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选择性胎儿生长受限(selective intrauterine growth restriction,sIUGR)是单绒毛膜双羊膜囊(monochorionicdiamniotic,MCDC)双胎最严重的并发症之一,表现在胎儿间体重生长不一致。sIUGR双胎有着更高的妊娠和产后风险,不仅威胁着母亲的安危,也严重影响了胎儿的生长发育,甚至成年后一些远期并发症的发生。所以WHO把预防出生低体重降低婴儿死亡率,成为目前公共健康最明确的政策之一。目前的研究主要集中在脐带的异常附着和胎盘的解剖结构有关,导致各自分享的胎盘份额不同、血流灌注不均衡或胎盘血管间吻合等病理生理,但证据并不充足。或者母亲子宫内环境受限、营养缺乏、氧化应激所致相关代谢路径(如影响了关键性生长因子、转录因子的表达)的改变。至今,关于这种复杂性双胎的发病具体的分子机制仍不清楚。sIUGR双胎具有基因一致的特点,但因其表型的不一致,因此提供了一个最佳的,以遗传基因和宫内外环境的交互作用为背景的双胎研究模型,无疑凸显了它在分子生物学领域研究的价值。系统生物学是一种前沿的生物信息学分析技术,通过研究外部因素及表型异常的影响,观察在组学中(如代谢组、蛋白质组、基因组转录组)的变化和联系。致力于复杂相互作用的系统研究,可以弥补传统生物分子技术在生物研究中的不足,全面和综合的方法来更好的发现疾病的整个过程,而不是局部和瞬间,如复杂的细胞通路。因此,本研究充分挖掘了代谢组学和蛋白质组学技术以及组学间整合的生物信息学技术,共同探寻sIUGR发生的分子机制,为sIUGR的分子水平研究提供了全新的途径和治疗靶点。第一部分MCDC双胎sIUGR胎盘组织的代谢组学差异分析研究目的:采用代谢组学技术鉴定sIUGR表型差异的胎盘样本潜在的代谢机制。方法:GC-MS为基础的代谢组学分别检测15例sIUGR双胎、24例MCDA对照组双胎以及14例FGR单胎的胎盘样本。采用监督的多元回归分析和通路分析比较sIUGR组和MCDA对照组。GEE模型,相关性网络和最小偏二乘法分析探索了 sIUGR双胎间的代谢差异。Logistic回归分析比较了单胎FGR、sIUGR及对照组的差异性代谢物的浓度差异。结果:差异性代谢物N-α-乙酰赖氨酸、焦谷氨酸在sIUGR中的胎盘样本显著升高,而谷氨酸显著降低;环状硅氧烷类异常增加;sIUGR双胎间氨基酸和脂肪酸有显著差异;谷胱甘肽代谢通路有明显改变。结论:通过代谢组学分析方法,我们鉴别了胎盘中sIUGR表型不一致潜在的差异性代谢小分子代谢轮廓,为复杂性双胎的分子探索创造了新途径。第二部分sIUGR双胎脐血的代谢组学差异分析研究目的:通过代谢组学分析技术鉴定sIUGR表型差异的脐血样本潜在的代谢机制。方法:采用气相-液相联用技术的代谢组学分别分析了 15例sIUGR双胎、24例MCDA对照组双胎以及14例FGR单胎的脐血样本。同样采用监督的多元回归分析和通路分析比较sIUGR组和MCDA对照组。GEE模型,相关性网络和最小偏二乘法分析探索了 sIUGR双胎间的代谢差异。Logistic回归分析比较了单胎FGR、sIUGR及对照组的差异性代谢物的浓度差异。结果:sIUGR双胎脐血代谢组学轮廓更好的展现sIUGR的分子生物信息学价值;差异性代谢物蛋氨酸和苯丙氨酸水平在sIUGR的脐血样本中显著升高;外源性代谢物环状硅氧烷类异常增加;单胎FGR和双胎sIUGR的脐血样本必需氨基酸浓度均有显着差异。结论:通过系统的代谢组学分析方法,同样鉴别了脐血的差异性代谢轮廓,反应出了较好的生物信息学价值,为进一步深入sIUGR的分子水平的研究打下了坚实的基础。第三部分sIUGR双胎脐血的蛋白组学差异研究及组学整合后的通路分析目的:通过全面的sIUGR脐血蛋白组学分析以及系统生物学方法整合代谢组学数据,共同探寻sIUGR双胎表型差异有价值的激活通路。方法:采用液相色谱-质谱联用技术检测了 sIUGR双胎脐血的蛋白组学,系统分析了差异性表达蛋白的注释、功能富集和聚类分析;通过组学间系统生物学整合分析技术获得影响sIUGR发生的重要分子通路。结果:sIUGR与对照组比较后发现差异性蛋白上调6个,下调149个;分类富集最明显的集中在细胞骨架、肌动蛋白细胞骨架、细胞质和核腔的亚细胞结构中;锌指,LIM型和微管蛋白/FtsZ,C-末端、亲核氨基水解酶,N和含核苷p环的蛋白结构域最为显著;KEGG蛋白通路图最明显的是肌动蛋白调节hsa0410通路、hsa040062趋化因子信号通路、肌动蛋白调节hsa03050蛋白酶体通路和hsa03013RNA转运通路;组学间整合分析后发现22条蛋白通路有意义,其中谷胱甘肽代谢通路以及与它相关的代谢通路具有显著价值。结论:综合的sIUGR蛋白组学分析提供了了解sIUGR表型差异的蛋白表达轮廓,重要的是让我们增强了组学间上下游通路活性的重要性认识,最终了解疾病表型不一致可能发生的分子基础。