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基于非靶向代谢组学对缺血性卒中代谢变化及潜在生物标志物的分析研究
1
作者 王云宇 李亚奇 +3 位作者 赵田 韩丽媛 李永安 钱庆增 《中国脑血管病杂志》 北大核心 2025年第3期199-209,共11页
目的通过代谢组学分析,探索缺血性卒中(IS)患者血清代谢物及代谢途径的变化,筛选可靠的IS血清代谢标志物。方法前瞻性连续纳入2022年12月1日至2023年12月31日于苏州市相城人民医院神经内科就诊的IS患者作为IS组,并招募同期的健康体检者... 目的通过代谢组学分析,探索缺血性卒中(IS)患者血清代谢物及代谢途径的变化,筛选可靠的IS血清代谢标志物。方法前瞻性连续纳入2022年12月1日至2023年12月31日于苏州市相城人民医院神经内科就诊的IS患者作为IS组,并招募同期的健康体检者,经年龄、性别1∶1匹配后作为对照组。收集所有参与者入组时的年龄、性别、身高、体质量指数及血压等基线资料。采集所有参与者禁食8 h后的清晨空腹血样本,完成相关血液指标检测,包括血糖、总胆红素、血清肌酐、尿素氮、总胆固醇、三酰甘油、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇。提取两组参与者的血清代谢物,通过超高效液相色谱和串联质谱分离和检测代谢物。将代谢组学分析产生的数据导入Simca-p软件进行分析,通过无监督主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)判断代谢组学数据的分离程度及实验稳定性。通过Simca-p软件计算出所有代谢物的变量投影影响(VIP)值,以代谢物的VIP值、IS组与对照组代谢物非参数检验的P值和倍数变化(FC)筛选差异代谢物,差异代谢物筛选标准为VIP值≥1.0、FC≥2.0或≤0.5、P<0.05。将筛选出的代谢物名称或化学式通过人类代谢组数据库(HMDB;https://hmdb.ca/)和PubChem数据库(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)进行比对,确定代谢物名称及来源,并排除外源性代谢物(药物来源代谢物)。通过代谢组学数据分析和解释的综合网络应用程序MetaboAnalyst 6.0(http://www.metaboanalyst.ca)对差异代谢物行京都基因与基因组百科全书(KEGG)数据比对后行代谢通路富集分析。使用Python构建机器学习模型。采用最小绝对收缩和选择算子(LASSO)回归和随机森林算法筛选能够有效区分IS患者与对照者的差异代谢物。将上述两种算法共同筛选出的差异代谢物纳入极限梯度提升(XGBoost)算法,构建诊断模型。通过受试者工作特征(ROC)曲线进行五折交叉验证,评价模型的诊断效能。采用典型机器学习方法,将人群样本按照30%的验证比例对诊断模型进行内部验证,分为训练集和验证集,评价差异代谢物的诊断稳定性。结果IS组共纳入患者51例,经年龄、性别1∶1匹配后纳入健康对照者51名。(1)两组血清样本共检测出1255种代谢物,其中正离子模式下964种,负离子模式下291种。正、负离子模式下的PCA图显示,IS组与对照组间代谢物存在差异。与对照组相比,IS组在正离子模式下存在260种代谢物表达水平上调和337种代谢物表达水平下调,负离子模式下存在99种代谢物表达水平上调,34种代谢物表达水平下调。(2)在1255种代谢物中筛选出VIP值≥1.0、FC≥2.0或≤0.5且P<0.05的代谢物259种。通过HMDB和PubChem数据库查询并删除药物来源代谢物后,两组在正、负离子模式下共存在差异代谢物220种,其中IS组存在表达水平上调的代谢物119种,表达水平下调的代谢物101种;220种差异代谢物的表达水平在两组间存在明显差异。(3)将IS组与对照组间的差异代谢物在MetaboAnalyst 6.0中完成KEGG数据比对后行代谢通路富集分析,结果显示,正、负离子模式下,共有5条IS相关代谢通路失调,其中表达水平上调的通路为三酰甘油从头生物合成、甘油磷酸穿梭和心磷脂生物合成;表达水平下调的通路为胆汁酸生物合成和甲基组氨酸代谢。(4)LASSO回归分析结果显示,IS组中存在24种显著变化的差异代谢标志物;经随机森林算法筛选出最能够区分IS组与对照组的30种代谢物。通过上述这两种算法的交集,最终获得4种IS代谢标志物,分别为2-((3R)-3-((3R,5S,7S,9S,10S,13R,14S,17R)-3,7-二羟基-10,13-二甲基十六氢-1H-环戊[a]菲-17-基)丁酰胺基)乙烷-1-磺酸(质荷比971.57129)、精氨酸结合胆酸(质荷比587.37921)、紫胶酸A(质荷比576.01093)和NCGC00380235-01_C32H48O9_beta-D-木吡喃苷,3,17-二羟基螺甾-5,25(27)-二烯-1-基(质荷比559.32648)。2-((3R)-3-((3R,5S,7S,9S,10S,13R,14S,17R)-3,7-二羟基-10,13-二甲基十六氢-1H-环戊[a]菲-17-基)丁酰胺基)乙烷-1-磺酸(质荷比971.57129)、精氨酸结合胆酸(质荷比587.37921)、紫胶酸A(质荷比576.01093)表达水平上调,NCGC00380235-01_C32H48O9_beta-D-木吡喃苷,3,17-二羟基螺甾-5,25(27)-二烯-1-基(质荷比559.32648)表达水平下调。经XGBoost算法基于4种代谢标志物联合建立IS诊断模型,其在训练集中的ROC曲线下面积(AUC)为1.000(95%CI:1.000~1.000),在验证集中的AUC为0.988(95%CI:0.963~1.000)。结论IS患者存在明显的代谢紊乱,2-((3R)-3-((3R,5S,7S,9S,10S,13R,14S,17R)-3,7-二羟基-10,13-二甲基十六氢-1H-环戊[a]菲-17-基)丁酰胺基)乙烷-1-磺酸(质荷比971.57129)、精氨酸结合胆酸(质荷比587.37921)、紫胶酸A(质荷比576.01093)和NCGC00380235-01_C32H48O9_beta-D-木吡喃苷,3,17-二羟基螺甾-5,25(27)-二烯-1-基(质荷比559.32648)或为有效识别IS患者的差异代谢标志物。 展开更多
关键词 缺血性卒中 代谢组学 血清 生物标志物 诊断模型
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中草药益生元对小鼠生长性能、抗氧化力和肠道菌群的影响
2
作者 潘君飞 郭睿 +6 位作者 伍茵玥 董元华 王旋 张梦虎 张玥 陈晓熠 杨义力 《现代畜牧科技》 2025年第7期39-43,共5页
试验旨在研究基础日粮中添加中草药益生元对小鼠生长、抗氧化力和肠道菌群的影响。选取32只4周龄BALB/c小鼠,随机分4组。结果显示,添加10 mg/kg中草药益生元的试验组在平均日增重、末重方面表现突出,双歧杆菌属和普拉梭菌属的相对丰度... 试验旨在研究基础日粮中添加中草药益生元对小鼠生长、抗氧化力和肠道菌群的影响。选取32只4周龄BALB/c小鼠,随机分4组。结果显示,添加10 mg/kg中草药益生元的试验组在平均日增重、末重方面表现突出,双歧杆菌属和普拉梭菌属的相对丰度显著增加,同时抗氧化能力也得到显著改善。饲粮中添加10 mg/kg中草药益生元可增强小鼠的生长性能、改善抗氧化力、调控肠道菌群。 展开更多
关键词 草药 益生元 抗氧化 肠道菌群
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个体基因组与先兆子痫的交互作用对孤独症谱系障碍症状严重程度的影响
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作者 王晓萌 吴代 +2 位作者 罗腾飞 范伟女 李津臣 《中南大学学报（医学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1187-1199,共13页
目的:孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder,ASD)是一种复杂的神经发育障碍。既往研究表明,遗传易感性和环境暴露,如母亲妊娠期先兆子痫(preeclampsia,PE),在ASD的病理机制中扮演重要角色。然而,遗传因素和环境因素的相互作用对于AS... 目的:孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder,ASD)是一种复杂的神经发育障碍。既往研究表明,遗传易感性和环境暴露,如母亲妊娠期先兆子痫(preeclampsia,PE),在ASD的病理机制中扮演重要角色。然而,遗传因素和环境因素的相互作用对于ASD表型严重程度的具体影响尚不明确。本研究通过构建基因-环境模型,旨在探讨个体基因组中的新发变异(de novo variants,DNVs)和常见变异与母亲妊娠期PE暴露的交互作用对ASD表型严重程度的影响。方法:从西蒙斯孤独症收集项目(Simons Simplex Collection,SSC)数据库中提取4~18岁的单纯特发性ASD患者的表型数据。根据ASD患者的生物学母亲是否患有PE(即患者是否PE暴露),将研究对象分为PE^(+)组和PE^(-)组;将未携带DNVs的研究对象分为DNV^(−)PE^(+)组和DNV^(−)PE^(−)组,将携带DNVs的研究对象分为DNV^(+)PE^(+)组和DNV^(+)PE^(-)组;将多基因风险评分(polygenic risk score,PRS)低于其中位数的研究对象分为PRS^(low)PE^(+)组和PRS^(low)PE^(−)组,将PRS高于或等于其中位数的研究对象分为PRS^(high)PE^(+)组和PRS^(high)PE^(-)组。ASD的核心表型评估包括适应和认知能力、社交互惠能力、语言和交流能力、刻板行为。适应和认知能力评分包括文兰适应行为量表第2版(Vineland Adaptive Behavior Scales,Second Edition,VABS-II)中自适应行为的综合评分、SSC数据库中评定的言语智商(verbal intelligence quotient,VIQ)、SSC数据库中评定的非言语智商(nonverbal intelligence quotient,NVIQ)。社交互惠能力评分包括孤独症诊断访谈量表-修订版(Autism Diagnostic Interview-Revised,ADI-R)中社会维度(ADI-R social domain,ADI-R SD)评分、孤独症诊断观察表(Autism Diagnostic Observation Schedule,ADOS)中社会情感维度(ADOS social affective domain,ADOS SA)评分、社交反应量表(Social Responsiveness Scale,SRS)的正态性分布评分。语言和交流能力评分包括ADI-R中言语交流维度(ADI-R verbal communication domain,ADI-R VC)评分、ADI-R中非言语交流维度(ADI-R nonverbal communication domain,ADI-R NVC)评分、ADOS中人际交往维度(ADOS communication and social domain,ADOS CS)评分。刻板行为评分包括ADI-R中刻板行为和局限兴趣维度(ADI-R restricted and repetitive behaviors domain,ADI-R RRB)评分、ADOS中刻板行为维度(ADOS repetitive domain,ADOS REP)评分、重复刻板行为量表修订版(Repetitive Behavior Scale-Revised,RBS-R)评分。通过构建线性回归模型,来探讨ASD患者PE暴露及其与个人基因组(包括DNVs和常见变异)的交互作用对其ASD核心表型的影响。进一步使用Metascape网站对与DNVs相关的ASD候选基因进行基因本体论(gene ontology,GO)富集分析,并使用来自BrainSpan数据库中RNA测序(RNA-seq)数据探讨基因的时空表达模式。结果:纳入2439例有DNVs信息记录并已明确是否存在PE暴露的ASD患者,其中PE+组146例和PE−组2293例,2组之间SRS(β=2.01,P=0.08)和ADI-R NVC(β=−0.62,P=0.09)的差异有倾向性。在2439例记录DNVs信息并已明确是否存在PE暴露的研究对象中,DNV−PE−组、DNV−PE+组、DNV+PE−组和DNV+PE+组分别有1454、90、839和56例。单独分析PE暴露的主效应,发现PE暴露在SRS(β=3.71,P=0.01)和RBS-R(β=4.54,P=0.05)方面的影响有统计学意义;分析DNVs与PE的交互作用,发现交互作用在SRS(β=−4.17,P=0.06)方面的影响有倾向性。在2236例获得PRS的研究对象中,PRSlowPE−组、PRSlowPE+组、PRShighPE−组和PRShighPE+组分别有1033、72、1069例和62例。单独分析PE的主效应,发现PE在SRS(β=4.32,P<0.001)和RBS-R(β=5.87,P=0.02)方面的影响有统计学意义;分析PRS与PE的交互作用,发现交互作用在SRS(β=−4.90,P=0.03)和ADI-R NVC(β=−1.43,P=0.04)方面的影响有统计学意义,在NVIQ(β=9.61,P=0.08)和RBS-R(β=−6.20,P=0.08)方面的影响有倾向性。此外,PE暴露的患者所携带的DNVs基因富集于上皮细胞向间充质细胞转变的调节和DNA结合转录因子活性的调节过程。时空表达模式分析表明,这些调节过程富集的基因在出生前的表达水平高于出生后。结论:作为影响ASD发生的环境因素,PE暴露与ASD表型严重程度的增加有关。同时,PE暴露和遗传因素的交互作用对于ASD表型的变化至关重要。在PE暴露的背景下,具有高遗传风险常见变异的ASD患者在社交互惠和语言交流能力方面可能表现出改善。相较而言,DNVs与PE的交互作用虽然也可能有助于改善症状,但效果不如常见变异显著。这种差异性表明,在同样的PE暴露条件下,携带DNVs或具有高遗传风险常见变异的ASD患者可能会表现出不同程度的症状变化。在ASD病理学研究中应考虑遗传和环境因素的共同作用。 展开更多
关键词 基因-环境模型 交互作用 孤独症谱系障碍 表型 先兆子痫 新发变异 常见变异
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全膝关节置换术后远程自助-互助式功能评估系统 被引量：2
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作者 张昊华 陈朗 +5 位作者 宋洋 李程 窦勇 王达成 伍茵玥 陈晓熠 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1192-1197,1234,共7页
目的研发一种基于膝关节协会评分(knee society score,KSS)的远程自助-互助式功能评估系统,并验证其对膝关节置换(total knee arthroplasty,TKA)术后患者的有效性。方法选取10名接受TKA手术患者,利用功能评估系统记录其术前以及术后当天... 目的研发一种基于膝关节协会评分(knee society score,KSS)的远程自助-互助式功能评估系统,并验证其对膝关节置换(total knee arthroplasty,TKA)术后患者的有效性。方法选取10名接受TKA手术患者,利用功能评估系统记录其术前以及术后当天(0 d)、4 d和30 d的功能情况。系统自动计算患者的数据,包括KSS得分、屈曲总范围、屈曲挛缩、伸直迟滞、膝关节对线、疼痛和膝关节稳定性。结果比较医生凭借经验进行人工KSS评分结果与系统评估的KSS评分结果发现,二者评分差异无统计学意义,存在一致性。结论远程自助-互助式功能评估系统所采集的KSS分数与临床医生测评结果一致,该系统为TKA术后患者居家评估和远程术后康复指导提供了一种可靠、便捷的方法。 展开更多
关键词 膝关节置换 膝关节协会评分 自助-互助 远程评估
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四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱分析芬太尼类药物的裂解规律
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作者 杨燕 王永健 +4 位作者 陈树兵 方科益 俞雄飞 陈丹超 李双 《理化检验（化学分册）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期373-379,共7页
采用四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱仪,在分辨率高达70000情况下,直接采集碎裂片段的高精度质荷比(m/z),并通过元素模拟得到各碎片离子的元素组成,进而探究芬太尼类药物的裂解规律。结果表明:芬太尼类药物分子结构中叔胺基团的存在,使... 采用四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱仪,在分辨率高达70000情况下,直接采集碎裂片段的高精度质荷比(m/z),并通过元素模拟得到各碎片离子的元素组成,进而探究芬太尼类药物的裂解规律。结果表明:芬太尼类药物分子结构中叔胺基团的存在,使其极易被质子化,形成分子离子峰[M+H]^(+);裂解过程首先发生在叔胺与哌啶环相连的C-N键上,即哌啶环上的γ-H重排到与叔胺基团相连的羰基氧上,哌啶环上的β-键断裂(麦氏重排),形成一个中性丢失分子,另一端形成带电荷的碎裂片段,在高碰撞能量下,碎裂片段进一步发生裂解。按照化学结构将37种芬太尼类药物及其裂解途径划分为3类:(1)结构中含有N-苯基丙酰胺基团(149 Da),均可形成以149 Da为中性丢失的特征碎片离子m/z[M+H-149 Da]^(+);(2)N-苯基丙酰胺基团被其他任意非氢原子取代,而与之相连的哌啶环-苯乙基结构保持不变,中性丢失后则可产生特征碎片离子m/z 188.1433(C_(13)H_(18)N^(+)),随后哌啶环与苯乙基进一步发生N-C键断裂,形成特征碎片离子m/z 105.0702(C_(8)H_(9)^(+))和m/z 84.0814(C_(5)H_(10)N^(+));(3)不含完整母核结构的芬太尼类药物,多由修饰后的N-苯基酰胺与哌啶环构成,不能通过上述特征碎片离子进行定性,但均能通过高碰撞能量下吡啶环及其裂解产物m/z 84.0814(C_(5)H_(10)N^(+))和m/z 54.0724(C_(3)H_(4)N^(+))进行快速鉴定。 展开更多
关键词 芬太尼类药物 四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱 裂解规律
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