CN113655141A - 一种早期预警重症急性胰腺炎的血清极性小分子预测模型与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种早期预警重症急性胰腺炎的血清极性小分子预测模型与应用，属于生物检测技术领域。所述预测模型为血清极性小分子的组合物，所述组合物为鞘氨醇和血清素(5‑羟色胺)，通过检测血清中鞘氨醇与血清素(5‑羟色胺)的含量变化，在患者患病48h内，区分中重症急性胰腺炎和重症急性胰腺炎。本发明所述预测模型对重症急性胰腺炎的诊断灵敏度83.3％，特异性89.5％，AUC 0.892，可以实现对重症急性胰腺炎的早期预警。

Description

一种早期预警重症急性胰腺炎的血清极性小分子预测模型与 应用

技术领域

本发明涉及一种早期预警重症急性胰腺炎的血清极性小分子预测模型与应用，属于生物检测技术领域。

背景技术

急性胰腺炎是常见的消化系统疾病之一，其特点是发病快、进展迅速，并且发病率逐年增高。早期有效的液体复苏与合理的支持治疗，是目前主要的治疗策略。2012年最新亚特兰大分类根据急性胰腺炎病情严重程度，将急性胰腺炎分为轻症急性胰腺炎(MAP)、中度重症急性胰腺炎(MSAP)、重症急性胰腺炎(SAP)。轻度急性胰腺炎是一种自限性疾病，经对症治疗后患者预后较好。值得注意的是，约20％的患者会进展为重症急性胰腺炎，死亡率高达10％-30％，即使幸存的患者也伴有严重的近期与远期并发症。很大部分原因在于目前尚无精确反应胰腺炎严重程度的血液标志物或评分量表，延误了治疗时间窗。重症急性胰腺炎的早期预警仍然是临床诊疗过程中的一项重大挑战。因此，需要进一步的发掘具有高诊断效能标志物，对具有重症转化风险的患者早期预警，选择合适的治疗策略，具有重要的临床意义。

根据2012年亚特兰大标准，患者是否出现持续性(>48h)的器官功能衰竭是区分MSAP与SAP的标准，所以48h内很难区分MSAP与SAP。根据这一临床需求，临床医生衍生了许多评分系统，例如，DBC、Ranson、APACHE II、Balthazar CT分级、MCTSI、CRP、床旁严重程度评价指数(BISAP)、无害化评分(HAPS)等。但这些评估方法需要收集的参数较多，不利于数据更新与临床广泛实践。许多参数需要人为的测量，不同的测量人员之间的评判标准差异较大，造成了这些评分系统受个人主观因素的影响较大。并且这些评价系统在入院早期(24h)内的预测效能较低，不能很好的对SAP早期预警。血液中反应全身炎症的指标，例如IL6，PTC等对严重程度的预测效能也较差。值得注意地是，胰腺炎早期的治疗显著地影响着预后。因此，寻找新的、和疾病严重程度及进展密切相关的标记物，对重症急性膜腺炎的早期诊断和治疗将具有重大意义。

胰腺在人体内兼具内、外分泌功能，是重要的代谢器官，调控外源营养物质的消化、吸收与内环境中糖、脂代谢稳态。代谢物是环境因素与基因共同作用的终产物，与人体健康状态密切相关。代谢物的变化反应了机体在致病因素的作用下已经发生的生化过程，反映了疾病的实时状态。研究表明，发生急性胰腺炎时，机体发生了显著的代谢改变，暗示了特异性的代谢物在胰腺炎的诊断与预测方面的应用潜力。

采用特定的样品前处理方法，以及色谱和质谱条件，利用标准品为参照，对物质定性、定量。从而大大提高了检测的灵敏度、特异度和可重复性，确保代谢物浓度信息不丢失，具有高通量、临床可操作性和数据可挖掘性。目前，研究证实，不同循环代谢物的组合作为诊断或预后标志物，在许多疾病中具有良好的应用前景。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种血清极性小分子的重症急性胰腺炎预测模型，旨在解决目前临床尚无有效的重症急性胰腺炎严重程度预测模型的问题。

本发明的技术方案如下：

一种早期预警重症急性胰腺炎的血清极性小分子预测模型，所述预测模型为血清极性小分子的组合物，所述组合物为鞘氨醇和血清素(5-羟色胺)，通过检测血清中鞘氨醇与血清素(5-羟色胺)的含量变化，在患者患病48h内，区分中重症急性胰腺炎和重症急性胰腺炎。

进一步地，上述技术方案中，所述检测血清中鞘氨醇与血清素(5-羟色胺)的含量变化为：

相较于健康人，重症急性胰腺炎患者血清中鞘氨醇表达上调>1.7倍，血清素(5-羟色胺)表达下调<0.19倍；

相较于健康人，中重症急性胰腺炎患者血清中鞘氨醇表达上调1.2～1.7倍，血清素(5-羟色胺)表达下调0.19～0.6倍。

进一步地，上述技术方案中，检测血清中鞘氨醇与血清素(5-羟色胺)的含量变化的方法为液相色谱-质谱联用法。

一种早期预警重症急性胰腺炎的血清极性小分子预测模型的应用，用于48h内区分中重症急性胰腺炎和重症急性胰腺炎。

进一步地，上述技术方案中，应用方法包括：

采集患者血清，采用液质联用代谢组学分析技术，检测血清中鞘氨醇与血清素(5-羟色胺)的含量变化，如果与正常情况下相比，鞘氨醇表达上调>1.7倍，而血清素(5-羟色胺)表达下调<0.19倍，则可早期预警重症急性胰腺炎。

发明有益效果

本发明上述血清极性小分子的重症急性胰腺炎的预测模型，该预测模型对重症急性胰腺炎的诊断灵敏度83.3％，特异性89.5％，AUC 0.892，实现对重症急性胰腺炎的早期预警。

根据2012年亚特兰大标准，对于中重度急性胰腺炎和重度急性胰腺炎的区分存在48h的等待时间窗：即AP患者伴有器官衰竭，48h内恢复即为中重度，48h内未恢复即为重度。而本发明通过检测Sphinganine与Serotonin的血清含量能够对具有重症转化风险的患者早期预警，选择合适的治疗策略，具有重要的临床意义。

附图说明

图1为Sphinganine的色谱图(A)和质谱图(B)。

图2为Serotonin的色谱图(A)和质谱图(B)。

图3为血清Sphinganine在不同组中丰度变化。

图4为血清Serotonin在不同组中丰度变化。

图5为联合Sphinganine和Serotonin区分MSAP和SAP的ROC曲线分析。

具体实施方式

下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

本发明提供一种早期预警重症急性胰腺炎的血清极性小分子预测模型与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种早期预警重症急性胰腺炎的血清极性小分子预测模型，其中，所述预测急性胰腺炎严重程度的生物标记物为Sphinganine(鞘氨醇)与Serotonin(血清素(5-羟色胺))。

通过本发明所述重症急性胰腺炎的预测模型中检测血液中2种极性小分子代谢小分子—Sphinganine和Serotonin。Sphinganine表达上调，而Serotonin表达下调，两种分子作为标志物具有正交效应。

换句话说，本发明确定了一种血清极性小分子的重症急性胰腺炎的预测模型，预测急性胰腺炎严重程度的生物标记物为2种血清极性小分子的组合。对血清极性小分子Sphinganine和Serotonin检测，其对重症急性胰腺炎的诊断灵敏度83.3％，特异性89.5％，AUC 0.892，能准确地反映急性胰腺炎病理发展状况及疾病严重程度，实现对重症急性胰腺炎的48h早期预警。

本发明通过液质联用代谢组学分析技术，检测血清中是否存在如上所述的组成急性胰腺炎严重程度预测模型的2种极性小分子成员。本发明将上述表达差异血清极性小分子中的组合作为急性胰腺炎严重程度的预测模型，用于预测疾病严重程度，可极大提高重症急性胰腺炎的诊断特异性和准确性。本发明中血清的采集快速简单，与急性胰腺炎的影像学检测方法如CT、MRI检测相比，对患者无毒副作用，且具有定量检测的效果。

本发明检测急性胰腺炎血清中极性小分子的表达量变化情况，与目前临床使用的量表检测及影像学诊断相比，人为主观性降低，更为准确，而且具有定量检测的效果。

下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。

试剂：色谱级甲醇、乙腈、甲酸、氨水购自Fisher Science(Fair Lawn，USA)。色谱级碳酸氢铵购自Sigma-Aldrich(St.Louis,USA)。超纯水采用MILI-Q纯净水系统制备(Merck KGaA,Darmstadt,Germany)。

实验步骤：

1.取50μL血清样本置于96孔板内，加入200μL甲醇/乙腈(1：1，v/v)。

2.涡旋震荡5分钟，4℃条件静置10分钟后板式离心机5010g 4℃下离心20分钟。

3.上清200μL转移至新96孔板后，置于冷冻干燥仪冻干(约2-3小时，以冻干为准)

4.密封低温保存，用于质谱分析。

5.80μL乙腈-水(1:3，v/v)复溶，涡旋震荡3分钟，4℃条件下5010g离心20分钟。

1.取上清液70μL上样检测。

采用Excel 2C18-PFP色谱柱(ACE Co.,UK,3.0μm,2.1×100mm)，以0.1％甲酸/水为流动相A，乙腈为流动相B。10分钟内流动相B梯度从2％线性上升至98％，再用5分钟进行冲洗与平衡。流速、进样量和柱温分别为为0.4mL/min、5μL和50℃。

使用加热的电喷雾电离源(ESI+)，各项参数如下：鞘气45arb；辅助气体10arb；加热器温度355℃；毛细管温度320℃；S-Lens RF level 55％。代谢组提取物在全扫描模式(FS)下进行，分辨率为70000FWHM，最大进样时间为200ms，自动增益控制目标(AGC)为1×106。数据采集使用70～1000m/z的扫描范围。

2.结果：

对102例血清样本，其中包括39例轻度、20例中重度和19例重度急性胰腺炎患者以及24例健康受试者血清进行Ultal3000型超高效液相色谱仪和QExactive高分辨质谱仪(Thermo Scientific,USA)分析后，发现重症急性胰腺炎组相比于轻度或中重度急性胰腺炎组Sphinganine与Serotonin表达差异明显，SAP组Sphinganine含量较MSAP组升高1.416倍；同时SAP组Serotonin含量较MSAP组降低0.314倍。相较于健康人，重症急性胰腺炎患者血清中鞘氨醇表达上调>1.7倍，血清素(5-羟色胺)表达下调<0.19倍；相较于健康人，中重症急性胰腺炎患者血清中鞘氨醇表达上调1.2～1.7倍，血清素(5-羟色胺)表达下调0.19～0.6倍。利用SSPS 19.0统计分析软件通过二元Logistic回归分析建立疾病预测模型，并绘制ROC曲线。

综上所述，本发明提供一种血清极性小分子的急性胰腺炎严重程度检测试剂盒，该预测模型对重症急性胰腺炎的诊断灵敏度83.3％，特异性89.5％，AUC 0.892。本发明通过非靶向代谢组学分析技术，检测血清中是否存在上述表达差异代谢物，将上述表达差异代谢物中的组合作为急性胰腺炎严重程度预测模型，用于临床诊断和预测疾病严重程度，可极大提高重症急性胰腺炎早期诊断特异性和准确性。本发明中血清的采集快速简单，与急性胰腺炎的影像学检测方法如CT、MRI检测相比，对患者无毒副作用，且具有定量检测的效果。本发明检测急性胰腺炎血清极性小分子的表达量变化情况，与目前临床使用的量表检测及影像学诊断相比，人为主观性降低，更为准确，而且具有定量检测的效果。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可

以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种早期预警重症急性胰腺炎的血清极性小分子预测模型，其特征在于，所述预测模型为血清极性小分子的组合物，所述组合物为鞘氨醇和血清素(5-羟色胺)，通过检测血清中鞘氨醇与血清素(5-羟色胺)的含量变化，在患者患病48h内，区分中重症急性胰腺炎和重症急性胰腺炎。

2.根据权利要求1所述的血清极性小分子预测模型，其特征在于，所述检测血清中鞘氨醇与血清素(5-羟色胺)的含量变化为：

相较于健康人，重症急性胰腺炎患者血清中鞘氨醇表达上调>1.7倍，血清素(5-羟色胺)表达下调<0.19倍；

相较于健康人，中重症急性胰腺炎患者血清中鞘氨醇表达上调1.2～1.7倍，血清素(5-羟色胺)表达下调0.19～0.6倍。

3.根据权利要求1所述的血清极性小分子预测模型，其特征在于，检测血清中鞘氨醇与血清素(5-羟色胺)的含量变化的方法为液相色谱-质谱联用法。

4.一种早期预警重症急性胰腺炎的血清极性小分子预测模型的应用，其特征在于，用于48h内区分中重症急性胰腺炎和重症急性胰腺炎。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，应用方法包括：

采集患者血清，采用液质联用代谢组学分析技术，检测血清中鞘氨醇与血清素(5-羟色胺)的含量变化，如果与正常情况下相比，鞘氨醇表达上调>1.7倍，而血清素(5-羟色胺)表达下调<0.19倍，则可早期预警重症急性胰腺炎。

Images