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目的:运用GC-TOFMS代谢组学分析平台,结合生物信息学及模式识别分析方法(PR),分析受试者(健康人群及乙型肝炎肝硬化导致的轻微型肝性脑病(MHE)患者)血清代谢物谱,对其血清中代谢网络的改变进行研究,寻找造成MHE代谢表型改变的关键性差异代谢物;确立MHE特异性生物标志物群,揭示MHE认知功能障碍的发病机制,探索MHE早期诊断方法。 方法:收集50例健康志愿者(NC组)和29例乙型肝炎肝硬化导致的轻微型肝性脑病患者(MHE组)血清样本,采用GC-TOFMS技术检测受试者血清样本中的代谢物,采用混合样本QC进行原始数据校正,校正后进行多维统计分析,应用主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)等多变量分析模型对数据进行模式识别分析,用传统分析方法验证表达差异的代谢物质,鉴定与M旺相关的生物标志物,构建MHE血清代谢组学诊断模型。 结果:在受试者血清中鉴定了246个物质,所有多维统计均采用这些可鉴定物质进行分析。基于以上多变量分析模型,结合student T-test单维方法,针对不同组间的比对情况,筛选出一系列关键的差异性代谢物:在正常人群(NC组)和轻微型肝性脑病患者(MHE组)血清中找到60种差异性代谢物,其中下调22个,上调38个(见表8),根据OPLS-DA模型中的变量的VIP值(VIP值大于1.5者,被认为是差异大的代谢产物),以下物质可能为MHE的标志物,共27个:腺嘌呤、甘氨鹅脱氧胆酸、岩藻糖、别苏氨酸、缬氨酸、猪胆酸、草酸、甘氨熊去氧胆酸、酪氨酸、牛磺鹅脱氧胆酸、鞘氨醇、苯丙氨酸、4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸、2-羟基-3-甲基丁酸、羟基乙酸、异亮氨酸、别异亮氨酸、牛磺胆酸、山梨糖醇、甲状腺素、rac辛酰基肉毒碱、鼠李糖、牛熊去氧胆酸盐、甲苯磺丁脲、焦谷氨酸、生育酚(维生素E)、苹果酸。根据OPLS-DA模型中MHE组和正常组代谢物质的比值(FC,FC>1表明MHE组病人物质上调,FC<1表明MHE组病人物质下调),与健康志愿者相比,在MHE患者中下调的物质为:缬氨酸、草酸、鞘氨醇、4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸、异亮氨酸、别异亮氨酸、甲状腺素、rac辛酰基肉毒碱、生育酚(维生素E),共9种,其余18种代谢物在MHE患者中均上调。 结论:(1)基于GC-TOFMS平台的血清代谢组学技术可同时检测患者血清中多种代谢物质,有助于研究MHE的发病机制,可能为MHE的早期诊断提供一种新的手段。(2)血清代谢组学分析联合模式识别方法能有效区分正常人群与MHE患者,本研究建立的OPLS-DA诊断模型有望成为一种新的方法,用于鉴别正常人群与MHE患者。(3)与正常人群相比,在轻微型肝性脑病中下调的物质中包括:鞘氨醇,重要的神经鞘脂类物质;生育酚(维生素E),其降低会导致神经刺激传导的贫乏;以及一些支链氨基酸(branched-chain amino acid,BCAA)、肉毒碱、甲状腺素等。上调的物质较多,其中包含多种胆酸,暗示肠道菌群失调引起代谢物的改变,造成脂类代谢异常;芳香族氨基酸(Aromatic aminoacids,AAA);以及一些不饱和脂肪酸、多糖、腺嘌呤、甲苯磺丁脲等。以上这些代谢物可能为MHE的特异性生物标志物。