血浆代谢组学剖析:梗阻性肥厚型心肌病诊断生物标志物的新突破

《Biomarker Research》:Comprehensive plasma metabolomics profiling develops diagnostic biomarkers of obstructive hypertrophic cardiomyopathy

【字体: 时间:2025年04月06日 来源:Biomarker Research 9.5

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  为解决肥厚型心肌病(HCM)与非 HCM 所致左心室肥厚(LVH)难以快速区分的问题,研究人员开展了血浆代谢组学研究。对 720 人进行分析,发现血浆代谢谱在 HCM、LVH 和正常对照(NC)间存在差异,酰基肉碱可区分 HCM 和 LVH,该研究为 HCM 诊断提供新方向。研究成果发表在《Biomarker Research》上。

  

肥厚型心肌病(Hypertrophic Cardiomyopathy,HCM)是年轻人心源性猝死的常见原因,其特征为心肌肥厚。在人群中,非 HCM 引起的左心室肥厚(Left Ventricular Hypertrophy,LVH)更为常见,尤其在高血压、肥胖和糖尿病患者中。目前,HCM 的筛查依赖于影像学检查和基因检测,但这些方法存在医疗成本高、耗时久且依赖专家监督等问题,严重限制了 HCM 的广泛筛查。因此,开发一种能够快速区分 HCM 和 LVH 患者的筛查技术迫在眉睫。

中国医学科学院阜外医院的研究人员针对这一问题展开了研究。他们对 720 名个体(包括 441 名 HCM 患者、160 名 LVH 患者和 119 名正常对照)进行了全面的血浆代谢组学分析。研究成果发表在《Biomarker Research》上。


研究人员采用了液相色谱 - 质谱联用(Liquid Chromatography-Mass Spectrometry,LC-MS)技术对血浆样本进行检测,并通过正交偏最小二乘法判别分析(Orthogonal Partial Least Squares Discriminant Analysis,OPLS-DA)构建判别模型。同时,利用变量重要性投影、倍数变化(Fold Change,FC)和错误发现率(False Discovery Rate,FDR)等方法筛选潜在的诊断生物标志物。


研究结果如下:


  1. 血浆代谢谱差异:OPLS-DA 分析显示,HCM、LVH 和正常对照之间的血浆代谢谱存在显著差异。通过 Mann-Whitney U 检验,研究人员确定了不同组间的差异代谢物。在 HCM 与 LVH 比较中,发现了 83 种差异代谢物;HCM 与正常对照比较中,有 103 种差异代谢物;LVH 与正常对照比较中,有 79 种差异代谢物 (FDR

    <0.05>2)。
  2. 代谢通路富集:京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路分析表明,HCM 与 LVH 的差异代谢物富集于精氨酸和脯氨酸代谢;HCM 与正常对照的差异代谢物富集于半胱氨酸和蛋氨酸代谢;LVH 与正常对照的差异代谢物富集于组氨酸代谢。

  3. 生物标志物筛选:通过对三组进行两两比较筛选生物标志物,发现长链酰基肉碱在区分 HCM 和 LVH 方面表现出卓越的诊断性能,其中 C14:0 - 肉碱的受试者工作特征曲线下面积(Area Under Curve,AUC)达到 0.937。进一步研究发现,将 C14:0 - 肉碱与临床指标 N 末端 B 型利钠肽原(NT-proBNP)联合使用时,AUC 从单独使用 NT-proBNP 的 0.71 提升至 0.95。

  4. 能量代谢异常:与正常对照相比,HCM 患者血浆中 ATP、ADP 和 AMP 水平显著降低,表明 HCM 患者存在能量代谢异常,即便没有收缩功能障碍。

  5. 验证队列分析:在独立的验证队列中进行代谢组学分析,结果显示在 HCM 与 LVH、HCM 与正常对照、LVH 与正常对照的比较中,AUC 值分别在 0.83 - 1.0、0.89 - 0.99 和 0.6 - 1.0 之间,证实了这些生物标志物预测性能的有效性和可重复性。


研究结论表明,该研究发现了可用于区分 HCM 和 LVH 患者的生物标志物,如酰基肉碱,突出了血浆代谢谱分析在 HCM 诊断中的巨大潜在价值。不过,研究也存在一定局限性,比如研究对象多为拟行室间隔切除术的患者,可能无法推广到临床表现较轻的 HCM 患者。未来需要前瞻性队列研究来进一步验证这些发现。总体而言,这项研究为 HCM 的诊断提供了新的思路和潜在的生物标志物,有望推动 HCM 早期筛查和诊断技术的发展,对改善患者的预后具有重要意义。

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