心血管预测风险分类下血管内皮功能不同状态的血清代谢轮廓研究

摘要

目的:
　　了解Framingham风险评分(Framingham risk score，FRS)与肱动脉血流介导的血管舒张功能(Flow-mediated dilatation，FMD)的关系，分析基于不同心血管预测风险分类下血管内皮功能不同状态的血清代谢轮廓差异，为从代谢角度进一步探讨心血管早期病理改变的相关机制提供科学依据。
　　方法:
　　本研究采用方便抽样方法，在广西柳州市融安县、融水县两地招募居民作为研究对象。采用现况研究设计，以问卷调查形式收集研究对象的一般社会人口学信息、饮酒史、吸烟史、现患疾病和近期药物使用情况等;并测量研究对象的身高、体重、血压及FMD;收集研究对象血液标本，测定血清葡萄糖、血清总胆固醇、血清高密度脂蛋白胆固醇、血清低密度脂蛋白胆固醇、血清甘油三酯、血清C反应蛋白含量。
　　本研究共纳入680名未患心血管疾病(Cardiovascular disease，CVD)的研究对象。先根据FRS低、中、高3分类对研究对象基本特征进行统计描述，并以FMD作为因变量，运用多重线性回归分析FRS和FMD的线性剂量-反应关系。其次，根据研究对象FRS低、中、高分类与血管内皮功能障碍、一般、良好状态的组合，从拟分析的FRS低且血管内皮功能良好、FRS高但血管内皮功能良好、FRS低但血管内皮功能障碍、FRS高且血管内皮功能障碍这4类群体中，按照年龄和性别均衡可比的原则，选出4组共103人进行血清代谢轮廓分析，分别为A组:FRS低且血管内皮功能良好者(n=30)、B组:FRS高但血管内皮功能良好者(n=25)、C组:FRS低但血管内皮功能障碍者(n=30)、D组:FRS高且血管内皮功能障碍者(n=18)。另征集CVD患者设置CVD组(n=12)。以A组为对照，其余4组与A组比较，结合主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)及t检验，鉴别筛选各对比组间的差异代谢物。最后，根据差异代谢物进一步寻找相关差异代谢通路，并应用ROC曲线分析差异代谢物对于各比较组的区分能力。
　　结果:
　　1、680名研究对象中，平均年龄为54.4±10.4岁，FMD和FRS的中位数分别为8.7％和8.9％。多重线性回归分析显示:在全混杂因素调整模型下，FRS与FMD之间存在线性剂量-反应关系（线性趋势P=0.01），FRS风险评分越高，FMD水平则越低;FRS高风险评分与低风险评分相比，FMD水平下降15％(95％CI:3％-26％)。
　　2、用于血清代谢轮廓检测的115名研究对象中，A组30人，平均年龄为55.3±6.0岁，FMD中位数为12.2％，FRS中位数为5.5％;B组25人，平均年龄为59.4±6.3岁，FMD中位数为11.1％，FRS中位数为27.7％;C组30人，平均年龄为55.9±6.2岁，FMD中位数为4.4％，FRS中位数为5.3％;D组18人，平均年龄为58.4±7.9岁，FMD中位数为4.8％，FRS中位数为27.2％;CVD组12人，平均年龄为63.1±9.7岁，FMD中位数为9.9％。当前吸烟人数、BMI、收缩压、心率、血脂水平、CRP及eGFR在各组间分布均存在差异(P＜0.05)。
　　3、代谢轮廓分析显示:B组与A组相比，塔格糖等7种代谢物含量上升(Fold change＞1)，半乳糖酸等10种代谢物含量下降(Fold change＜1)，各差异代谢物的ROC曲线下面积(AUC)均在0.650以上;C组与A组相比，百里香酚等9种代谢物含量上升，色氨酸等13种代谢物含量下降，各差异代谢物的AUC均在0.620以上;D组与A组相比，2-戊酮酸等6种代谢物含量上升，3-氨基异丁酸等11种代谢物含量下降，各差异代谢物的AUC均在0.640以上;CVD组与A组相比，尿素含量上升，乳酸等12种代谢物含量下降，各差异代谢物的AUC均在0.680以上。
　　4、代谢通路分析表明:B组与A组间的3种差异代谢物富集于1条通路上，即半乳糖代谢;C组与A组间的8种差异代谢物富集于4条通路上，即嘧啶代谢、泛酸和CoA生物合成、氮代谢和丁酸甲酯代谢;D组与A组间的5种差异代谢物富集于2条通路上，即嘧啶代谢、淀粉和蔗糖代谢;CVD组与A组间的9种差异代谢物富集于7条通路上，分别为嘧啶代谢、丙氨酸，天冬氨酸和谷氨酸代谢、丙酮酸代谢、淀粉和蔗糖代谢、氨酰-tRNA生物合成、精氨酸和脯氨酸代谢、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢。各对比组相关代谢通路涉及的差异代谢物联合诊断ROC分析，其AUC值介于0.734至1.000之间，且在模型中经调整年龄和性别后，AUC值改变并不明显。
　　结论:
　　1、本研究中，FRS增高与血管内皮功能下降有关。用代谢组分析方法能筛选出与FRS增高且血管内皮功能发生障碍的相关血清代谢物，亦能有效鉴别FRS高风险状态下与保护血管内皮功能或低风险状态下与促进血管内皮功能障碍有关的血清代谢物。
　　2、FRS高风险在促进血管内皮功能障碍的过程中，涉及到嘧啶代谢、淀粉和蔗糖代谢通路的改变;在FRS高风险状态下，半乳糖代谢通路改变可能与血管内皮功能保护机制有关;在FRS低风险状态下，泛酸和CoA生物合成和丁酸甲酯代谢通路的改变可能与血管内皮功能障碍促进机制有关。

目录

声明

个人简历

摘要

前言

研究对象和方法

1 研究对象

2 研究方法

1 FRS3分类的研究对象基本特征

2 FRS与FMD的线性剂量-反应关系

3 FRS和FMD之间的散点图分布

4 代谢组学研究对象基本特征

5 主成分分析

6 正交偏最小二乘法-判别分析及模型验证

7 差异代谢物筛选及ROC曲线分析

8 差异代谢物的通路分析及ROC曲线分析

讨论

结论

参考文献

附录

综述

致谢

攻读学位期间发表的学术论文