肌张力障碍疾病代谢组学的诊断探索及颈动脉外膜剥脱手术前后小分子代谢物的差异

摘要

背景:
　　肌张力障碍(dystonia)在1984年国际肌张力障碍医学研究基金会上被定义为:一种不自主、持续性肌肉收缩引起的扭曲、重复运动或姿势异常的综合征。近年来得益于影像学,分子生物学,遗传学,基因工程等技术的发展,使得我们对肌张力障碍疾病有了更深刻的认识,但是由于疾病本身的复杂性,我们还不能从根本上完整的阐释本疾病。本研究中所有肌张力障碍疾病是指除外类似帕金森病、脑性瘫痪等有明确病因诊断,并有系统诊疗方式的以肌肉主动肌与对抗肌不协调运动为主要临床表现的疾病。
　　近年来,随着功能性神经外科技术的进步与成熟,本病的诊疗技术较前有明显提高,但由于对疾病本身的认识不足,疾病的临床表现各异,使得各医疗机构对本病的诊断标准不一,容易造成误诊,漏诊。单纯影像学(CT、MRI)检查,甚至于一些单一的生物标志物都能从不同角度反映疾病,但是同样也具有各自的局限性,不能完整的提供疾病诊断的有力依据。本研究实验一应用基于质谱的磁共振代谢组学技术,结合模式主成分分析(PCA)、偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)研究肌张力障碍患者与健康对照组血清中的小分子代谢物,以一组代谢物的形式作为肌张力障碍疾病小分子代谢水平的标志物,建立患者血清代谢组的诊断模型。希望建立一种无创的肌张力障碍早期诊断的方法。
　　外科手术(如颈动脉外膜交感神经网剥脱术、脑深部电刺激植入术、各类肌肉松解术等)作为目前肌张力障碍疾病的最后治疗手段,在临床工作中已有广泛的应用,但是我们不能在术前对患者的手术适应症绝对把握,或者说不能对干预的效果有一个明确的预测。使得临床医生不得不采取一些实验性治疗来预测干预结果,同时以此减轻患者的经济负担(如DBS手术植入前的体外刺激实验阶段),仍有诸多不便之处,本研究实验的第二部分应用基于质谱磁共振代谢组学方法,分析了颈动脉外膜交感神经网剥脱手术前后患者血清内小分子代谢物的差异。希望从代谢组的层面揭示颈动脉外膜交感神经网剥脱术改善肌张力障碍疾病的可能机制。
　　目的:
　　应用核磁共振(1H-NMR)代谢组学技术研究肌张力障碍患者血清中的小分子代谢物(分子量小于1000)与正常人血清中小分子代谢物的差异,筛选肌张力障碍患者血清中的特征代谢物,建立肌张力障碍患者血清代谢图谱的诊断模型,从代谢组学角度探讨肌张力障碍发病的可能机制,为肌张力障碍的早期筛查、门诊诊断提供依据。由于颈动脉外膜交感神经网剥脱术(CAA)对改善肌张力障碍的临床症状多有报道,但是手术的作用机制仍不清楚,所以我们对7例肌张力障碍行颈动脉外膜剥脱术的而临床症状明显改善的患者血清进行前后对比,希望从代谢组学的角度来对颈动脉外膜剥脱术的机制进行更进一步的了解。
　　方法:
　　采集2012年7月-12月在四川省八一康复中心就诊的18例肌张力障碍患者的血清作为实验一的标本,并采集7正常健康人(男性4例,女性3例)血清作为对照,采用1H-NMR技术检测血清中小分子的代谢谱,并对谱图的积分数据进行主成分分析(PCA)和偏最小二乘法判别分析(PLS-DA),以辨识血清代谢产物的变化。实验一实验组中9例患者接受了CAA手术其中7例显效明显(患者主观感受及客观评价),我们把显效的7例作为实验二的实验组,与术前血清对照,观察CAA对患者体内小分子代谢物的影响。
　　结果:
　　肌张力障碍患者实验组与健康对照组血清中小分子代谢物的1H-NMR宏观图谱有明显差异。
　　PCA模式识别法未能区分实验组和健康对照组;PLS-DA判别分析方法可明显区分两组。
　　根据两组之间差别较大的化学段位查阅人体小分子数据库HumanMetabolomeDatabase(http://www.hmdb.ca/),找到可能受疾病影响的多种小分子代谢物。
　　接受CAA手术的患者,手术前后小分子代谢物的1H-NMR宏观图谱同样有明显差异,查阅人体小分子数据库找到可能影响手术效果的多种小分子代谢物。
　　结论:
　　应用代谢组学技术,以一组代谢物的形式来标记没有明确生物标志物的肌张力障碍疾病是可行的。
　　肌张力障碍患者代谢组与健康对照组有显著的差异,一方面组成多维模型具有诊断价值,另一方面为我们提供了疾病机制研究的新线索。
　　CAA能影响肌张力障碍患者血清中的代谢物,对变化较大的代谢物的生物信息流向做系统、全面的研究有望揭示CAA治疗肌张力障碍疾病的机制。

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缩略语表

中文摘要

英文摘要

前言

文献回顾

一、肌张力障碍疾病的研究进展

二、代谢组学简介

正文

实验一 肌张力障碍疾病代谢组学的诊断探索

引 言

1 材料

2 方法

3 实验结果

4 讨论

5 结论

实验二 肌张力障碍患者颈动脉外膜剥脱手术前后小分子代谢物的差异

引 言

1 材料

2 方法

3 实验结果

4 讨论

5 结论

小结

参考文献

附录

个人简历和研究成果

致谢