预测急性心肌梗死患者转归的血清代谢物谱研究

doi:10.3969/j.issn.1673-8640.2019.05.001

摘要/Abstract

摘要：

目的采用液-质联用代谢组学研究平台寻找能在急性心肌梗死（AMI）患者入院时即预测患者转归的特异性代谢物。方法运用超高效液相色谱串联质谱（UPLC-MS/MS）代谢组学研究平台分析48例心绞痛患者、24例AMI好转者、24例AMI死亡者及48名体检健康者（正常对照组）代谢物数据,对代谢轮廓数据的变异性进行分析,构建疾病区分模型。采用受试者工作特征（ROC）曲线评估特征代谢物的临床诊断效能。结果成功构建了“正常对照组-心绞痛组-AMI好转组-AMI死亡组”的主成分分析（PCA）模型（R2X=40.2%,Q2=13.9%）及正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）模型（R2X=79.0%,R2Y=83.2%,Q2=65.0%）。验证结果显示模型的预测准确度达100%。筛选并鉴定出10种可用于AMI预后判断的代谢物离子,其中4-羟基-6-二十二烷酮、N-乙酰-白三烯、溶血磷脂酰胆碱（LPC）[18：2（9Z,12Z）]、LPC（18： 0）、LPC（P-16：0）、LPC[P-18：1（9Z）]、LPC[20：1（11Z）]、LPC[20：2（11Z,14Z）]在AMI死亡患者的血清中水平较低,L-苏氨酸、3-甲基-2-丁烯-1-硫醇水平较高,与AMI好转患者比较差异均有统计学意义（P<0.05）。结论采用代谢组学分析方法找到的特征代谢物具有很好的预测AMI患者预后的能力,可作为潜在的疾病转归标志物进一步研究。

关键词: 代谢组学, 心绞痛, 心肌梗死, 超高效液相色谱串联质谱

Abstract:

Objective To find serum metabolins predicting acute myocardial infarction （AMI）patients' outcome,using the metabolomics platform of ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry（UPLC-MS/MS） when patients are admitted to hospital. Methods UPLC-MS/MS platform was used to analyze 48 healthy subjects（healthy control group）,48 angina patients,24 AMI patients with improvement and 24 AMI dead patients. The disease distinguishing model was established. Receiver operating characteristic（ROC） curve was used to evaluate the clinical diagnostic performance of characteristic metabolins. Results A "Normal-Angina-AMI improved-AMI dead" of the principal component analysis（PCA）（R2X=40.2%, Q2=13.9%）and orthogonal partial least-square discrimination analysis （OPLS-DA） model （R2X=79.0%, R2Y=83.2%, Q2=65.0%） were established. Through verifying,the model prediction accuracy reached 100%. Totally,10 kinds of ions that can estimate the prognosis of AMI were screened and verified. 4-Hydroxy-6-docosanone,N-acetyl-leukotriene,lysophosphatldy choline（LPC）[18： 2（9Z,12Z）],LPC（18：0）,LPC（P-16：0）,LPC[P-18：1（9Z）],LPC[20：1（11Z）],LPC[20：2（11Z,14Z）] decreased,and L-threonine and 3-methyl-2-butene-1-thiol increased. There was statistical significance between AMI patients with improvement and AMI dead patients（P<0.05）. Conclusions Specific metabolins can effectively predict the prognosis of patients with AMI. These ions may be potential prognosis biomarkers and have benefit in further clinical study.

Key words: Metabolomics, Angina, Myocardial infarction, Ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry

中图分类号:

R446.1

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LIU Jie, SHI Xinrong, ZHOU Shufen, XU Hongmin, ZHANG Lei, LIU Shuye. Serum metabolins predicting acute myocardial infarction patients' outcome[J]. Laboratory Medicine, 2019, 34(5): 383-389.

图/表 8

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组别	例数	年龄（岁）	性别				LVEF （%）		收缩压（kPa）		舒张压（kPa）	Glu （mmol/L）		TC （mmol/L）
组别	例数	年龄（岁）	男（例）		女（例）		LVEF （%）		收缩压（kPa）		舒张压（kPa）	Glu （mmol/L）		TC （mmol/L）
心绞痛组	48	64.58±10.42	36		12		58.00 （57.00~58.00）		18.89±3.18		10.64 （9.31~12.07）	6.66±2.73		4.75±0.90
AMI组	48	64.85±9.65	35		13		55.00 （47.00~58.00）		18.31±2.87		10.44 （9.31~12.50）	7.51±2.53		4.92±0.95
P值		0.90	0.28				0.01		0.35		0.99	0.12		0.37
组别	TG （mmol/L）			LDL-C （mmol/L）		HDL-C （mmol/L）		cTnI （ng/mL）		CK （U/L）			CK-MB （U/L）
心绞痛组	1.25（1.07~1.98）			3.04±0.75		1.13±0.23		0.20 （0.06~0.31）		80.00（58.50~109.00）			14.50（12.00~18.75）
AMI组	1.33（1.03~1.95）			3.11±0.68		1.13±0.34		1.08 （0.19~4.91）		396.50（157.50~540.00）			49.50（25.25~64.00）
P值	0.70			0.64		0.95		0.01		0.01			0.01

组别	例数	年龄（岁）	性别				LVEF （%）		收缩压（kPa）		舒张压（kPa）	Glu （mmol/L）		TC （mmol/L）
组别	例数	年龄（岁）	男（例）		女（例）		LVEF （%）		收缩压（kPa）		舒张压（kPa）	Glu （mmol/L）		TC （mmol/L）
心绞痛组	48	64.58±10.42	36		12		58.00 （57.00~58.00）		18.89±3.18		10.64 （9.31~12.07）	6.66±2.73		4.75±0.90
AMI组	48	64.85±9.65	35		13		55.00 （47.00~58.00）		18.31±2.87		10.44 （9.31~12.50）	7.51±2.53		4.92±0.95
P值		0.90	0.28				0.01		0.35		0.99	0.12		0.37
组别	TG （mmol/L）			LDL-C （mmol/L）		HDL-C （mmol/L）		cTnI （ng/mL）		CK （U/L）			CK-MB （U/L）
心绞痛组	1.25（1.07~1.98）			3.04±0.75		1.13±0.23		0.20 （0.06~0.31）		80.00（58.50~109.00）			14.50（12.00~18.75）
AMI组	1.33（1.03~1.95）			3.11±0.68		1.13±0.34		1.08 （0.19~4.91）		396.50（157.50~540.00）			49.50（25.25~64.00）
P值	0.70			0.64		0.95		0.01		0.01			0.01

编号	m/z	保留时间（min）	代谢物名称
Var_40	103.054	1.16	3-甲基-2-丁烯-1-硫醇
Var_38	120.080	1.16	L-苏氨酸
Var_107	499.287	4.31	N-乙酰-白三烯
Var_6	520.337	7.12	LPC[18：2（9Z,12Z）]
Var_1	496.335	7.47	LPC（16：0）
Var_39	480.343	7.80	LPC（P-16：0）
Var_90	548.368	7.85	LPC[20：2（11Z,14Z）]
Var_323	358.366	7.94	4-羟基-6-二十二烷酮
Var_22	546.351	8.59	LPC（18：0）
Var_56	506.358	8.60	LPC[P-18：1（9Z）]
Var_86	550.384	8.80	LPC[20：1（11Z）]

编号	m/z	保留时间（min）	代谢物名称
Var_40	103.054	1.16	3-甲基-2-丁烯-1-硫醇
Var_38	120.080	1.16	L-苏氨酸
Var_107	499.287	4.31	N-乙酰-白三烯
Var_6	520.337	7.12	LPC[18：2（9Z,12Z）]
Var_1	496.335	7.47	LPC（16：0）
Var_39	480.343	7.80	LPC（P-16：0）
Var_90	548.368	7.85	LPC[20：2（11Z,14Z）]
Var_323	358.366	7.94	4-羟基-6-二十二烷酮
Var_22	546.351	8.59	LPC（18：0）
Var_56	506.358	8.60	LPC[P-18：1（9Z）]
Var_86	550.384	8.80	LPC[20：1（11Z）]

组别	例数	4-羟基-6-二十二烷酮	N-乙酰-白三烯	LPC[18：2（9Z,12Z）]
AMI好转组	24	563 071.50	405 426.00	91 555 950.00
AMI好转组	24	（494 051.75~634 774.50）	（289 628.00~5 57 086.00）	（72 492 075.00~103 819 000.00）
AMI死亡组	24	29 115.40	1 540.35	42 261 300.00
AMI死亡组	24	（14 897.80~387 820.00）	（1 059.96~4 348.89）	（36 490 000.00~66 709 800.00）
P值		<0.01	<0.01	0.01
组别	LPC（18：0）	LPC（P-16：0）	LPC[P-18：1（9Z）]	LPC[20：1（11Z）]
AMI好转组	24 914 200.00	5 376 705.00	6 395 840.00	1 013 830.00
	（18 928 150.00~	（4 700 000.00~	（5 819 627.50~	（881 169.50~
	26 005 500.00）	8 141 097.50）	8 138 727.50）	1 320 210.00）
AMI死亡组	10 082 305.00	2 122 550.00	2 686 490.00	11 882.55
	（6 692 455.00~	（51 046.98~	（1 499 782.5~	（4 791.97~
	16 468 300.00）	2 911 602.50）	4 306 430.00）	683 079.00）
P值	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01
组别	LPC[20：2（11Z,14Z）]	L-苏氨酸	3-甲基-2-丁烯-1-硫醇	LPC（16：0）
AMI好转组	1 992 520.00	6 766 695.00	5 699 605.00	572 807.00
	（1 691 832.50~	（5 991 717.50~	（4 494 962.5~	（488 821.00~
	2 352 675.00）	7 382 035.00）	6 306 012.50）	3 023 500.00）
AMI死亡组	799 528.50	9 455 580.00	7 284 390.00	1 770 200.00
	（9 435.93~	（8 267 762.50~	（6 521 732.50~	（1 678 500.00~
	1 679 100.00）	10 291 390.00）	8 691 797.50）	2 704 100.00）
P值	0.04	<0.01	0.01	^0.143