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背景膝关节骨性关节炎(Osteoarthritis,OA)是常见的退行性关节疾病,主要表现为软骨磨损、软骨下骨硬化和骨赘增生。研究表明,病理性软骨内成骨是导致软骨退变最直接的原因,但其形成和作用机制目前仍不清楚。代谢组学(Metabolomics)是近年发展起来的新兴学科,可通过检测生物样本中的所有小分子代谢物,并进行多种统计分析及鉴定,筛选特异性生物标志物,探索疾病发生发展的规律。目的利用代谢组学实验平台,结合多元统计分析软件平台,探索骨性关节炎骨赘形成的分子机制。方法本研究分别纳入实验组(骨赘组)34例和对照组32例名对象,所有检测样本均取自实验组34名患者的不同部位软骨组织(骨赘处或股骨后髁处)。依托超高效液相色谱串联质联(UPLC-MS/MS)平台,应用亲水相色谱(HILIC)和反相色谱(RPLC)分别对两组骨赘软骨组织中代谢谱进行分析。输出原始数据通过Markerview软件进行降噪、标准化并导出。利用Simca-P软件进行主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA),于OPLS鉴定后的最佳模型中导出各代谢物的标量投影重要性(VIP)值。利用SPSS软件对导出差异代谢物进行单元统计分析(配对样本t检验或符号秩和检验)。同时具备多元和单元统计学意义的差异性峰依次通过一级质谱、二级质谱和标准品进行鉴定,并利用Metabo Analyst数据库对鉴定出的差异性代谢物进行代谢通路分析。结果所有样本均取自34名患者的不同部位软骨组织(骨赘处或股骨后髁处),患者平均年龄65.88±9.45岁,平均膝关节痛病史9年。PCA模型未能成功识别出组间差异,但OPLS-DA模型上四种模式下两组均有明显的组内聚集和组间离散趋势。通过特征峰筛选及鉴定后,两组间共有28种有差异的代谢物,主要包括氨基酸、磺酸、甘油磷脂和脂肪酰。通路分析提示苯丙氨酸代谢(PI=0.168,p=0.004)为最相关代谢通路。结论本研究利用UPLC-MS/MS平台及多元统计分析模型对骨赘软骨内异常的代谢轮廓进行了初步的探索和分析,研究结果显示多种氨基酸和磷脂小分子差异性代谢物如苯丙氨酸、牛磺酸、酪氨酸及各类磷脂均与骨赘生成有关,且苯丙氨酸代谢可能与此软骨内成骨过程最为密切。本研究的开展为探索软骨内成骨靶向代谢组学提供了新的方向,为进一步揭示骨赘生成的病理机制提供了基础。