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慢性肾脏病心血管损伤的临床代谢组学研究进展 任佳慧 彭艾 慢性肾脏病（CKD）严重危害人类健康，其发病率在全球范围内呈进行性增长[1] 。心血管损伤不仅是CKD患者的常见并发症，更是CKD患者最主要的死因，40%~50%终末期肾病（ESRD）患者死于心血管疾病[2]。但其发病机制目前仍不清楚。代谢组学作为后基因时代的重要分支，为临床疾病诊断和寻找针对性的防治措施提供了全新的方法。近年来利用代谢组学对CKD患者发生心血管损伤机制的研究已有文献报道，故本文针对CKD心血管病变研究领域内临床代谢组学取得的进展作一综述。 代谢组学的特点 1.1代谢组学及临床代谢组学概念 代谢组学是采用高通量检测手段研究生物体随着基因改变和环境变化后其内源性代谢物质种类、数量及变化规律的科学[3]。临床代谢组学是代谢组学在临床实践中的应用，通过全面分析人体在不同状态下的代谢组特点并结合模式识别技术发现代谢组中与疾病发生、发展、转归相关的生物标志物群，确定代谢组与健康和疾病之间的关系，从而为临床干预提供依据[4]。 1.2代谢组学研究方法及技术平台 代谢组学研究方法主要包括：①样品制备；②数据采集；③数据预处理；④数据分析。样品制备包括样品的提取、预处理和化合物的分离，预处理时常使用固相微萃取、固相萃取、亲和色谱等技术。数据采集核心技术是核磁共振（NMR）技术和质谱（MS）技术。NMR，尤其核磁共振氢谱（1HNMR）可响应含氢化合物，能完成样品中大多数代谢物的检测。另外NMR迅速、准确、分辨率高，重复性好，适合研究代谢产物中的复杂成分。MS相对NMR具有较高的灵敏度和分辨率，色谱技术分离性能及灵敏度高，运用色谱技术分离样本后再进行质谱分析，可以简化大量波谱[5]。目前分析方法多采用色谱质谱联用技术，如气相色谱/质谱联机（GC/MS），液相色谱/质谱联机（LC/MS）。此外，核磁共振-质谱联用（NMR-MS）兼具NMR及MS优势，也成为代谢组学研究常见分析工具。代谢产物成分复杂，数量庞大，各种分离技术联用既能细致分离化合物,还可以满足不同分析范围的要求,有助于全面准确衡量代谢情况。 1.3代谢组学分析方法 代谢物检测后得到的原始数据首先要去除基线漂移、噪声干扰等问题，接着对数据使用标准化、均值中心化、缩放和转换等手段最大程度减少干扰因素影响。常用处理方法包括：主成分分析法（PCA）和偏最小二乘法（PLS）和正交偏最小二乘法（OPLS）。 PCA可实现对数据线性降维，从而避免被繁冗数据淹没。但因容易受到“噪音”信号干扰，对研究对象区分能力不强。PLS能对较少样本量进行建模和有效筛选，其计算所得拟合残差小，稳定度高，可以改善各变量的作用方向。不足是PLS用于建立预测回归方程，只能作定性分析，并尽量减少解释变量。OPLS可将建模矩阵中的变异分为相关变异和正交变异（与模型不相关变异），不仅提高模型的解释性，也有利于分析建模矩阵中的“结构性噪音”。OPLS—DA可以直接显示组内哪些代谢物升高或降低。各种方法适用范围和优缺点各不相同，因此要充分考虑利弊，而且寻找更好更有效的分析方法来为代谢组学的数据有效处理提供优质的平台。 心血管损伤相关代谢组学研究进展 心血管病变大都发病隐匿，发病机制不清楚。利用代谢组学技术筛选和监测正常人群和心血管疾病患者中相关代谢组织和体液中的代谢产物，从小分子水平研究血管疾病代谢产物变化，易于从病理生理水平寻找病因，为早期诊断、预后诊断和探索新治疗途径另辟蹊径。 2.1动脉粥样硬化（AS） 陈等利用GC-MS研究稳定的动脉粥样硬化患者和非动脉粥样硬化健康受试者代谢谱，发现患者血浆棕榈酸、硬脂酸水平明显升高[6]。表明AS进展过程伴随脂肪酸代谢紊乱；棕榈酸被认为诊断动脉粥样硬化的表型标志物，其可能通过诱导靶向细胞凋亡和炎症反应途径参与AS[7]。Rizza等对67位平均年龄85岁老人平均随访3.5年，研究49种血浆代谢产物代谢组学后得出中长链酰基肉碱与AS发生有关[8]。另一研究也从69 种代谢产物中发现中长链酰基肉碱可以独立预测心血管发生事件[9]。酰基肉碱的积累可能是低效β氧化、线粒体功能障碍所致。线粒体异常影响细胞能量供给、氧化还原和一些重要功能，而且异常线粒体活性氧的产生同样增加心血管疾病的风险。 以上研究提示改善脂肪酸氧化、线粒体功能可能会延缓血管病变进程。据报道，口服三磷酸腺苷敏感性钾通道激动剂尼可地尔能改善血液透析患者心肌脂肪酸代谢[10]；抗心肌缺血药物如曲美他嗪可以调节脂肪酸代谢，减少氧耗，这些都为治疗AS提供思路。CKD患者更容易发生动脉粥样硬化，病程进展较普通人群迅速[11]，借助代谢组