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血浆代谢组学在H1N1流感肺炎诊断中的应用

血浆代谢组学在H1N1流感肺炎诊断中的应用 布鲁克磁共振
2020-05-27
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导读:代谢组学在H1N1流感肺炎诊断和预后中的应用前景。

“代谢组学在H1N1流感肺炎诊断和预后中的应用前景”

流感仍然是造成成年人社区获得性肺炎(CAP)的主要病毒原因(1)(2)。世界卫生组织估测,全球每年约有300万至500万例流感重症病例,约有25万至50万人因此死亡。65岁及以上的患者死于病毒性流感和无并发肺炎流感的可能性尤其高。而在重症监护室(ICU)里,成年人的死亡率可高达30%;住院患者进入ICU后的死亡率可高达45%(3)。

尽早确诊H1N1流感肺炎患者对于早期使用抗病毒药物方面起着至关重要的作用,而治疗的延迟与ICU入院率和死亡率的增加密切相关(4)。

生物标志物可以助力早期的诊断和预后,也可以帮助查明治疗反馈。识别疾病的生物标志物的方法之一就是代谢组学分析。

早期诊断和预后


代谢组学有望成为H1N1肺炎的早期诊断和预后工具。靶向和非靶向代谢组学方法,如质子核磁共振(1H-NMR),气相色谱-质谱联合(GC-MS)以及液相色谱和质谱联合(LC-MS)支持识别人类体液中4000多种代谢物(5)。

加拿大研究人员利用布鲁克的1H-NMR和GC-MS 技术,将代谢组学分析应用到对H1N1肺炎患者的诊断当中,并以细菌性肺炎患者和通风ICU作为对照组。其研究发现,H1N1肺炎在发病早期可以产生与细菌培养阳性肺炎和通风ICU对照组完全不同的血浆代谢图谱(6)。

H1N1 代谢组学分析图谱


正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)模型显示,H1N1患者的代谢图谱与细菌培养阳性的肺炎患者(图1a和b)和ICU对照组(图2a和b)的代谢图谱明显不同。
此外,该研究团队还使用完善后的OPLS-DA 对代谢组学分析数据进行建模。核磁共振数据中(见图3),27种不同的代谢物被用作潜在的变量以区分非存活者和存活者,这表明在血浆代谢物层面上,两组样本呈现了非常明显的分离。图3显示了基于63个特征的存活者和非存活者样本被完全分离。

卓越的成果


总体来说,H1N1感染与细菌感染以及通风ICU对照组相比,有着明显的代谢特征。代谢组学分析还显示,由H1N1感染引起或影响的病理生理途径对导致死亡的代谢反馈的影响远大于其他观察因素,比如临床人口统计和严重的并存疾病。

因此,代谢组学研究有望成为H1N1诊断和预后的手段。将代谢组学研究作为早期抗病毒治疗和其他支持性治疗的预测工具,可以为患者带来更好的治疗效果。




参考文献:
  1. Ruuskanen O, Lahti E, Jennings LC, Murdoch DR. Viral pneumonia. Lancet. 2011;377(9773):1264-75

  2. Freed DH, Henzler D, White CW, Fowler R, Zarychanski R, Hutchison J, et al. Extracorporeal lung support for patients who had severe respiratory failure secondary to influenza A (H1N1) 2009 infection in Canada. Can J Anaesth. 2010;57(3):240-7.

  3. Sehgal N, Woodhead M. Predicting the unpredictable: is it possible clinically to separate H1N1 from non-H1N1 community-acquired pneumonia? Thorax. 2011;66(3):187-8.

  4. Halasa NB. Update on the 2009 pandemic influenza A H1N1 in children. Curr Opin Pediatr. 2010;22(1):83-7.

  5. Psychogios N, Hau DD, Peng J, Guo AC, Mandal R, Bouatra S, et al. The human serum metabolome. PLoS One. 2011;6(2):e16957.

  6. Banoei et al. Plasma metabolomics for the diagnosis and prognosis of H1N1 influenza pneumonia. Critical Care (2017) 21:97.




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