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胆汁酸全谱分析在临床应用中的探索与案例分析
继2018年首场网络公开课“血清游离脂肪酸在个体发生代谢异常的重要作用”之后,麦特绘谱网络学堂继续扬帆起航。本期课程由麦特绘谱联合创始人兼首席技术官苏明明老师主讲,苏老师曾就职于上海交通大学、美国北卡罗来纳州大学、美国国立夏威夷大学癌症研究中心,开发了基于色谱质谱联用技术的一站式、标准化、自动化代谢组学整体解决方案。苏老师本次课程主题主要围绕以下几个方面内容:
1.靶向定量代谢组学
2.胆汁酸代谢、分析方法和结果展示
3.胆汁酸与肝脏疾病(肝纤维化分级、肝癌等)
4.胆汁酸在其他疾病领域的研究思考
一、靶向定量代谢组学平台
目前,临床质谱检测主要应用于遗传代谢病(氨基酸肉碱、有机酸、脂肪酸等)、维生素(维生素A\D\E\K等)、激素、治疗药物等。基于色谱质谱联用技术的定量分析具有极其广阔的临床应用前景,而靶向定量代谢组学研究则是为临床转化而服务的。本公司目前已推出多种靶向定量代谢组学平台,包括:胆汁酸谱分析方法(70+种)、肠道菌群-宿主共代谢物分析方法(130+)、脂肪酸谱分析方法(60+种)、氨基酸谱分析方法(40+种)、糖代谢(20+)、脂质分析方法(140+)等。
二、胆汁酸代谢与分析方法
胆汁酸是由肝细胞吸收胆固醇在肝酶作用下生成初级胆汁酸,初级胆汁酸进入肠道后,在肠道菌群的作用下形成次级胆汁酸,胆汁酸会在肠道重吸收回流到肝脏中被重新利用,每天这个过程都会不断的进行。胆汁酸按结构可分为游离型胆汁酸(free bile acid)和结合型胆汁酸(conjugated bile acid),结合型胆汁酸是游离胆汁酸与甘氨酸或牛磺酸结合形成的产物,如图。目前初步统计胆汁酸可分为150种左右,而被认知的大约在80种左右。但整个胆酸池的胆汁酸总量还没有文献报道,因此,获取胆酸池中胆汁酸总量是将来研究胆汁酸种类变化的重要前提。
胆汁酸种类定量分析首要工作是建立检测方法学。其次检测样本时需同时构建标准曲线以质控样本。此外,麦特绘谱还会加入NIST血清样本作为外部质控样本,客观反映样本检测的准确性,该措施将保证将来临床检测的准确性与客观性。又因为检测仪器为IVD认证的UPLC-MS/MS,所以这些措施都是为将来临床转化提供有力的保证。胆汁酸具体检测文献可参考公司网站资源分享模块(www.metaboprofile.com/resources/)。
三、胆汁酸谱在肝病中的研究
以2017年发表在《Hepatology》的文章为例,来阐述胆汁酸在NASH、NAFLD中的水平变化,胆汁酸的变化且与临床指标变化保持一致。说明胆汁酸在肝病分级中可以起到重要作用。在贾伟教授课题组早期临床初步试验中发现,一部分人群的临床指标ALT、AST等保持正常,但是甘氨胆酸(GCA)水平发生了明显变化,提示该人群肝细胞发生损伤,应该引起重视。
临床研究中,通过对1000多例样本进行胆汁酸谱检测,control vs NASH、NASH vs Fibrosis、Fibrosis vs Cirrhosis之间进行了比较,发现不同组之间胆汁酸水平变化也不同。此外,利用胆汁酸在肝纤维化患者不同阶段的水平变化差异可以明显将健康人群与纤维化Ⅳ期患者进行区分。这些结果说明胆汁酸可以把不同阶段的肝病患者进行区分。
动物实验中,采用链脲佐菌素(链脲霉素)联合高脂饮食诱导的非酒精脂肪肝-肝癌小鼠模型,第6、8、12、16周分别出现脂肪肝、脂肪性肝炎、肝纤维化、肝癌。在病理状态的进程中,肝脏中的总胆汁酸水平以及一些疏水性的胆汁酸如去氧胆酸(DCA)、牛磺鹅去氧胆酸(TCDCA)、牛磺胆酸(TCA)、牛磺去氧胆酸(TDCA)、牛磺石胆酸(TLCA)、牛磺熊去氧酸(TUDCA)和甘氨胆酸(GCA)显示出明显的改变。分子生物学实验发现胆汁酸合成酶CYP7A1和一些转运体基因BSEP、ASBT、NTCP、FXR、FGF15的转录水平表达量则呈现显著的下降。佐证了胆汁酸变化规律。一系列的研究结果表明高脂可以诱导肝脏胆汁酸的堆积,而胆汁酸在肝内的潴留促进了肝癌的发生。
四、胆汁酸谱在其他疾病中的应用
妊娠期肝内胆汁淤积症(ICP)是妊娠中、晚期特有的并发症,以皮肤瘙痒和黄疸为主要临床表现,血清胆汁酸升高为特征。主要危害胎儿,使围产儿病死率增高。目前主要治疗药物为熊去氧胆酸,熊去氧胆酸主要是通过调节体内熊去氧胆酸水平来影响其他种类胆汁酸水平,从而缓解症状。但是从总胆汁酸指标来观察,则不会发生太大改变,所以临床医生不太关注总胆汁酸指标。因此推动胆汁酸质谱检测在临床中应用任重道远。
除了胆汁酸在肝病、妊娠期肝内胆汁淤积症研究外,现在越来越多的研究开始探讨胆汁酸与炎症性肠病(Inflammatory bowel disease, IBD)、肠易激综合症(irritablebowelsyndrome,IBS)、代谢性疾病、心脏疾病、胆道疾病之间的关系。
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