項(xiàng)目文章｜脂質(zhì)再發(fā)一篇！定量脂質(zhì)組識(shí)別心梗預(yù)警和預(yù)后新型標(biāo)志物?

邁維代謝

2022.5.16

2022年4月，汕頭大學(xué)附屬粵北人民醫(yī)院特聘教授李繼承團(tuán)隊(duì)在Frontiers?in?Cardiovascular?Medicine?上發(fā)表題為Plasma?Quantitative?LipidPro?les:?Identi?cation?of?Carnitine?C18:1-OH,CarnitineC18:2-OH?and?FFA(20:1)as?NovelBiomarkersforPre-warning?and?PrognosisinAcute?Myocardial?Infarction的文章，從脂質(zhì)組學(xué)角度尋找可以識(shí)別心梗預(yù)警和預(yù)后的新型標(biāo)志物。該研究第一作者為汕頭大學(xué)附屬粵北人民醫(yī)院博士生劉俊。邁維代謝協(xié)助進(jìn)行定量脂質(zhì)組檢測(cè)分析服務(wù)。

●發(fā)表單位：汕頭大學(xué)附屬粵北人民醫(yī)院

●發(fā)表期刊：Frontiers?in?Cardiovascular?Medicine

●影響因子：6.05

●發(fā)表時(shí)間：2022.04

本研究旨在找尋急性心肌梗死(AMI)早期篩查及預(yù)后的潛在血脂生物標(biāo)志物。本研究通過超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)檢測(cè)了795個(gè)脂質(zhì)代謝物。與健康對(duì)照組(HC)和不穩(wěn)定型心絞痛(UA)組相比，AMI組特異性表達(dá)25種脂質(zhì)代謝物。然后，應(yīng)用LASSO和SVM-RFE分析方法得到CarnitineC18:1-OH、CarnitineC18:2-OH和FFA(20:1)3個(gè)脂質(zhì)標(biāo)志物。三種脂質(zhì)代謝物在發(fā)現(xiàn)集和驗(yàn)證集均表現(xiàn)出較好的鑒別AMI患者和UA患者的預(yù)測(cè)能力，其曲線下面積(AUC)為0.9。單因素和多因素logistic回歸分析表明，這三種脂質(zhì)代謝物可作為診斷AMI的潛在生物標(biāo)志物。隨后的1年隨訪分析表明，這三種脂質(zhì)生物標(biāo)志物在預(yù)測(cè)AMI患者因心血管事件再次入院方面也有很好的表現(xiàn)。總之，我們使用定量脂質(zhì)技術(shù)來描述AMI患者的脂質(zhì)代謝特征，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)方法識(shí)別出了潛在的AMI早期診斷生物標(biāo)志物。

實(shí)驗(yàn)流程圖：

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圖1

基于UPLC-MS/MS的定量脂質(zhì)檢測(cè)共檢測(cè)了795種脂質(zhì)代謝物。三組共檢測(cè)到36個(gè)不同的脂類亞類（圖2a-c）。在36個(gè)脂類亞類中，最豐富的是TG(151個(gè)脂類分子)，其次是磷脂酰膽堿(PC)和磷脂酰乙醇胺醚(PE-O)，分別有68和63個(gè)脂類分子（圖2d）。正交偏最小二乘判別分析(OPLS-DA)顯示AMI組與HC、UA組之間存在顯著的脂質(zhì)代謝差異（圖2e，f）。

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圖2

根據(jù)VIP值>1,P< 0.05, FC >1.5或FC< 0.6的指標(biāo)篩選差異脂質(zhì),AMI組與HC組間差異脂質(zhì)代謝物共212個(gè)。在AMI組中，128種脂質(zhì)代謝物下調(diào)，84種脂質(zhì)代謝物上調(diào)（圖3a）。KEGG富集分析表明，這些差異脂質(zhì)代謝物主要與脂肪細(xì)胞的脂質(zhì)分解、脂肪消化吸收、代謝途徑、甘油磷脂代謝相關(guān)（圖3b）。此外，我們還篩選了AMI組和UA組之間的差異脂質(zhì)代謝物。結(jié)果顯示AMI組有55種脂質(zhì)代謝物上調(diào)，3種脂質(zhì)代謝物下調(diào)（圖3c）。KEGG分析顯示，這些差異代謝物主要富集于產(chǎn)熱、代謝途徑和甘油脂代謝(圖3D)。此外，Venn圖顯示了兩組(AMIvs. HC和AMI vs.UA)差異脂質(zhì)代謝物的重疊，發(fā)現(xiàn)有25種差異脂質(zhì)代謝物在AMI組特異表達(dá)(圖4a)。KEGG通路分析表明，這25種特異性差異脂質(zhì)代謝物主要富集于產(chǎn)熱、代謝途徑、甘油脂質(zhì)代謝和脂肪添加生物合成(圖4B、C)。共表達(dá)聚類分析顯示，這25個(gè)差異脂質(zhì)分子主要是?；鈮A(CAR)、游離脂肪酸(FFA)、己基神經(jīng)酰胺(HexCer)、PC、PE-O和TG(圖4D)。此外，CAR和FFA之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，PC和TG之間也有很強(qiáng)的相關(guān)性。

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圖3

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圖4

使用LASSO回歸分析篩選能夠區(qū)分AMI患者和UA患者的脂質(zhì)生物標(biāo)志物。然后鑒定出AMI組中具有獨(dú)特表達(dá)的10個(gè)脂質(zhì)生物標(biāo)志物(圖5a)。采用SVM-RFE算法選擇最優(yōu)特征，鑒定出4種脂質(zhì)代謝物為AMI的候選生物標(biāo)志物(圖5b)。為了過濾出相對(duì)穩(wěn)健的biomarkers，我們將兩種算法取交集，得到了三個(gè)脂質(zhì)biomarkers，分別是FFA(20:1)、CarnitineC18:2-OH和CarnitineC18:1-OH(圖5c)。ROC曲線分析結(jié)果顯示，F(xiàn)FA(20:1)、CarnitineC18:2-OH、CarnitineC18:1-OH具有較好的鑒別AMI患者和UA患者的診斷性能，這三種脂質(zhì)生物標(biāo)志物的AUC分別為0.89、0.904、0.909(圖5e)。此外，應(yīng)用logistic回歸構(gòu)建了一個(gè)基于發(fā)現(xiàn)的三種脂質(zhì)生物標(biāo)志物的診斷模型。診斷模型能夠很好地區(qū)分AMI患者和UA患者，AUC為0.938(圖5f)。然后，通過ROC分析確定這三種脂質(zhì)生物標(biāo)志物在區(qū)分HC受試者和AMI患者中的表現(xiàn)。結(jié)果顯示FFA(20:1)和CarnitineC18:1-OH對(duì)區(qū)分HC組與AMI組有較好的作用，AUC分別為0.836和0.938(圖6a)。我們結(jié)合這三種脂質(zhì)生物標(biāo)志物通過logistic回歸構(gòu)建了一個(gè)診斷模型，該模型在區(qū)分AMI患者和HC受試者方面表現(xiàn)出良好的效果，AUC為0.966(圖6b)。在驗(yàn)證集中，三種脂質(zhì)代謝產(chǎn)物和診斷模型在區(qū)分AMI患者和UA患者方面也有較好的表現(xiàn)，AUC在0.8以上(圖6c，d)。我們將發(fā)現(xiàn)集和驗(yàn)證集集成為一個(gè)完整的集。ROC分析顯示，三種脂質(zhì)生物標(biāo)志物在全組中對(duì)AMI患者和UA患者具有良好的診斷能力，AUC> 0.85(圖6e)。FFA(20:1)、CarnitineC18:2-OH和CarnitineC18:1-OH組合的診斷模型在全組表現(xiàn)良好，AUC為0.912(圖6f)。這些結(jié)果表明，這三種不同的脂質(zhì)代謝物在鑒別AMI患者與UA患者和HC受試者方面具有良好的前景，并可能作為AMI的潛在風(fēng)險(xiǎn)生物標(biāo)志物。

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圖5

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圖6

CK-MB是目前臨床診斷AMI最常用的指標(biāo)，TC、TG、HDL-C、LDL-C也是臨床常見的與AMI相關(guān)的參數(shù)。本研究評(píng)估AMI患者早期血清CK-MB、TC、TG、LDL-C和HDL-C水平。隨后，我們進(jìn)行了共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析，以評(píng)估這三種脂質(zhì)生物標(biāo)志物與臨床指標(biāo)的關(guān)系。結(jié)果表明，三種脂質(zhì)生物標(biāo)志物之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性，而與常見臨床指標(biāo)的相關(guān)性相對(duì)較弱(圖5D)。采用單因素和多因素logistic回歸分析，檢測(cè)臨床指標(biāo)、脂質(zhì)生物標(biāo)志物與AMI風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系。單因素logistic回歸分析發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)CK-MB和3個(gè)脂質(zhì)生物標(biāo)志物是AMI的危險(xiǎn)因素(表1)。多因素logistic回歸分析發(fā)現(xiàn)這3個(gè)脂質(zhì)生物標(biāo)志物是AMI的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(表1)。進(jìn)行單因素和多因素logistic回歸分析也表明這三種脂質(zhì)標(biāo)志物是AMI的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(表2)。我們分別分析了這三種脂質(zhì)標(biāo)志物在發(fā)現(xiàn)集和驗(yàn)證集的表達(dá)情況。結(jié)果顯示，在心肌梗死患者中，這三個(gè)biomarkers在發(fā)現(xiàn)集(圖7A)和驗(yàn)證集(圖7B)均顯著上調(diào)。我們進(jìn)一步隨訪60例AMI患者1年，其中14例患者因心血管疾病再次入院。隨后進(jìn)行ROC分析，評(píng)估這三種脂質(zhì)生物標(biāo)志物預(yù)測(cè)AMI出院患者二次入院的有效性。這三種脂質(zhì)生物標(biāo)志物在二次入院時(shí)表現(xiàn)出較強(qiáng)的預(yù)測(cè)能力，尤其是FFA(20:1)，其AUC為0.662(圖7C)。值得注意的是，基于這三種脂質(zhì)生物標(biāo)志物的診斷模型也顯示出良好的預(yù)測(cè)精度，AUC為0.685(圖7D)。

表1

表2

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圖7

本研究對(duì)AHC、UA、AMI三組樣本做了定量脂質(zhì)組檢測(cè)，共檢測(cè)到795個(gè)脂質(zhì)代謝物。AMI組特異性表達(dá)25種脂質(zhì)代謝物。應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)方法得到CarnitineC18:1-OH、CarnitineC18:2-OH和FFA(20:1)3個(gè)脂質(zhì)標(biāo)志物，這三種脂質(zhì)代謝物可作為診斷AMI的潛在生物標(biāo)志物。隨后的1年隨訪分析表明，這三種脂質(zhì)生物標(biāo)志物在預(yù)測(cè)AMI患者因心血管事件再次入院方面也有很好的表現(xiàn)。

定量脂質(zhì)組可一次性靶向定量檢測(cè)3000+脂質(zhì)代謝物，全面覆蓋CE、Cer、HexCer、SM、FA、CAR、Eicosanoid、PC、LPC、PE、LPE、PG、LPG、PS、LPS、PI、TG、DG等四十多類脂質(zhì)。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

●高通量：可一次性檢測(cè)3000+脂質(zhì)；

●廣覆蓋：同時(shí)CE、Cer、HexCer、SM、FA、CAR、Eicosanoid、PC、LPC、PE、LPE、PG、LPG、PS、LPS、PI、TG、DG等四十多類脂質(zhì)；

●高重現(xiàn)：多次檢測(cè)結(jié)果有更好的重現(xiàn)性，大批量樣本可進(jìn)行批次內(nèi)校正；

●高靈敏：采用高靈敏質(zhì)譜儀ABSCIEX6500+，檢測(cè)下線低至pg級(jí)；

●高準(zhǔn)確：采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行絕對(duì)定量，結(jié)果更準(zhǔn)確（標(biāo)準(zhǔn)品+同位素內(nèi)標(biāo)）。