型的代谢组学评价方法研究结果表明,Lyso PC(18:1(9Z))、PIP(18:0/20:3(8Z,11Z,14Z))、花生四烯酸、亚油酸、9-HETE等代谢物是评价高脂血症动物模型的重要生物标志物,亚油酸代谢、花生四烯酸代谢和甘油磷脂代谢等通路是评价高脂血症动物模型的重要代谢通路。(3)FTZ干预高脂血症小鼠的作用机制研究鞘氨醇、植物鞘氨醇和PE(16:1(9Z)/24:1(15Z))等差异表达代谢物是FTZ改善糖脂代谢紊乱的生物标志物,通路分析结果提示,FTZ改善高脂血症血糖血脂水平的机制可能与鞘脂代谢、糖基磷脂酰肌醇锚生物合成和甘油磷脂代谢等通路相关。结论:临床研究中,不同分型高脂血症一共发现了30个生物标志物,其中共性生物标志物2个,包括Lithocholic acid taurine conjugate和N1-(5-Phospho-D-ribosyl)-ATP,进一步的代谢通路分析表明,甘油磷脂代谢、鞘脂代谢、二羧酸代谢、叶酸生物合成等通路紊乱是高脂血症的重要特征。除甘油三酯血症外,其他不同分型高脂血症还存在各自特异性生物标志物。动物模型实验发现Lyso PC(18:1(9Z))、PIP(18:0/20:3(8Z,11Z,14Z))、花生四烯酸、亚油酸、9-HETE等是评价高脂血症动物模型的重要生物标志物。FTZ能有效改善糖脂代谢异常,它的作用机制与鞘脂代谢、糖基磷脂酰肌醇锚生物合成和甘油磷脂代谢等通路有关。代谢组学是深入了解高脂血症和阐明降脂复方中药干预作用机制的很好的研究方法。
【学位授予单位】：广东药科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R589.2
【图文】：

正模式,总离子流,图注,混合型

正模式总离子流图

负模,总离子流,图注,混合型

负模式总离子流图

偏最小二乘,判别分析

图 2.3 偏最小二乘判别分析结果注：a 为正模式，b 为负模式将原始数据经 Mass Profiler Professional 处理后导出 excel 格式数据，导入SIMCA-P13.0 进行判别分析。结果如图 2.3 所示，正负模式下，各组间聚类效果以及正常组与其他几种高脂血症分型之间分离度良好，表明正常组、高 TC 组、高 TG 组、混合型组和高 LDL 组之间血浆代谢物表达存在明显差异，分组无异常。通过SIMCA-P模型计算得到的R2X、R2Y和Q2值在正离子模式下分别为0.721、0.975 和 0.883，即 97.5%的数据符合模型，通过模型有 88.3%的数据可以进行预测。负模式下 R2X、R2Y 和 Q2 值分别为 0.595、0.961 和 0.878，即 96.1%的数据符合模型，有 87.8%的数据可以通过模型进行预测。PLS-DA 判别分析结果表明，该模型具有很好的拟合度和预测能力，该方法适用于临床样本血浆代谢组学的研究。2.4.2.4 生物标志物筛选

【参考文献】