乙肝病毒性肝硬化的血清代谢轮廓分析

发布时间：2020-05-09 20:10

【摘要】：目的寻找新的更加有效的方法用于乙肝病毒性肝硬化的早期诊断和病程监测成为临床诊疗的迫切需求。随着代谢组学的发展,如何利用代谢组学方法更好地为医学实践和医学研究服务成为该领域的研究热点。本研究利用基于液质联用的代谢组学研究平台对乙肝病毒性肝硬化患者血清代谢轮廓进行了分析,对在临床病例研究中如何利用代谢组学方法研究疾病发生发展的内在机制、寻找可用于监测和评估疾病病程的特征代谢物,以及如何利用模式识别方法和机器学习方法建立基于特征代谢物的判别模型进行了初步探讨。方法利用高效液相色谱-轨道离子阱质谱联用平台分析19份正常人和81份乙肝病毒性肝硬化病人血清标本,其中肝硬化Child-Pugh A级37人、B级33人、C级11人。随机挑选出各组病例的20%组成检测组样本用于对模型的检测,不参与后期的数据分析,余下的样本作为训练组用于数据分析。首先利用主成分分析法(PCA)和正交偏最小二乘分析法(OPLS)对代谢轮廓数据的变异性进行分析,然后构建乙肝病毒性肝硬化不同Child-Pugh分级样本间血清代谢轮廓的正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)模型,分别为：区分A级组和正常对照组、区分B级组和A级组、区分C级组和B级组的3个二分类OPLS-DA模型以及由这四组一同构建的1个四分类OPLS-DA模型,并利用检测组样本对这些模型进行检测；然后利用二分类OPLS-DA模型中的变量投影重要性值(VIP)、VIP图及系数图(coefficient plot)中变量的置信区间和非参数检验筛选出区分乙肝病毒性肝硬化不同Child-Pugh分级的特征离子,并对它们进行鉴定；最后基于这些特征离子构建区分肝硬化不同Child-Pugh分级间的二分类OPLS-DA模型和二分类支持向量机(SVM)分类器,分别为区分A级组和正常对照组、区分B级组和A级组、区分C级组和B级组的3个OPLS-DA模型和3个SVM分类器；并利用交叉验证法对这些模型的预测能力进行评估。结果经过分析发现,液质联用平台分析检测性能的“时间”偏移是影响实验结果最主要的干扰因素,但由于样本的随机进样,该干扰因素在各样本组间的影响得以抵消。利用血清代谢轮廓数据构建的4个OPLS-DA模型经7倍交叉验证均有很好的预测能力(Q2分别为89.5%,66.4%,90.3%,80.8%),4个模型对检测组样本的预测准确性均达到100%。共筛选出157个特征离子,经过数据库搜索和结构推导,67个得到了鉴别。这67个代谢物分别有氨基酸代谢产物、胆汁酸代谢产物、维生素代谢产物、激素代谢产物和脂类代谢产物,其中磷脂类物质比例最高,有26个。而溶血磷脂酰胆碱就古到15个(结合不同长度和不同饱和度的脂肪酸),且水平随肝硬化程度的加深呈递减趋势。利用这197个特征离r构建的3个二分类OPLS-DA模型拥有更好的预测能力(Q2=90.4%,72.8%,93.4%)；3个二分类支持向量机(SVM)分类器灵敏度、特异度以及对检测组样本的区分正确率均能达到100%。结论 (1)证实了经过合理的实验设计和对样本分析顺序进行随机分配,可以抵消非实验因素对血清代谢轮廓的影响。 (2)建立了利用OPLS-DA模型寻找区分不同程度肝硬化的特征代谢物的方法。 (3)经过对鉴别出来的代谢物的分析,我们发现利用基于液质联用平台检测血清中溶血磷脂轮廓的变化可能成为监测和评估乙肝病毒性肝硬化进程更加有效的手段。 (4)基于本液质联用平台的特征离子的OPLS-DA模型和支持向量机(SVM)分类器可以作为评估乙肝病毒性肝硬化进程的新方法。
【图文】：

质控,PCA模型,分线,第一主成分

通过质控济液在整个样韶l分析过程中的表现，可以很好的评估LC一MS系统的稳定性[39]，对26个质控溶液数据进行主成分分析(PcA)后，得到一个拥有3个主成分的PcA模型(RZx=84.8%，QZ一70.8%)，如图2，系统通过前10个质控样品逐渐达到平衡，从此后16个质控溶液表现可以看出，系统在样品分析过程中相对平稳，虽然在QC一 p77处出现波动，但由于整个质控没有出现界外值。且根据相关文献[3()训〕提出的有关Lc一Ms平台重复性的质控合格标准:(l)规定在离子强度均值的土30%范围内的离一r为可靠离子峰;(2)规定拥有至少70%可靠离子峰的质控溶液为合格质控溶液;(3)当至少60%质控溶液合格时，接受本批实验数据合格，本研究16个穿插于样品分析过程中的质控溶液中有11个合格(可靠离子峰比例占70.0%一83.3%)

变异性分析,主成分

作为描述知阵(X)，构建OPLS模型，得到个刃{J有2个顶测_L成分，o个}交主成分和2个残差主成分的OPLs模型(RZx二35.4%，RZY=43.2%，QZ一35.5%)，图3a为该模型载荷图，该咚!能同时体现X变量和Y变量在构建各自主成分时的权重值，离坐标原点越远的变{!备拥有的权重越高，此外X变量和Y变虽的变化方向是一致的，也就是说两变星离得越近，相关程度越高。从图中可以看出进样顺序是影响样本数据变量值(离子强度)的最主要因素，_目.与绝大多数变量值的变化负相关;其余依次为年龄，肝硬化分级，，是否伴发肝癌和性别。由于分析模型的不同，无法对这儿种因素的干扰作用进行直接比较，但从表2中不难看出研究因素(肝硬化不同 Child一Pugh分级)主导着样本间的变异(综合比较模型的三个参数)。为何进样顺序、年龄等卜扰因素很大程度上影响着样本数据变量的变异
【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R575.2;R512.62

【参考文献】