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目的:
非综合征性腭裂是最常见的一种先天畸形,其病因尚未明确,目前认为是环境、行为、遗传、生活方式等因素综合作用的结果。代谢组学是一门研究代谢过程中代谢物和小分子中间产物的科学,它可以提供该细胞生理的瞬间快照,读取生物体的功能状态。目前对先天性非综合征性唇腭裂的代谢组学研究尚不全面。本研究的目的是运用9.4T核磁共振波谱技术对地塞米松诱导的胎鼠腭裂模型中多器官的代谢物进行检测,为探究腭裂发生机制、发现腭裂产前诊断新方法提供理论依据。
方法:
1.将24只昆明孕鼠随机分为对照组和实验组,每组各12只。在胚胎8.5天,实验组孕鼠按8mg/kg*d的剂量皮下注射地塞米松,对照组注射10ml/kg*d生理盐水。
2.在孕期14.5天收集胎鼠的腭组织,母鼠的肝脏组织和血清,以及羊水和胎盘组织,经匀浆、萃取、冻干、氮气吹干过程,分别提取腭组织、肝脏、血清、羊水和胎盘的水溶性代谢物和腭组织、肝脏、胎盘的脂溶性代谢物。
3.应用9.4T1H-NMR对提取到的水溶性代谢物和脂溶性代谢物进行检测。
4.运用多元统计学方法寻找差异性代谢物,探索腭裂发生过程中的关键代谢通路和多器官之间的代谢物关联性,并初步建立诊断预测模型。
结果:
1.腭组织中共有15种水溶性代谢产物和5种脂溶性代谢物存在统计学差异。其中乳酸、丙氨酸、谷氨酸盐、谷氨酰胺、谷胱甘肽、磷酸胆碱、脯氨酸和肌糖在实验组中的含量相比于对照组升高;亮氨酸、缬氨酸、醋酸盐、N-乙酰糖蛋白、柠檬酸、肌酸、肌酸酐、甘氨酸实验组中的含量相比于对照组降低;实验组中胆固醇、侧链含甲基脂的含量相比于对照组升高,侧链含亚甲基的脂含量相比于对照组降低。
2.胎盘中共有13种水溶性代谢产物和9种脂溶性代谢产物存在统计学差异。其中除脯氨酸和肌糖实验组中的含量相对于对照组升高外,缬氨酸、乳酸、丙氨酸、谷氨酸盐、谷氨酰胺、琥珀酸、肌酸、肌酸酐、胆碱、磷酸胆碱、TMAO、甘氨酸、苯乙尿酸、D-葡萄糖、甜菜碱含量相较于对照组均降低;实验组中胆固醇含量降低,脂质含量整体呈升高趋势,并且这些多为侧链含双键脂。
3.肝脏的水溶性代谢物在两组间无明显差异;实验组中的胆固醇和脂质含量增高,并且主要为侧链含氧原子的脂。
4.血清中共有3种水溶性代谢物存在统计学差异。其中谷氨酰胺含量在实验组中降低,柠檬酸,肌酸和肌酸酐的含量在实验组中升高。
5.羊水中共有9种水溶性代谢物存在统计学差异。实验组中乳酸含量升高,丙氨酸、肌酸、磷酸胆碱、牛磺酸、胆碱、甘氨酸、马尿酸盐、D-葡萄糖含量降低。
6.实验应用血清代谢物的数据建立PCA-class预测模型,结果显示实验组AUC值为1,对照组AUC值为0.77,未能有效区分实验组与对照组样本。应用羊水代谢物的数据建立PCA-class预测模型,实验组和对照组AUC值均为1,能够有效区分两组样本。
结论:
1.谷氨酸代谢、糖代谢和胆碱代谢是地塞米松诱导腭裂的过程中发生改变的重要代谢通路。
2.谷氨酸类物质可能在腭裂发生中其重要作用。
3.胎盘功能异常可能影响正常的氨基酸及糖代谢,间接导致腭裂的发生。
4.胆固醇及脂质含量的改变可能造成质膜的功能和信号转导异常,改变上腭细胞的正常生命活动。
5.基于羊水代谢物在实验组与对照组之间的差异,能建立可靠的诊断预测模型,为腭裂的早期诊断提供了新思路。
非综合征性腭裂是最常见的一种先天畸形,其病因尚未明确,目前认为是环境、行为、遗传、生活方式等因素综合作用的结果。代谢组学是一门研究代谢过程中代谢物和小分子中间产物的科学,它可以提供该细胞生理的瞬间快照,读取生物体的功能状态。目前对先天性非综合征性唇腭裂的代谢组学研究尚不全面。本研究的目的是运用9.4T核磁共振波谱技术对地塞米松诱导的胎鼠腭裂模型中多器官的代谢物进行检测,为探究腭裂发生机制、发现腭裂产前诊断新方法提供理论依据。
方法:
1.将24只昆明孕鼠随机分为对照组和实验组,每组各12只。在胚胎8.5天,实验组孕鼠按8mg/kg*d的剂量皮下注射地塞米松,对照组注射10ml/kg*d生理盐水。
2.在孕期14.5天收集胎鼠的腭组织,母鼠的肝脏组织和血清,以及羊水和胎盘组织,经匀浆、萃取、冻干、氮气吹干过程,分别提取腭组织、肝脏、血清、羊水和胎盘的水溶性代谢物和腭组织、肝脏、胎盘的脂溶性代谢物。
3.应用9.4T1H-NMR对提取到的水溶性代谢物和脂溶性代谢物进行检测。
4.运用多元统计学方法寻找差异性代谢物,探索腭裂发生过程中的关键代谢通路和多器官之间的代谢物关联性,并初步建立诊断预测模型。
结果:
1.腭组织中共有15种水溶性代谢产物和5种脂溶性代谢物存在统计学差异。其中乳酸、丙氨酸、谷氨酸盐、谷氨酰胺、谷胱甘肽、磷酸胆碱、脯氨酸和肌糖在实验组中的含量相比于对照组升高;亮氨酸、缬氨酸、醋酸盐、N-乙酰糖蛋白、柠檬酸、肌酸、肌酸酐、甘氨酸实验组中的含量相比于对照组降低;实验组中胆固醇、侧链含甲基脂的含量相比于对照组升高,侧链含亚甲基的脂含量相比于对照组降低。
2.胎盘中共有13种水溶性代谢产物和9种脂溶性代谢产物存在统计学差异。其中除脯氨酸和肌糖实验组中的含量相对于对照组升高外,缬氨酸、乳酸、丙氨酸、谷氨酸盐、谷氨酰胺、琥珀酸、肌酸、肌酸酐、胆碱、磷酸胆碱、TMAO、甘氨酸、苯乙尿酸、D-葡萄糖、甜菜碱含量相较于对照组均降低;实验组中胆固醇含量降低,脂质含量整体呈升高趋势,并且这些多为侧链含双键脂。
3.肝脏的水溶性代谢物在两组间无明显差异;实验组中的胆固醇和脂质含量增高,并且主要为侧链含氧原子的脂。
4.血清中共有3种水溶性代谢物存在统计学差异。其中谷氨酰胺含量在实验组中降低,柠檬酸,肌酸和肌酸酐的含量在实验组中升高。
5.羊水中共有9种水溶性代谢物存在统计学差异。实验组中乳酸含量升高,丙氨酸、肌酸、磷酸胆碱、牛磺酸、胆碱、甘氨酸、马尿酸盐、D-葡萄糖含量降低。
6.实验应用血清代谢物的数据建立PCA-class预测模型,结果显示实验组AUC值为1,对照组AUC值为0.77,未能有效区分实验组与对照组样本。应用羊水代谢物的数据建立PCA-class预测模型,实验组和对照组AUC值均为1,能够有效区分两组样本。
结论:
1.谷氨酸代谢、糖代谢和胆碱代谢是地塞米松诱导腭裂的过程中发生改变的重要代谢通路。
2.谷氨酸类物质可能在腭裂发生中其重要作用。
3.胎盘功能异常可能影响正常的氨基酸及糖代谢,间接导致腭裂的发生。
4.胆固醇及脂质含量的改变可能造成质膜的功能和信号转导异常,改变上腭细胞的正常生命活动。
5.基于羊水代谢物在实验组与对照组之间的差异,能建立可靠的诊断预测模型,为腭裂的早期诊断提供了新思路。