目的:小卒中(minor ischaemic stroke,MIS)因对机体造成的损害轻微,极少引起人们重视。小卒中后再发脑梗死的发生率高达12-20%,及早发现小卒中后再发脑梗死的高危人群,可有效的降低小卒中后脑梗死的发病风险,但目前有关小卒中后再发脑梗死的研究较少。本研究采用非靶向代谢组学的方法筛选并确定与小卒中发生有关的潜在生物标志物,进而对小卒中患者进行随访,确定小卒中后再发脑梗死的人群,采用非靶向代谢组学的方法筛选并确定与小卒中后再发脑梗死有关的潜在生物标志物。同时,应用靶向代谢组学的方法对前期筛选的重要代谢物在实验大鼠体内进行验证,确定潜在生物标志物对小卒中后再发脑梗死产生的作用。通过本研究旨在筛选并确定与小卒中及与小卒中后再发脑梗死有关的潜在标志物,建立小卒中后再发脑梗死的预测预警模型,为小卒中后再发脑梗死的风险预警和干预治疗提供新的思路,同时为确定小卒中后再发脑梗死的高危人群提供参考依据。方法:本次研究对小卒中患者进行随访观察,结合代谢组学的方法首先进行人群研究,同时结合大鼠脑梗死动物实验对人群研究的发现加以验证。人群研究:(1)选择在太原市中心医院神经内科住院,且临床确诊的400例小卒中患者和同期在太原市中心医院体检中心体检的210例健康人群作为研究对象。收集受试者的一般人口学特征资料、空腹血液样本,并对生物样品进行非靶向代谢组学、血糖、血脂、同型半胱氨酸及超敏C反应蛋白的指标检测,通过统计学分析寻找与小卒中相关的代谢物质和影响因素。(2)对小卒中患者进行90天随访观察,以小卒中后再发脑梗死或因其死亡为随访结局,进行非靶向代谢组学、血糖、血脂、同型半胱氨酸及超敏C反应蛋白的指标检测及对比分析,寻找小卒中后再发脑梗死的影响因素。实验动物研究:制备小卒中后再发脑梗死的动物模型,根据人群的研究结果,对实验动物进行靶向代谢组学验证。通过对实验动物的饮食中添加不同含量的胆碱,进行非靶向代谢组学、血糖、血脂、同型半胱氨酸及超敏C反应蛋白的指标检测,构建体内不同氧化三甲胺(trimethylamine oxide,TMAO)水平的实验动物模型,利用液相色谱-质谱连用(LS/MS)方法检测大鼠血浆TMAO及相关代谢物质水平,通过比较不同TMAO水平下大鼠平衡木得分、脑梗死病理改变和动脉粥样硬化程度来判断TMAO对小卒中后再发脑梗死发生的作用。结果:1.小卒中相关因素分析:(1)人群一般人口学特征资料分析:在吸烟、高血压和体力活动方面小卒中组与健康对照组差异具有统计学意义(P<0.05)。(2)血清中代谢物与小卒中相关因素分析:相较于健康组,小卒中组内的缬氨酸、乳酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、丙酮酸、TMAO、α-葡萄糖和β-葡萄糖这9种物质有所升高,脂质、N-乙酰化糖蛋白、胆碱、磷脂酰胆碱有所下降。其中乳酸,丙酮酸,TMAO的含量变化具有统计学意义(P<0.001)。(3)小卒中风险模型:高血压[OR=4.033,95%CI(2.581~6.303),P<0.001]、体力活动[OR=0.026,95%CI(0.006~0.113),P<0.001]、吸烟[OR=3.104,95%CI(1.783~5.402),P<0.001]、TMAO含量升高[OR=1.227,95%CI(1.106~1.483),P=0.034]是小卒中发生的影响因素。2.小卒中再发脑梗死的风险评估:(1)人群临床特征资料比较:冠心病、心房颤动在小卒中后再发组与未再发组之间差异具有统计学意义(P<0.05)。(2)血清中代谢物与小卒中再发脑梗死相关因素分析:TMAO、β-葡萄糖、α-葡萄糖、乳酸、缬氨酸、谷氨酰胺、丙酮酸、谷氨酸、异亮氨酸、丁二酸、柠檬酸和丙氨酸这12种物质小卒中再发组较未再发组高,而脂质、胆碱和磷脂酰糖蛋白这3种物质在小卒中再发组中有所减少,其中乳酸、丁二酸、丙酮酸及TMAO的含量变化具有统计学意义(P<0.05)。(3)小卒中再发风险模型:心房颤动[RR=4.597,95%CI(1.791~11.798),P=0.002],冠心病[RR=2.279,95%CI(1.074~4.836),P=0.032],以及TMAO含量升高[RR=1.214,95%CI(1.006~1.465)P=0.043]可增加小卒中再发脑梗死的发生风险。3.TMAO对小卒中后再发脑梗死的影响研究:(1)将实验大鼠分为小卒中发作组、小卒中后再发正常饮食组、小卒中后再发低胆碱饮食干预组、小卒中后再发高剂量胆碱饮食组、假手术组和对照组6组,在靶向代谢组学检测后进行方差分析,结果显示:TMAO(F值=38.965,P<0.001)的含量各组之间差别有统计学意义,随后对小卒中未再发组、小卒中再发正常饮食组、小卒中再发低干预组和小卒中再发高干预组进行了两两比较,TMAO在各组之间差异均有统计学意义(P<0.05),且呈逐渐增高趋势。(2)通过观察小卒中发作组、小卒中后再发正常饮食组、小卒中后再发低胆碱饮食干预组、小卒中后再发高剂量胆碱饮食组、假手术组和对照组6组大鼠的平衡木试验得分、大鼠脑梗死病理改变情况和大鼠主动脉病理学改变,发现随着胆碱干预的增高和体内TMAO水平的上升,神经功能缺损评分、脑梗死病理改变和动脉粥样硬化严重程度也逐渐加重。氧化三甲胺与神经功能评分、脑组织梗死面积、主动脉病理改变均呈正相关。通过绘制ROC曲线,获得TMAO对神经功能、脑组织梗死面积和主动脉病理改变的ROC曲线下面积(Az)分别为0.875、0.713和0.904,显示TMAO对神经功能缺损、脑梗死面积及主动脉粥样硬化具有中高度诊断价值。提示血浆TMAO水平可能是预测小卒中后脑梗死再发的潜在重要指标。结论:1.小卒中患者血清代谢物乳酸、丙酮酸、TMAO在体内含量增加,发现氧化三甲胺含量增加可增加小卒中的发生风险,高血压、体力活动少、吸烟和TMAO含量增加为小卒中的潜在预警指标。2.小卒中后再发脑梗死的发生率为16.25%。小卒中后再发脑梗死患者血清代谢物乳酸、丁二酸、丙酮酸、氧化三甲胺在体内含量增加,氧化三甲胺对小卒中后再发脑梗死有促进作用。心房颤动、冠心病和TMAO含量增加为小卒中后再发脑梗死的预警指标。3.饮食中胆碱含量越高,氧化三甲胺的含量越高,进而引发神经功能缺损加重,动脉粥样硬化及脑组织的损伤程度也越重。提示高胆碱饮食所致的体内高氧化三甲胺状态可能与动脉粥样硬化及脑梗死的发生有关。4.氧化三甲胺对于神经功能缺损、动脉粥样硬化、脑梗死面积等反应脑梗死的重要神经病理变化具有中高度的诊断价值,因此检测人群体内的TMAO水平,有可能会及早发现小卒中后脑梗死再次发生的潜在人群,对于潜在发病人群进行TMAO的检测,为小卒中后再发脑梗死提供辅助判断依据,对于预防脑梗死的发生具有重要意义。