CN108680692A - 下壁心肌梗死和/或前壁心肌梗死的诊断标志物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了下壁心肌梗死和/或前壁心肌梗死诊断标志物,该诊断标准物是溶血磷脂酰胆碱类物质,高效液相色谱‑质谱联用技术检测心肌梗死患者血液中lysoPC(14:0)、lysoPC(15:0)、lysoPC(17:0)、lysoPC(18:0)的含量显著低于正常人,且在下壁心肌梗死患者和前壁心肌梗死患者血液中lysoPC(14:0)、lysoPC(15:0)、lysoPC(17:0)、lysoPC(18:0)的含量也有显著差异。根据上述研究成果,本发明开发了诊断心肌梗死的产品,本发明的诊断产品敏感性高、特异性强,可在临床推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及分子生物学和医学诊断领域,具体涉及下壁心肌梗死和/或前壁心肌梗死的诊断标志物,更具体涉及溶血磷脂酰胆碱类物质作为下壁心肌梗死和/或前壁心肌梗死的诊断标志物的用途。
背景技术
心肌梗死是在冠脉病变基础上,发生冠脉供血急剧减少或中断引起的心肌缺血坏死,早期、正确的治疗对降低死亡率有重要意义,但临床研究显示有一部分心肌梗死患者早期无特异的临床表现及心电图改变,且心肌损伤标志物也无特异性改变,所以寻找新的特异性高灵敏的诊断指标和方法显得尤为迫切。
代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后新近发展起来的一门学科,是系统生物学的重要组成部分。之后得到迅速发展并渗透到多项领域,比如疾病诊断、医药研制开发、营养食品科学、毒理学、环境学,植物学等与人类健康护理密切相关的领域。基因组学和蛋白质组学分别从基因和蛋白质层面探寻生命的活动,而实际上细胞内许多生命活动是发生在代谢物层面的,如细胞信号释放(cell signaling),能量传递,细胞间通信等都是受代谢物调控的。
代谢组学是一种研究生物体系代谢途径的新方法,可以从一个总“谱”的角度对疾病病理发生发展过程中的代谢产物进行分析。代谢组学可以对生物体内相对分子质量1000以内的小分子物质进行定量分析,并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式,以图论的形式诠释生物体内的物质代谢网络,并将代谢网络中不同标记的节点对应不同代谢物质,这样就可以直观地表示出代谢通路中各物质之间的生物合成关系。利用代谢组学对代谢网络的研究有助于理解生命体内代谢物质的转化规律,从而指导疾病诊断、新药开发、毒理分析等研究。
代谢组学是系统生物学的重要组成部分,目前已发展为一门内可整合色谱、质谱、核磁共振等多项技术,外可整合基因组学、转录组学和蛋白质组学等的重要学科。核磁共振技术(Nuclear magnetic resonance,NMR)、气相色谱-质谱联用(Gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)、毛细管电泳-质谱联用(Capillary electrophoresiscoupled to mass spectrometry,CE-MS)及以高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS/MS)可谓是目前代谢组学分析技术的四大支柱。GC-MS长期以来用于生物体液中代谢物的鉴定,但应用范围常受到待测物挥发性和生成挥发性衍生物的限制。CE-MS技术适用于生物样本中极性带电荷的代谢物质分。NMR虽具有重复性好、实验室间的差异较小等优点,但其灵敏度较低。研究表明,HPLC-MS/MS适用的待检代谢物范围较广、同时具有较高的特异性和敏感性,是目前定量检测微量非挥发性分析物的金标准。代谢组学分析技术通过检测一系列样品的NMR谱图,再结合模式识别方法,可以判断出生物体的病理生理状态,并有可能找出与之相关的生物标志物(biomarker)。为相关预警信号提供一个预知平台。
本申请利用代谢组学从一个总体轮廓上对心肌梗死病理代谢产物进行分析,从全面总体的角度对心肌梗死机制进行观察,以寻找精确诊断心肌梗死的生物标志物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可用于下壁心肌梗死和/或前壁心肌梗死早期诊断的分子标志物。使用基因标志物来区分下壁心肌梗死和前壁心肌梗死具有及时性、特异性和灵敏性,从而使患者在疾病早期就能确诊,提高治愈率。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
根据本发明的一个方面,本发明提供了一种诊断下壁心肌梗死和/或前壁心肌梗死的标志物,所述标志物包括溶血磷脂酰胆碱类物质。
进一步,所述溶血磷脂酰胆碱类物质包括溶血磷脂酰胆碱类物质(14:0)(lysoPC(14:0))、溶血磷脂酰胆碱类物质(15:0)(lysoPC(15:0))、溶血磷脂酰胆碱类物质(17:0)(lysoPC(17:0))、溶血磷脂酰胆碱类物质(18:0)(lysoPC(18:0))中的至少一个。
所述溶血磷脂酰胆碱类物质包括lysoPC(14:0)、lysoPC(15:0)、lysoPC(17:0)、lysoPC(18:0)中的至少一个意味着:
所述溶血磷脂酰胆碱类物质可以包括lysoPC(14:0)、lysoPC(15:0)、lysoPC(17:0)、lysoPC(18:0)中的任意两个;
所述溶血磷脂酰胆碱类物质可以包括lysoPC(14:0)、lysoPC(15:0)、lysoPC(17:0)、lysoPC(18:0)中的任意三个;
所述溶血磷脂酰胆碱类物质可以包括lysoPC(14:0)、lysoPC(15:0)、lysoPC(17:0)、lysoPC(18:0)中的四个;
优选地,所述溶血磷脂酰胆碱类物质包括lysoPC(14:0),lysoPC(15:0),lysoPC(17:0),lysoPC(18:0),或lysoPC(14:0)和lysoPC(18:0)的组合。
根据本发明的另一个方面,本发明还提供了一种诊断下壁心肌梗死和/或前壁心肌梗死的产品,所述产品包括检测样本中前面所述的标志物含量的试剂。
进一步,所述试剂包括利用代谢组学分析方法检测样本中前面所述的标志物含量的试剂。
进一步,所述试剂包括前面所述的标志物的标准品,和/或溶解所述标准品的溶剂、和/或提取富集所述标志物的溶剂;所述标准品为各标志物的化学单体或混合物。
本发明的含有前面所述的标志物的样本可以是血清、血浆、全血,或来源于人的其它体液、组织、细胞等,具体包括尿液、红细胞、尿液、脑脊液、唾液、泪液、汗液、组织匀浆、细胞或细胞培养液。在本发明的具体实施方案中,采用的是样本是人的血清。
进一步,所述产品包括试剂盒。
更进一步,所述试剂盒还包括说明书、和装载试剂的容器。
根据本发明的又一个方面,本发明还提供了前面所述的标志物在制备前面所述的诊断下壁心肌梗死和/或前壁心肌梗死的产品中的应用。
本发明所述的代谢组学分析方法包括采用气相色谱-飞行时间质谱(GC/TOF-MS)、高效液相色谱-飞行时间质谱(LC/TOF-MS),或其它任何基于紫外检测、荧光检测、红外检测、氧化还原反应、免疫应答、电流变化等各种检测技术(如HPLC)、质谱测定技术(如LC/MS、LC/MS-MS、GC/MS、GC/MS-MS、CE/MS、CE/MS-MS、HPLC-MS/MS)、核磁共振测定技术和其它代谢组学测定技术的分析方法,以及依据上述技术开发的单独的或者联用的分析方法。
在本发明的具体实施方案中,本发明采用高效液相色谱-质谱联用检测样本中前面所述的标志物的含量。
根据本发明的又一个方面,本发明提供了一种定性和定量分析前面所述的标志物的方法。
进一步,所述方法包括利用代谢组学分析方法定性和定量分析前面所述的标志物的步骤。
代谢组学分析方法包括采用气相色谱-飞行时间质谱(GC/TOF-MS)、高效液相色谱-飞行时间质谱(LC/TOF-MS),或其它任何基于紫外检测、荧光检测、红外检测、氧化还原反应、免疫应答、电流变化等各种检测技术(如HPLC)、质谱测定技术(如LC/MS、LC/MS-MS、GC/MS、GC/MS-MS、CE/MS、CE/MS-MS、HPLC-MS/MS)、核磁共振测定技术和其它代谢组学测定技术的分析方法,以及依据上述技术开发的单独的或者联用的分析方法。
本发明的“诊断下壁心肌梗死和/或前壁心肌梗死”包括:
诊断区分正常人和心肌梗死患者;
诊断区分正常人和下壁心肌梗死患者;
诊断区分正常人和前壁心肌梗死患者;
诊断区分正常人、下壁心肌梗死患者和前壁心肌梗死患者;
诊断区分下壁心肌梗死患者和前壁心肌梗死患者。
本发明的“诊断”既包括判断受试者是否患病、也包括判断受试者是否存在患病的风险。
本发明的优点和有益效果:
(1)本发明首次发现了溶血磷脂酰胆碱类物质含量与下壁心肌梗死和/或前壁心肌梗死相关,通过检测受试者血液中溶血磷脂酰胆碱类物质的表达,可以判断受试者是否患有下壁心肌梗死或前壁心肌梗死、或者判断受试者是否存在患有下壁心肌梗死或前壁心肌梗死的风险,从而指导临床医师给受试者提供预防方案或者治疗方案。
(2)本发明发现了一种既可以诊断下壁心肌梗死又可以前壁心肌梗死的分子标志物,该分子标志物不仅可以区分正常人和心肌梗死患者,还可以有效区分下壁心肌梗死患者和前壁心肌梗死患者。
(3)本发明通过检测心肌梗死早期诊断标志物可及时发现心肌梗死患者的早期异常,争取最佳治疗时机,防止心肌梗死出现不可逆转的变化。
(4)与临床现有诊断方法相比,本发明的方法测定血液中与代谢相关的分子,测定更加灵敏、特异性强,操作方便、对病人伤害性小,便于实施。
附图说明
图1显示lysoPC(14:0)区分下壁心肌梗死和前壁心肌梗死的ROC曲线;
图2显示lysoPC(15:0)区分下壁心肌梗死和前壁心肌梗死的ROC曲线;
图3显示lysoPC(17:0)区分下壁心肌梗死和前壁心肌梗死的ROC曲线;
图4显示lysoPC(18:0)区分下壁心肌梗死和前壁心肌梗死的ROC曲线;
图5显示溶血磷脂酰胆碱类物质组合诊断下壁心肌梗死和前壁心肌梗死的ROC曲线;
图6显示lysoPC(14:0)区分健康对照和前壁心肌梗死的ROC曲线;
图7显示lysoPC(15:0)区分健康对照和前壁心肌梗死的ROC曲线;
图8显示lysoPC(17:0)区分健康对照和前壁心肌梗死的ROC曲线;
图9显示lysoPC(18:0)区分健康对照和前壁心肌梗死的ROC曲线;
图10显示lysoPC(14:0)区分健康对照和下壁心肌梗死的ROC曲线;
图11显示lysoPC(15:0)区分健康对照和下壁心肌梗死的ROC曲线;
图12显示lysoPC(17:0)区分健康对照和下壁心肌梗死的ROC曲线;
图13显示lysoPC(18:0)区分健康对照和下壁心肌梗死的ROC曲线。
具体的实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,例如Sambrook等人,分子克隆:实验室手册(New York:Cold Spring HarborLaboratoryPress,1989)中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件。
实施例检测心肌梗死患者血液中溶血磷脂酰胆碱类物质的含量
1、试剂和仪器
标本分析过程主要涉及标本预处理、色谱分离、质谱鉴定,所使用的试剂和仪器也主要是这三步中需要的。
1.1标本预处理所需试剂及仪器
试剂:(1)甲醇(Honeywell公司生产,纯度为LC-MS级)、(2)2,6-二叔丁基对甲酚(2,6-di-tert-butyl-p-cresol也称ButylatedHydroxytoluene,BHT),该试剂纯度是优级纯,由百灵威企业有限公司生产。
仪器:Cleanert PPT 96孔蛋白沉淀板,货号96CD2025Q;Cleanert M96生物样品前处理仪;V96样品氮吹浓缩仪和96孔收集板。以上仪器均来自天津博纳艾杰尔科技有限公司。
1.2色谱分离所需试剂及仪器
试剂:0.1%甲酸(体积比)25mM甲酸铵-水溶液和0.1%甲酸(体积比)-甲醇溶液。甲酸和甲酸铵均是由Mreda公司生产,纯度均是HPLC级,甲醇由Hone-ywell公司生产,纯度为LC-MS级。
仪器:Durashell C18(L)色谱柱,由天津博纳艾杰尔科技有限公司生产;色谱柱孔径色谱柱中C18的直径大小约5μm,色谱柱大小为3.0*50mm。
1.3质谱鉴定所需仪器
仪器:API 4000+质谱仪(美国应用生物系统(Appliedbiosystems)公司下属的AB/SCIEX生产部门制造),质谱仪中使用TurboV离子源,三重四级杆(Triple quadruple)作为串联质谱的质量分析装置。
1.4其他试剂
LPC 14:0、LPC 15:0、LPC 16:0、LPC 17:0和LPC 18:0的标准品均购自美国Avanti公司,纯度为100%。
内标物质利血平由sigma公司生产提供。
2、样本收集
天津市第三中心医院心脏中心收治35例急性心肌梗死患者血清样本(均经冠状动脉造影诊断为急性心肌梗死,其中18例下壁心肌梗死,17例前壁心肌梗死),并收集天津市第三中心医院健康管理中心22例查体健康志愿者血清样本,本研究中所用临床样本,均对患者进行知情告知并经本院伦理委员会通过。
3、溶血磷脂酰胆碱类物质定量检测
利用高效液相色谱与生物质谱联用分析方法,对LysoPC(14:0)、LysoPC(15:0)、LysoPC(17:0)及LysoPC(18:0)等四种溶血磷脂酰胆碱类物质进行定量检测。
步骤:
(1)标本预处理
人血清中含有大量的蛋白质,影响对检测LPC类物质的定量检测,所以需要对样本进行预处理除去干扰蛋白质。主要步骤如下:
a、配制含有0.1%BHT的甲醇溶液:70mL甲醇溶液加入70mg BHT,充分涡旋使BHT完全溶解;
b、预处理去除干扰蛋白前的前处理:
配制标准曲线样品溶液:标准曲线样品溶液共有S1-S7个浓度水平,称取LPC 14:0、LPC 15:0、LPC 17:0和LPC 18:0的标准品分别1.875mg、3.750mg、56.250mg、5.625mg和37.500mg溶解于50mL甲醇溶液中,充分混匀溶解后,取5μL移至20μL甲醇溶液中,即制成S7浓度的标准曲线样品,S7溶液用甲醇稀释两倍得S6,S7浓度的溶液稀释3倍得S5,S5稀释2倍得S4,S5稀释5倍得S3,S3稀释2倍得S2,S2稀释2倍得S1。
配制人血清标本:取100μL人血清至EP管内,加入25μL含有0.1%BHT的甲醇,充分涡旋均匀即得一份标本;
c、预处理去除干扰蛋白:先向Cleanert PPT 96孔蛋白沉淀板中加入含100ppb利血平的150μL含有0.1%BHT的甲醇溶液,再加入经过步骤b)前处理的标本25μL,使用96孔板振荡器于600rpm涡旋5min混合均匀后静置10min,最后使用Cleanert M96生物样品前处理仪将去蛋白后的溶液收集到洁净的收集板中备用;
d、将收集板里的溶液在V96样品氮吹浓缩仪中用氮气吹干,温度设定为30℃;吹干后标本再于1mL 80%甲醇水溶液(甲醇水溶液中含有0.1%BHT)中复溶,涡旋器上混合均匀后即可进行后续测试。
(2)色谱分离
将经过预处理的标本注入到高效液相色谱柱中,HPLC流动相参数见表1,流速均设定为800μL/min,柱温固定在30℃,进样量设定为5μL。
表1 HPLC的流动相条件
(3)质谱鉴定
经HPLC分离后的标本进入质谱仪进行鉴定和定量分析,质谱仪的参数设置见表2。
表2质谱条件参数信息
注:*表示定量离子对。Q1指母离子,Q3指子离子,单位均为质荷比m/z。DP1表示去簇电压(declustering potential,DP),单位是伏特(V),主要影响离子进入质谱的速度。电压增高则离子速度加快,离子损失减少,检测灵敏度相应升高。反之则相反。过高的DP会增加离子间的碰撞的几率,引起源内裂解,最后产生碎片离子。所以一般低分子量待测物应选择较低电压,而高分子量待测物则选用较高电压。CE2表示碰撞电压(collision energy,CE)单位是伏特(V),碰撞池内对母离子碰撞裂解的电压。
4、结果
定量检测结果如表3所示,与正常人相比,下壁心梗组患者血液中LysoPC(14:0)、LysoPC(15:0)、LysoPC(17:0)、LysoPC(18:0)的含量显著下降(P<0.05);与正常人相比,前壁心梗组患者血液中LysoPC(14:0)、LysoPC(15:0)、LysoPC(17:0)、LysoPC(18:0)的含量显著下降(P<0.05);与下壁心梗组患者相比,前壁心梗组患者血液中LysoPC(14:0)、LysoPC(15:0)、LysoPC(17:0)、LysoPC(18:0)的含量显著下降(P<0.05)。
表3四种LPC物质在不同心梗部位患者间的水平分析
注:前壁心梗组vs下壁心梗组:c代表P<0.05。
实施例2溶血磷脂酰胆碱类物质的诊断效果
1、绘制ROC曲线,分析LysoPC(14:0)、LysoPC(15:0)、LysoPC(17:0)及LysoPC(18:0)等四种溶血磷脂酰胆碱类物质对于心梗疾病不同发病部位的精准诊断价值。前壁心梗组与下壁心梗组进行比较结果显示:LysoPC(14:0)的诊断AUC为0.812(95%CI);LysoPC(15:0)的诊断AUC为0.757(95%CI);LysoPC(17:0)的诊断AUC为0.747(95%CI);LysoPC(18:0)的诊断AUC为0.724(95%CI),结果参见图1-图4。
健康对照组和前壁心梗组进行比较结果显示:LysoPC(14:0)的诊断AUC为0.678(95%CI);LysoPC(15:0)的诊断AUC为1.000(95%CI);LysoPC(17:0)的诊断AUC为0.997(95%CI);LysoPC(18:0)的诊断AUC为0.949(95%CI),结果参见图6-图9。
健康对照组和下壁心梗组进行比较结果显示:LysoPC(14:0)的诊断AUC为0.891(95%CI);LysoPC(15:0)的诊断AUC为1.000(95%CI);LysoPC(17:0)的诊断AUC为1.000(95%CI);LysoPC(18:0)的诊断AUC为0.993(95%CI),结果参见图10-图13。
2、利用Logist回归方法,对LysoPC(14:0)、LysoPC(15:0)、LysoPC(17:0)及LysoPC(18:0)四个指标进行组合诊断,经迭代计算结果显示LysoPC(14:0)与LysoPC(18:0)两个指标组合能够大幅提高诊断效能,回归方程为:Log it(P)=-3.331+28.136LysoPC(14:0)-0.329LysoPC(18:0),利用方程P值组合诊断AUC为0.914(95%CI),结果见图5。
上述实施例的说明只是用于理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也将落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.用于诊断下壁心肌梗死和/或前壁心肌梗死的标志物,其特征在于,所述标志物包括溶血磷脂酰胆碱类物质。
2.根据权利要求1所述的标志物,其特征在于,所述溶血磷脂酰胆碱类物质包括lysoPC(14:0),lysoPC(15:0),lysoPC(17:0),lysoPC(18:0)中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的标志物,其特征在于,所述溶血磷脂酰胆碱类物质包括lysoPC(14:0),lysoPC(15:0),lysoPC(17:0),lysoPC(18:0),或lysoPC(14:0)和lysoPC(18:0)的组合。
4.一种诊断下壁心肌梗死和/或前壁心肌梗死的产品,其特征在于,所述产品包括检测样本中权利要求1-3中任一项所述的标志物含量的试剂。
5.根据权利要求4所述的产品,其特征在于,所述试剂包括利用代谢组学分析方法检测样本中权利要求1-3中任一项所述的标志物含量的试剂。
6.根据权利要求4或5所述的产品,其特征在于,所述试剂包括权利要求1-3中任一项所述的标志物的标准品,和/或溶解所述标准品的溶剂、和/或提取富集所述标志物的溶剂;所述标准品为各标志物的化学单体或混合物。
7.根据权利要求4-6任一项所述的产品,其特征在于,所述样本来源包括血液、血清、血浆、尿液、红细胞、尿液、脑脊液、唾液、泪液、汗液、组织匀浆、细胞或细胞培养液。
8.根据权利要求7所述的产品,其特征在于,所述样本来源是血清。
9.根据权利要求4-8任一项所述的产品,其特征在于,所述产品是试剂盒。
10.权利要求1-3中任一项所述的标志物在制备权利要求4-9中任一项所述的产品中的应用。
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