基于UPLC-MS-MS股骨頭壞死骨組織的代謝組學研究.pdf

1、背景：股骨頭壞死(osteonecrosis of the femoral head，ONFH)是一種潛在的致殘性疾病，好發(fā)于中壯年，因此給社會和家庭帶來了巨大的經(jīng)濟負擔。目前，股骨頭壞死的臨床診斷主要依賴于癥狀、體征、X線平片、核磁共振。其中磁共振可為早期診斷提供一定幫助，然而由于其易受干擾且價格昂貴，故難以用于篩查。所以該病的早期診斷尚存在困難。分子標志物的確定有利于我們早期診斷疾病。代謝組學是近年來興起的一門學科，其運用有助于了解

2、疾病的代謝變化及發(fā)現(xiàn)疾病的小分子標志物。代謝組學已成功應用于:類風濕性關節(jié)炎、骨性關節(jié)炎、強直性脊柱炎等骨科常見疾病的研究。目前，股骨頭壞死代謝組學研究尚未見相關報道。因此，我們將采用回顧性的方法，運用UPLC-MS/MS技術研究股骨頭壞死代謝特征。這將有助于我們從代謝角度發(fā)現(xiàn)其生物標志物。
　　目的：本研究基于超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的代謝組學研究平臺，對ONFH患者和股骨頸骨折患者的骨組織標本進行代謝組學分析。通過萃取并分析其

3、代謝物，尋找能夠用于ONFH診斷的小分子代謝物；通過分析ONFH患者壞死區(qū)和鄰近壞死區(qū)的骨組織代謝物以及股骨頸骨折患者骨組織代謝物，對篩選出的差異性代謝物進行深入分析，研究ONFH的代謝機制。
　　方法：收集28例股骨頭壞死作為實驗組和20例股骨頸骨折的股骨頭組織標本作為對照組，對每例標本做組織病理學檢查以明確診斷。萃取骨組織標本代謝物，運用超高效液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜串聯(lián)儀檢測，對檢測結果預處理后，建立PCA(主成分分析)，PLS

4、-DA(最小偏二乘法判別分析)以及OPLS-DA(正交最小偏二乘法判別分析)模型。根據(jù)多元和單元統(tǒng)計分析篩選出差異變量，依據(jù)一級和二級質(zhì)譜推定其對應的代謝物。篩選變化最明顯的代謝物作為潛在的生物標志物，通過二元logistic回歸，進行受試者工作曲線分析(ROC分析)以評價其診斷意義。
　　結果：股骨頭壞死標本在壞死區(qū)骨組織（ONTB）可見壞死物、纖維素、骨小梁空泡，而在鄰近相對正常區(qū)骨組織（ANBT）未見明顯改變。股骨頭壞死患者

5、的骨組織和股骨頸骨折骨組織代謝物表達模式在PCA，PLS-DA，OPLS-DA模型中均能明顯區(qū)分。篩選出67種差異代謝物，無論在壞死區(qū)還是相對正常區(qū)，氨基酸濃度明顯升高，如:脯氨酸、精氨酸、谷氨酰胺、二肽、低分子抗氧化劑。大部分脂質(zhì)，如:脂肪酸酯、甘油三酯、鞘磷脂等，在壞死區(qū)域明顯異常。對改變最為明顯的四種物質(zhì)(精氨酸、脯氨酸、肉毒堿、肌醇)行二元logistic回歸后做ROC曲線分析，在壞死區(qū)域ROC曲線下面積(AUC)達0.996，