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第一部分不同临床亚型ARDS患者的外显子单核苷酸多态性的差异性分析目的:根据严重程度、肺内外源性、是否合并脓毒症和休克将ARDS患者分为不同临床亚型,明确不同临床亚型的ARDS患者其外显子单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)的差异。方法:本研究为单中心、前瞻观察性研究,纳入2016年1月1日至2016年6月30日入住东南大学附属中大医院重症医学科的成人ARDS患者(符合ARDS柏林标准)。患者入组后记录主要诊断、ARDS病因、急性生理与慢性健康II(Acute physiology and chronic health evaluation II,APACHE II)评分、序贯器官衰竭评分(Sequential organ failure assessment,SOFA)、Murray肺损伤评分等临床信息,同时留取外周血标本。根据患者的肺损伤严重程度、肺内外源性、入组时是否合并脓毒症和休克等临床特征,将患者分为不同临床亚型。应用Illumina二代测序平台对外周血进行全外显子组测序,与参考基因组UCSC hg19对比,进行外显子单核苷酸突变/插入缺失(Single nucleotide variants/Insertion-deletion,SNV/In Del)的检测、分类和注释,应用plink软件实施关联分析寻找不同临床亚型的ARDS患者外周血外显子SNP的差异。结果:1.一般情况:研究期间共108例ARDS患者符合入组条件,3例患者因血液标本质量控制不合格而被排除,最终纳入105例ARDS患者,其APACHE II评分为23(17-27)分,SOFA评分为9(6-12)分,肺损伤Murray评分为2.7(2.1-3.3)分。根据患者的肺损伤严重程度,将其分为重度ARDS和轻中度ARDS,重度ARDS患者为52例,轻中度ARDS患者为53例。根据致病因素的肺内外源性,将其分为肺内源性ARDS患者,为91例,肺外源性ARDS患者为14例。根据入组时是否合并脓毒症,将患者分为ARDS合并脓毒症,为89例,不合并脓毒症的ARDS患者为16例。根据入组时是否合并休克将患者分为ARDS合并休克,为66例,ARDS不合并休克的患者为39例。2.ARDS患者外周血外显子SNV/In Del的数量:对ARDS患者外周血的全外显子组测序显示,SNV/In Del的数量为471131个。其中,外显子区域的SNV/In Del数量为120830个。非同义的SNV数量为64452个,移码插入的In Del数量为436个,移码缺失的In Del数量为897个。对ARDS患者外周血外显子的SNV/In Del位点进行分类和注释,GO分析找到与ARDS相关的SNV/In Del位点的52个功能(p<0.01)。KEGG分析显示,与ARDS相关的SNV/In Del位点主要富集在c GMP-PKG signaling pathway、Platelet activation等10条通路(p<0.05)。3.不同严重程度的ARDS患者外周血外显子SNP的差异:根据ARDS肺损伤的不同严重程度,将患者分为重度ARDS和轻中度ARDS。为了对不同肺损伤严重程度的ARDS患者外周血外显子的SNV/In Del位点进行分类和注释,GO分析找到与不同肺损伤严重程度的ARDS相关的SNV/In Del位点的25个功能(p<0.01)。KEGG分析显示,与不同肺损伤严重程度ARDS相关的SNV/In Del位点主要富集在PI3K-Akt signaling pathway、ECM-receptor interaction等4条通路(p<0.05)。4.肺内外源性ARDS患者外周血外显子SNP的差异:根据致病原因将患者分为肺内源性ARDS和肺外源性ARDS。对肺内外源性ARDS患者外周血外显子的SNV/In Del位点进行分类和注释,GO分析找到与肺内外源性ARDS相关的SNV/In Del位点的19个功能(p<0.01)。KEGG分析显示,与肺内外源性ARDS相关的SNV/In Del位点主要富集在ECM-receptor interaction等8条通路(p<0.05)。5.是否合并脓毒症的ARDS患者外周血外显子SNP的差异:根据ARDS患者入组时是否合并脓毒症,将患者分为ARDS合并脓毒症和ARDS不合并脓毒症。对是否合并脓毒症的ARDS患者外周血外显子的SNV/In Del位点进行分类和注释,GO分析找到与脓毒症相关的SNV/In Del位点的24个功能(p<0.01)。KEGG分析显示,与脓毒症相关的SNV/In Del位点主要富集在ECM-receptor interaction、Focal adhesion等3条通路(p<0.05)。6.是否合并休克的ARDS患者外周血外显子SNP的差异:根据ARDS患者入组时是否合并休克,将患者分为ARDS合并休克和ARDS不合并休克。对是否合并休克的ARDS患者外周血外显子的SNV/In Del位点进行分类和注释,GO分析找到与休克相关的SNV/In Del位点的46个功能(p<0.01)。KEGG分析显示,与休克相关的SNV/In Del位点主要富集在c AMP signaling pathway,ECM-receptor interaction等10条通路(p<0.05)。结论:传统临床亚型的ARDS患者,其外显子单核苷酸多态性富集的通路不同,传统临床亚型患者外显子单核苷酸多态性位点难以聚类。第二部分ARDS潜类别临床表型的建立与外显子单核苷酸多态性对临床表型的预测价值目的:通过潜类别分析建模,获得ARDS的不同临床表型,明确其临床特征、预后及外显子单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)的差异。方法:1.本研究首先通过前瞻多中心观察性临床研究,纳入2016年1月1日至2016年6月30日入住11家重症医学科的成人ARDS患者(符合ARDS柏林标准)。患者入组后记录临床资料、24小时内的生命体征和实验室检查结果、治疗及预后。应用潜类别分析建模,将患者分为不同临床表型,评估不同临床表型患者的临床特征和预后是否不同。2.为了明确不同临床表型的ARDS患者外周血外显子SNP的差异,本研究进一步通过单中心、前瞻观察性研究,纳入2016年1月1日至2016年6月30日入住东南大学附属中大医院重症医学科的成人ARDS患者(符合柏林标准)。患者于入组24小时内留取外周血标本,行全外显子组测序,与参考基因组UCSC hg19对比,进行外显子单核苷酸突变/插入缺失(Single nucleotide variants/Insertion-deletion,SNV/In Del)的检测、分类和注释,应用plink软件实施关联分析寻找不同临床表型的ARDS患者外周血外显子SNP的差异。结果:1.一般情况:2016年1月1日至2016年6月30日期间共1453例患者入住参研中心重症医学科,其中437例患者符合入选标准,84例患者符合排除标准被排除,最终纳入ARDS患者353例。住院期间,253例患者存活,100例患者死亡。两组患者的一般情况中以下指标有统计学差异:年龄、急性生理与慢性健康(Acute physiology and chronic health evaluation II,APACHE II)评分、基础是否合并慢性肾脏疾病和肿瘤、ARDS病因是否为肺炎。2.潜类别分析建模并分型:将患者的临床特征作为外显变量进行探索性潜类别分析并建模,比较适配度后找到最佳模型,将ARDS患者分为两个临床表型,即临床表型1和临床表型2。与临床表型2比较,临床表型1表现为高炎症(降钙素原、C反应蛋白等炎症指标显著升高)和低灌注(高去甲肾上腺素剂量、高血乳酸水平和低血碳酸氢根水平)。3.不同临床表型的ARDS患者的治疗和预后:与临床表型2比较,临床表型1的ARDS患者应用有创机械通气比例显著增高;潮气量较低,呼气末正压和平台压水平均显著升高;应用俯卧位通气、肌松药物和体外膜肺氧合的比例较高;住院病死率显著增高。4.不同临床表型的ARDS患者的外显子SNP差异:对不同临床表型的ARDS患者外周血外显子的SNV/In Del位点进行分类和注释,GO分析找到与不同临床表型的ARDS相关的SNV/In Del位点的544个功能(p<0.01)。KEGG分析显示,与不同临床表型的ARDS相关的SNV/In Del位点主要富集在Vascular smooth muscle contraction、Endocytosis、ECM-receptor interaction等16条通路(p<0.05)。主成分分析显示,不同临床表型的ARDS患者外周血外显子的SNV/In Del内部相关性较好,空间分布相对均一,可以聚类。结论:基于潜类别分型得到不同临床表型的ARDS患者预后不同;不同临床表型外显子单核苷酸多态性存在差异,外显子单核苷酸多态性位点可以聚类。第三部分肺损伤突变负荷对ARDS患者临床亚型、临床表型和预后的预测价值目的:评估肺损伤突变负荷(Lung-injury mutation burden,LIMB)对ARDS患者临床亚型、临床表型及预后的预测价值。方法:本研究为单中心、前瞻观察性研究,纳入2016年1月1日至2016年6月30日入住东南大学附属中大医院重症医学科的成人ARDS患者(符合柏林标准)。记录患者的主要诊断、ARDS病因、氧合指数等,同时留取外周血标本。对外周血进行全外显子组测序,与参考基因组UCSC hg19对比,进行单核苷酸突变/插入缺失的检测和分类。应用外显子编码区每兆碱基中发生置换的非同义突变的总数定义LIMB,通过以下公式计算:LIMB=外显子非同义突变数量/(所测序基因的全外显子区域的总长/1000000)。根据患者的肺损伤严重程度、ARDS病因的肺内外源性、入组时是否合并脓毒症和休克等临床特征将患者分为不同临床亚型(详见第一部分),以及潜类别建模将患者分成不同临床表型(详见第二部分),并根据患者住院期间预后将患者分为存活组和死亡组,用受试者工作特征曲线(Receiver operating characteristic curve,ROC)下面积评估LIMB对ARDS患者临床亚型、临床表型和预后的预测价值。结果:1.一般情况:研究期间共108例ARDS患者符合入组条件,3例患者因血液标本质量控制不合格而被排除,最终纳入105例ARDS患者。根据患者的肺损伤严重程度,将其分为重度ARDS和轻中度ARDS,重度ARDS患者为52例,轻中度ARDS患者为53例。根据ARDS病因的肺内外源性,将其分为肺内源性ARDS患者,为91例,肺外源性ARDS患者为14例。根据入组时是否合并脓毒症,将患者分为ARDS合并脓毒症,为89例,不合并脓毒症的ARDS患者为16例。根据入组时是否合并休克将患者分为ARDS合并休克,为66例,不合并休克的ARDS患者为39例。根据潜类别建模将患者分为临床表型1的ARDS患者,为68例,临床表型2的ARDS患者为37例。住院期间最终存活70人,死亡35人。2.LIMB对ARDS患者不同临床亚型和临床表型的预测价值:根据ARDS患者的肺损伤严重程度、ARDS病因的肺内外源性、入组时是否合并脓毒症和休克等临床特征将患者分为不同临床亚型。与轻中度ARDS患者比较,重度ARDS患者的LIMB显著降低,LIMB对不同肺损伤严重程度的ARDS预测的ROC曲线下面积为0.727(p<0.0001)。肺内外源性ARDS患者的LIMB无统计学差异。与不合并脓毒症的ARDS患者比较,合并脓毒症的ARDS患者的LIMB显著降低,LIMB对ARDS是否合并脓毒症预测的ROC曲线下面积为0.6803(p=0.0084)。与不合并休克的ARDS患者比较,合并休克的ARDS患者的LIMB显著降低,LIMB对ARDS是否合并休克预测的ROC曲线下面积为0.6915(p=0.0008)。潜类别建模获得ARDS患者的不同临床表型,即临床表型1和临床表型2。与临床表型2的ARDS患者比较,临床表型1患者的LIMB显著降低,LIMB对ARDS的不同临床表型预测的ROC曲线下面积为0.6459(p=0.0138)。3.常用预测指标对ARDS预后的预测价值:氧合指数、急性生理与慢性健康(Acute physiology and chronic health evaluation II,APACHE II)评分、序贯器官衰竭评分(Sequential organ failure assessment,SOFA)评分、和Murray肺损伤评分为临床判断ARDS病情严重程度的重要指标,能够在一定程度上预测ARDS患者的预后。研究者对ARDS患者入组内24小时的氧合指数、APACHE II评分、SOFA评分和Murray肺损伤评分进行ROC曲线分析,发现其预测预后的曲线下面积分别为0.568(p=0.3124)、0.6763(p=0.0053)、0.6204(p=0.1002)、0.6614(p=0.0581)。4.LIMB对ARDS患者预后的预测价值:ARDS患者的LIMB为1979.96突变/兆碱基。与存活组比较,死亡组患者的LIMB显著降低。LIMB对不同预后的ARDS患者预测的ROC曲线下面积为0.6103(p=0.0807)。联合LIMB和APACHE II评分后评估其对预后的预测价值,发现LIMB联合APACHE II评分对ARDS患者预后的预测价值为0.712(p=0.001)。结论:联合LIMB和APACHE II评分对ARDS预后的评估价值优于单独应用单一指标,LIMB对ARDS的临床亚型和临床表型的预测价值有待进一步研究。