论文部分内容阅读
背景：
代谢组学目前发展迅速。代谢组学的定义是由英国伦敦帝国理工学院尼克尔森博士于1999年最早提出的，相比于基因组学和蛋白质组学代谢组学是一门新的组学技术。[1]其通过检测代谢产物的动态变化来研究生物系统在受到刺激或干扰(如特定的基因突变或环境变化)前后的代谢组学网络。相对分子质量小于1000的内源性小分子是代谢组学重点研究的对象，代谢物质作为基因表达的产物，在机体中发挥细胞间通信的调控、能量传递、细胞信号释放等功能。代谢组学通过分析机体疾状态的代谢情况，了解细胞所处代谢物质环境，从而认识机体在疾病发生发展中的变化。研究表明肾病、哮喘、肝脏疾病、心血管和神经系统疾病等都与细胞内代谢状态改变导致的生理学紊乱或细胞功能缺失相关联。
慢性鼻窦炎(CRS)作为一种复杂的慢性炎症性疾病。超过10%的成人受到其影响，导致生活质量下降、生产力下降和工作时间损失。在全球范围内每年超过100万次手术干预。鼻腔、副鼻窦和相关淋巴组织在体液平衡和免疫中起着重要作用，CRS显著损害这些正常功能。近年来，慢性鼻窦炎的致病机制已成为世界范围内研究的热点并取得了重要进展。传统上慢性鼻窦炎根据临床特点分成伴鼻息肉和不伴鼻息肉两种类型。免疫屏障的丧失及免疫反应的紊乱，包括粘膜上皮的通透性增加，重要抗菌物质减少和炎症细胞数量及功能紊乱是许多形式的CRS的共同特征。[2]
慢性鼻窦炎伴鼻息肉(CRSWNP)症状包括持续12周以上的前或后鼻漏、鼻塞、嗅觉减退和或面部胀痛。鼻息肉是鼻腔气道的炎症性病变，通常是双侧发病，起源于筛窦多见。男性慢性鼻窦炎患者较女性比例高。但迄今为止研究结果暂未找出任何特定的基因遗传与慢性鼻窦炎的发展密切相关。慢性鼻窦炎伴鼻息肉常与哮喘和变应性鼻炎有关，过敏因素在慢性鼻窦炎伴鼻息肉中存在复杂的病理机制。鼻腔上皮细胞屏障缺陷、病原菌和定植菌暴露增加以及宿主免疫系统失调等在慢性鼻窦炎的疾病发病机制中起着重要作用。因此研究慢性鼻窦炎特别是伴有鼻息肉的病理机制将有助于改善其治疗效果。[3]
慢性鼻-鼻窦炎的代谢组学研究目前甚少，正处于刚刚起步阶段，国外可见少许报道，目前国内暂无相关慢性鼻窦炎代谢组学的文章报道。有日本学者报道通过分离慢性鼻窦炎鼻息肉嗜酸性粒细胞与正常人血液中嗜酸性粒细胞的代谢存在差异性。其通过分离收集鼻息肉组织中的嗜酸性粒细胞，同时收集正常人血液分离得到血液中的嗜酸性粒细胞，对两种嗜酸性粒细胞进行代谢组学分析，结果提示鼻息肉嗜酸性粒细胞产生的(环氧酶(COX)代谢产物前列腺素E2(PGE2)、PGD2、血栓素B2(TXB2)12-羟基十七碳三烯酸(12-HHT)和11-羟基二十碳五烯酸(HETE)，和脂肪氧化酶产物12-HETE、15-HETE、脂氧素A4、8,15-diHETE和17-羟基二十二碳六烯酸(HDoHE))相比正常人嗜酸性粒细胞其含量明显减少。这些结果表面鼻息肉嗜酸性粒细胞具有其特异性的炎症表现。[4]
慢性鼻窦炎伴鼻息肉的相关研究结果提示其预后与嗜酸性粒细胞存在显著的相关性[5]，然而其产生的机制还不太明确，氧化脂质是靶向代谢组学的一种分型，其主要指多不饱和脂肪酸(花生四烯酸、亚油酸、DHA、EPA、DGLA)等发生自动氧化，或者这些多不饱和脂肪酸在特定酶(COX、LOX、CYP450)的催化下下生成的一系列氧化代谢产物。产生的小分子代谢物在主要在机体的炎症反应中发挥重要功能。研究慢性鼻窦炎组织氧化脂质代谢物与嗜酸性粒细胞的关系对其发病机理存在积极意义。
目的：
本研究以人鼻腔鼻窦组织为研究对象。对55名CRS患者的样本进行氧化脂质分析，筛选与CRS相关的氧化脂质代谢物，分析慢性鼻窦炎中伴鼻息肉与不伴鼻息肉存在的差异性代谢物，以及与鼻息肉组织中嗜酸性粒细胞浸润程度的相关性，进一步分析其代谢通路的改变与疾病的发展关系。
方法：
1、一般资料：选择合适条件患者入组，详细询问病史、根据病历资料获得主诉、最后诊断、病理号、病理结果等，获取检验检查资料。入组病人行功能性鼻内镜手术中获取鼻腔鼻窦组织样本；慢性鼻窦炎不伴鼻息肉者术中取筛窦粘膜组织为病理标本，慢性鼻窦炎伴鼻息肉者留取中鼻道息肉组织为标本。取出组织不少于50mg；取出组织采用避光-80摄氏度冰箱保存待分析。
2、根据患者入院行功能性鼻内镜手术后的组织采用HE染色，进行组织中嗜酸性粒细胞计数，根据统计结果及病理情况对研究对象分组：
第一分组:慢性鼻窦炎不伴鼻息肉(CRSsNP)及慢性鼻窦炎伴鼻息肉(CRSwNP)，其中CRSsNP18例,CRSwNP37例。
第二分组：CRS患者分为嗜酸性粒细胞性(CRS-ESO)及非嗜酸性粒细胞性两组(CRS-nonESO)。以鼻腔组织中嗜酸性粒细胞浸润程度10%为标准，≤10%为非嗜酸性粒细胞性组，最终纳入共34例，＞10%组为嗜酸性粒细胞性组，共14例。
第三分组：CRSWNP患者分为嗜酸性粒细胞性(CRSWNP-ESO)及非嗜酸性粒细胞性(CRSwNP-nonESO)两组。以鼻腔组织中嗜酸性粒细胞浸润程度10%为标准，＞10%为嗜酸性粒细胞性组，最终纳入共13例，≤10%组为非嗜酸性粒细胞性组，共23例。
3、氧化脂质分析包括代谢组学实验及数据分析两大部分，其中数据分析主要包括对检测物质的定性定量结果、结果检验、差异代谢物筛选以及代谢途径解析。基于实验设计、样本的采集及处理、代谢物提取以及代谢物的检测分析获取的氧化脂质数据，可以进行氧化脂质的鉴定与样本数据的质控分析，并筛选出一些有差异的氧化脂质，从而对样本的代谢物进行相关的功能预测和分析。
结果：
1、CRSSNP与CRSWNP中存在10种差异性代谢物，分别为5,6-EET、EPA、α-亚油酸、γ-亚油酸、PGE1、PGE2、PGF2α、PGF1α、PGJ2、17(18)-EpETE。与CRSSNP组相比较，以上代谢产物在CRSWNP组中均显示降低。在线KEGG通路查询(https://www.kegg.jp/)结果提示可检测到的不饱和脂肪酸合成通路存在差异性，其中二十碳五烯酸的合成显示在慢性鼻窦炎伴鼻息肉中降低，花生四烯酸代谢通路的差异表现为PGE2、PGJ2、5,6-EET的降低。
2、CRS-ESO与CRS-nonESO中存在12种差异性代谢物分别为：20-HETE、19(S)-HETE、(±)18-HETE、(±)17-HETE、14,15-EET、5,6-EET、PGE2、PGF3α、PGF2α、PGF1α、17(18)-EpETE、LXB4。其中LXB4在慢性鼻窦炎组织嗜酸性粒细胞增多型中升高，其余代谢产物降低。KEGG通路提示差异性代谢通路为花生四烯酸代谢。表现为慢性鼻窦炎组织中嗜酸性粒细胞增多型中LXB4升高，PGE2、19(S)-HETE、14,15-EET、5,6-EET降低。
3、CRSWNP-ESO与CRSwNP-nonESO中存在差异性代谢物8种，分别为(±)16-HETE、LXB4、5(S),15(S)-DiHETE、20-HETE、(±)18-HETE、(±)17-HETE、PGF3α、RvE1。其中(±)16-HETE、LXB4、5(S),15(S)-DiHETE在慢性鼻窦炎伴鼻息肉组织嗜酸性粒细胞＞10%中显示升高，其余显示降低。KEGG通路提示差异性代谢通路为花生四烯酸代谢，表现为慢性鼻窦炎伴鼻息肉组织中嗜酸性粒细胞增多型中LXB4升高以及20-HETE降低。
结论：
1、慢性鼻窦炎不同类型中存在花生四烯酸的代谢差异。
2、鼻息肉的发生发展与5,6-EET、前列腺素E2、前列腺素J2均降低及EPA的合成减少有关。
3、慢性鼻窦炎嗜酸性粒细胞的增高与脂氧素B4升高以及20-HETE的降低具有相关性。
代谢组学目前发展迅速。代谢组学的定义是由英国伦敦帝国理工学院尼克尔森博士于1999年最早提出的，相比于基因组学和蛋白质组学代谢组学是一门新的组学技术。[1]其通过检测代谢产物的动态变化来研究生物系统在受到刺激或干扰(如特定的基因突变或环境变化)前后的代谢组学网络。相对分子质量小于1000的内源性小分子是代谢组学重点研究的对象，代谢物质作为基因表达的产物，在机体中发挥细胞间通信的调控、能量传递、细胞信号释放等功能。代谢组学通过分析机体疾状态的代谢情况，了解细胞所处代谢物质环境，从而认识机体在疾病发生发展中的变化。研究表明肾病、哮喘、肝脏疾病、心血管和神经系统疾病等都与细胞内代谢状态改变导致的生理学紊乱或细胞功能缺失相关联。
慢性鼻窦炎(CRS)作为一种复杂的慢性炎症性疾病。超过10%的成人受到其影响，导致生活质量下降、生产力下降和工作时间损失。在全球范围内每年超过100万次手术干预。鼻腔、副鼻窦和相关淋巴组织在体液平衡和免疫中起着重要作用，CRS显著损害这些正常功能。近年来，慢性鼻窦炎的致病机制已成为世界范围内研究的热点并取得了重要进展。传统上慢性鼻窦炎根据临床特点分成伴鼻息肉和不伴鼻息肉两种类型。免疫屏障的丧失及免疫反应的紊乱，包括粘膜上皮的通透性增加，重要抗菌物质减少和炎症细胞数量及功能紊乱是许多形式的CRS的共同特征。[2]
慢性鼻窦炎伴鼻息肉(CRSWNP)症状包括持续12周以上的前或后鼻漏、鼻塞、嗅觉减退和或面部胀痛。鼻息肉是鼻腔气道的炎症性病变，通常是双侧发病，起源于筛窦多见。男性慢性鼻窦炎患者较女性比例高。但迄今为止研究结果暂未找出任何特定的基因遗传与慢性鼻窦炎的发展密切相关。慢性鼻窦炎伴鼻息肉常与哮喘和变应性鼻炎有关，过敏因素在慢性鼻窦炎伴鼻息肉中存在复杂的病理机制。鼻腔上皮细胞屏障缺陷、病原菌和定植菌暴露增加以及宿主免疫系统失调等在慢性鼻窦炎的疾病发病机制中起着重要作用。因此研究慢性鼻窦炎特别是伴有鼻息肉的病理机制将有助于改善其治疗效果。[3]
慢性鼻-鼻窦炎的代谢组学研究目前甚少，正处于刚刚起步阶段，国外可见少许报道，目前国内暂无相关慢性鼻窦炎代谢组学的文章报道。有日本学者报道通过分离慢性鼻窦炎鼻息肉嗜酸性粒细胞与正常人血液中嗜酸性粒细胞的代谢存在差异性。其通过分离收集鼻息肉组织中的嗜酸性粒细胞，同时收集正常人血液分离得到血液中的嗜酸性粒细胞，对两种嗜酸性粒细胞进行代谢组学分析，结果提示鼻息肉嗜酸性粒细胞产生的(环氧酶(COX)代谢产物前列腺素E2(PGE2)、PGD2、血栓素B2(TXB2)12-羟基十七碳三烯酸(12-HHT)和11-羟基二十碳五烯酸(HETE)，和脂肪氧化酶产物12-HETE、15-HETE、脂氧素A4、8,15-diHETE和17-羟基二十二碳六烯酸(HDoHE))相比正常人嗜酸性粒细胞其含量明显减少。这些结果表面鼻息肉嗜酸性粒细胞具有其特异性的炎症表现。[4]
慢性鼻窦炎伴鼻息肉的相关研究结果提示其预后与嗜酸性粒细胞存在显著的相关性[5]，然而其产生的机制还不太明确，氧化脂质是靶向代谢组学的一种分型，其主要指多不饱和脂肪酸(花生四烯酸、亚油酸、DHA、EPA、DGLA)等发生自动氧化，或者这些多不饱和脂肪酸在特定酶(COX、LOX、CYP450)的催化下下生成的一系列氧化代谢产物。产生的小分子代谢物在主要在机体的炎症反应中发挥重要功能。研究慢性鼻窦炎组织氧化脂质代谢物与嗜酸性粒细胞的关系对其发病机理存在积极意义。
目的：
本研究以人鼻腔鼻窦组织为研究对象。对55名CRS患者的样本进行氧化脂质分析，筛选与CRS相关的氧化脂质代谢物，分析慢性鼻窦炎中伴鼻息肉与不伴鼻息肉存在的差异性代谢物，以及与鼻息肉组织中嗜酸性粒细胞浸润程度的相关性，进一步分析其代谢通路的改变与疾病的发展关系。
方法：
1、一般资料：选择合适条件患者入组，详细询问病史、根据病历资料获得主诉、最后诊断、病理号、病理结果等，获取检验检查资料。入组病人行功能性鼻内镜手术中获取鼻腔鼻窦组织样本；慢性鼻窦炎不伴鼻息肉者术中取筛窦粘膜组织为病理标本，慢性鼻窦炎伴鼻息肉者留取中鼻道息肉组织为标本。取出组织不少于50mg；取出组织采用避光-80摄氏度冰箱保存待分析。
2、根据患者入院行功能性鼻内镜手术后的组织采用HE染色，进行组织中嗜酸性粒细胞计数，根据统计结果及病理情况对研究对象分组：
第一分组:慢性鼻窦炎不伴鼻息肉(CRSsNP)及慢性鼻窦炎伴鼻息肉(CRSwNP)，其中CRSsNP18例,CRSwNP37例。
第二分组：CRS患者分为嗜酸性粒细胞性(CRS-ESO)及非嗜酸性粒细胞性两组(CRS-nonESO)。以鼻腔组织中嗜酸性粒细胞浸润程度10%为标准，≤10%为非嗜酸性粒细胞性组，最终纳入共34例，＞10%组为嗜酸性粒细胞性组，共14例。
第三分组：CRSWNP患者分为嗜酸性粒细胞性(CRSWNP-ESO)及非嗜酸性粒细胞性(CRSwNP-nonESO)两组。以鼻腔组织中嗜酸性粒细胞浸润程度10%为标准，＞10%为嗜酸性粒细胞性组，最终纳入共13例，≤10%组为非嗜酸性粒细胞性组，共23例。
3、氧化脂质分析包括代谢组学实验及数据分析两大部分，其中数据分析主要包括对检测物质的定性定量结果、结果检验、差异代谢物筛选以及代谢途径解析。基于实验设计、样本的采集及处理、代谢物提取以及代谢物的检测分析获取的氧化脂质数据，可以进行氧化脂质的鉴定与样本数据的质控分析，并筛选出一些有差异的氧化脂质，从而对样本的代谢物进行相关的功能预测和分析。
结果：
1、CRSSNP与CRSWNP中存在10种差异性代谢物，分别为5,6-EET、EPA、α-亚油酸、γ-亚油酸、PGE1、PGE2、PGF2α、PGF1α、PGJ2、17(18)-EpETE。与CRSSNP组相比较，以上代谢产物在CRSWNP组中均显示降低。在线KEGG通路查询(https://www.kegg.jp/)结果提示可检测到的不饱和脂肪酸合成通路存在差异性，其中二十碳五烯酸的合成显示在慢性鼻窦炎伴鼻息肉中降低，花生四烯酸代谢通路的差异表现为PGE2、PGJ2、5,6-EET的降低。
2、CRS-ESO与CRS-nonESO中存在12种差异性代谢物分别为：20-HETE、19(S)-HETE、(±)18-HETE、(±)17-HETE、14,15-EET、5,6-EET、PGE2、PGF3α、PGF2α、PGF1α、17(18)-EpETE、LXB4。其中LXB4在慢性鼻窦炎组织嗜酸性粒细胞增多型中升高，其余代谢产物降低。KEGG通路提示差异性代谢通路为花生四烯酸代谢。表现为慢性鼻窦炎组织中嗜酸性粒细胞增多型中LXB4升高，PGE2、19(S)-HETE、14,15-EET、5,6-EET降低。
3、CRSWNP-ESO与CRSwNP-nonESO中存在差异性代谢物8种，分别为(±)16-HETE、LXB4、5(S),15(S)-DiHETE、20-HETE、(±)18-HETE、(±)17-HETE、PGF3α、RvE1。其中(±)16-HETE、LXB4、5(S),15(S)-DiHETE在慢性鼻窦炎伴鼻息肉组织嗜酸性粒细胞＞10%中显示升高，其余显示降低。KEGG通路提示差异性代谢通路为花生四烯酸代谢，表现为慢性鼻窦炎伴鼻息肉组织中嗜酸性粒细胞增多型中LXB4升高以及20-HETE降低。
结论：
1、慢性鼻窦炎不同类型中存在花生四烯酸的代谢差异。
2、鼻息肉的发生发展与5,6-EET、前列腺素E2、前列腺素J2均降低及EPA的合成减少有关。
3、慢性鼻窦炎嗜酸性粒细胞的增高与脂氧素B4升高以及20-HETE的降低具有相关性。