肝衰竭患者呼出气体的电喷雾萃取电离质谱研究

发布时间：2017-10-10 10:07

  本文关键词：肝衰竭患者呼出气体的电喷雾萃取电离质谱研究

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【摘要】：近年来,呼出气体检测凭借其无损、快速、取样方便等优势,及其中的生物标记物与疾病(如肺癌、乳腺癌)、新陈代谢、脏器状况的相关性,逐渐成为现代临床医学、分析检测领域研究的热点。电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)作为一种新型常压质谱技术,具有操作简便、稳定信号、耐基体效应强的优点。本文简要地介绍了呼出气体检测在各种疾病中的应用情况,并着重探讨了EESI-MS在肝衰竭患者呼出气体分析中的应用。本文主要研究内容包括:(1)高分辨电喷雾萃取电离质谱分析肝衰竭患者呼出气体。采用手搭式EESI离子源耦合LTQ-Orbitrap-XL质谱仪,对肝衰竭患者和健康志愿者呼出气体样本进行快速分析,结合主成分分析对样品的指纹谱图进行分类识别,并查找差异较大的标志物,根据高分辨确定它们的分子式及可能的物质。在此基础上,针对肝衰竭患者呼出气体进行分析,发现患者和健康志愿者呼出气体之间有较好区分,并通过聚类分析进行验证,综合医学临床及病理寻找出与肝衰竭相关的潜在标志物。(2)电喷雾萃取电离质谱检测及数据分析多批次肝衰竭患者呼出气体。在代谢组学研究中,为保证数据统计分析的可靠性,通常对样本量有一定要求。呼出气体有效存储时间短,在短时间内难以完成大量样本的收集与检测。多批次样本的收集与检测虽然可以获取足够的样本数据,但是人体呼出气体受环境空气影响较大,不同批次的数据之间具有很大差异。本研究以高分辨电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)技术对肝衰竭患者和健康志愿者呼出气体样本进行快速检测,结合多块偏最小二乘分析(MB-PLS)方法,对多批次获取的呼出气体代谢数据进行统计建模分析,并与传统的PLS方法进行比较。结果显示MB-PLS方法能有效消除批次差异对统计建模的影响;此外,采用基于MB-PLS模型变量VIP值的筛选方法,对变量进行筛选,模型交叉验证分类准确率由原来的0.84±0.06提高到了0.96±0.04,利用该模型能有效区分肝衰竭患者与健康人群。(3)封闭式EESI源用于不同阶段肝病患者呼出气体的分析研究。肝病患者大多身体虚弱,尤其是重型肝炎患者,采用主动式呼气采集往往会给患者身体增加负担,甚至引起不适,因此研制适用于不同阶段肝病患者的被动式呼气采集装置。同时,由于呼出气体容易受环境影响,以封闭式EESI源对患者及健康志愿者呼出气体进行质谱分析,通过偏最小二乘分析(PLS)处理数据,发现慢性乙型肝炎患者、慢性重型乙型肝炎患者均与健康志愿者有较好的区分,利用模型变量的VIP值分别挑选出11个和18个导致差异最大的变量,说明随着肝病的加重,患者呼出气体中成分变得复杂,这与患者病程变化相符。将轻型和重型肝病者进行PLS分析也能达到较好的区分。该方法有望为肝病的诊断和患者的康复及治疗效果评价提供一种新方法,也可为发展个性化医疗提供一种新思路。
【关键词】：电喷雾萃取电离质谱 挥发性有机化合物 呼出气体 肝衰竭
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R575.3;O657.63
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 肝衰竭10-11
• 1.1.1 肝衰竭概述及现状10
• 1.1.2 肝衰竭患者诊察方法的现状及局限性10
• 1.1.3 通过呼出气体监测肝衰竭患者的意义10-11
• 1.1.4 呼出气体在肝病方面研究进展11
• 1.2 呼出气体在疾病方面的应用研究11-16
• 1.2.1 呼出气体在癌症中的应用研究11-13
• 1.2.2 呼出气体在遗传代谢性疾病中的应用研究13-15
• 1.2.3 呼出气体在其他疾病中的应用研究15-16
• 1.3 电喷雾萃取电离质谱法（EESI-MS）在呼出气体中的应用16-17
• 1.4 本文主要研究内容和创新点17-18
• 第二章 高分辨电喷雾萃取电离质谱研究肝衰竭患者呼出气体18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 实验部分18-21
• 2.2.1 仪器、试剂与材料18-19
• 2.2.2 实验条件19
• 2.2.3 研究对象19-21
• 2.2.4 呼出气体样本采集方法21
• 2.3 结果与讨论21-26
• 2.3.1 肝衰竭患者与健康志愿者呼出气体指纹谱图分析21-23
• 2.3.2 肝衰竭患者与健康志愿者呼出气体的主成分分析和聚类分析23-24
• 2.3.3 差异峰的串联质谱分析24-25
• 2.3.4 三甲胺和丁酮与肝衰竭的相关性及生物医学依据25-26
• 2.4 小结26-28
• 第三章 电喷雾萃取电离质谱检测多批次肝衰竭患者呼出气体的数据分析28-38
• 3.1 引言28-29
• 3.2 多批次数据的多元统计分析29-30
• 3.3 实验部分30-32
• 3.3.1 仪器、试剂与材料30-31
• 3.3.2 质谱条件31
• 3.3.3 研究对象与分组31
• 3.3.4 呼出气体的收集与检测31-32
• 3.4 数据分析与讨论32-37
• 3.4.1 数据预处理32
• 3.4.2 数据统计分析与建模32-34
• 3.4.3 变量挑选34-36
• 3.4.4 差异变量分析36-37
• 3.5 小结37-38
• 第四章 封闭式电喷雾萃取电离源用于不同阶段肝病患者呼出气体的分析研究38-58
• 4.1 前言38
• 4.2 实验部分38-43
• 4.2.1 仪器、试剂与材料38-39
• 4.2.2 封闭电喷雾萃取电离源及检测平台39-40
• 4.2.3 被动呼出气体收集装置40
• 4.2.4 实验条件40-41
• 4.2.5 研究对象与分组41-43
• 4.2.6 呼出气体收集方法43
• 4.3 数据分析与讨论43-57
• 4.3.1 呼出气体指纹谱图采集方式及数据质量评价43-45
• 4.3.2 肝病患者与健康志愿者呼出气体指纹谱图比较分析45-46
• 4.3.3 数据处理46
• 4.3.4 最小偏二乘分析（PLS）46-49
• 4.3.5 显著性分析49
• 4.3.6 差异变量结构鉴定49-56
• 4.3.7 结果与评价56-57
• 4.4 小结57-58
• 第五章 总结58-60
• 5.1 结论58
• 5.2 展望58-60
• 参考文献60-67
• 致谢67-68
• 附录68

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本文编号：1005740