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目的:比较膝骨关节炎(OA)患者与正常对照者之间尿液中代谢产物的差异,识别OA患者的尿液代谢产物谱,探寻OA的生物标记物,进一步探讨OA的发病机理,为OA的临床诊断及疗效评价提供新思路和新方法;同时比较OA不同证型间生化代谢表达的差异,为中医“证”的本质研究提供客观依据。
方法:收集85例受试者的尿液样品(其中OA患者组42例,正常对照组43例),在完成氯甲酸乙酯(ECF)衍生化处理后,利用气相色谱一质谱(GC-MS)联用技术对两组样品进行检测,随后采用主成分分析(PCA)、偏最小二乘法判别分析(PLSDA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLSDA)等多变量数据分析方法对数据进行分析处理,依据OA患者与正常对照者之间代谢产物谱的差异对两组样本进行区分识别,同时检索质谱数据库,识别OA的生物标记物;以同样方法对OA两个不同证型组的尿液样品进行检测分析,比较两组之间代谢表型的差异。
结果:OA患者组与正常对照组尿液中代谢产物的色谱图存在着明显的差异。在对OA肝肾不足,筋脉瘀滞证型组和正常对照组进行比较时,利用主成分分析所作的二维主成分积分图能够将两组样本进行较好的区分,各自存在着明显的聚类趋势,应用PLSDA和OPLSDA的方法建模可以达到更明显的区分效果,通过计算,衡量建模效果的两个参数值为:R<2>Y=0.986,Q<2>Y=0.679 (PLSDA);R<2>Y=0.871,Q<2>Y=0.498(OPLSDA),提示所建模型具有良好的判别和预测能力。利用上述方法,同样可以将OA脾肾两虚,湿注骨节证型组与正常对照组以及OA两个不同证型组进行良好的区分,所建模型效果良好,其参数值分别为R<2>Y=0.872,Q<2>Y=0.537(PL,SDA);R<2>Y=0.872,Q<2>Y=0.576(OPLSDA)和R<2>Y=0.863,Q<2>Y=0.705(PLSDA);R<2>Y=0.782,Q<2>Y=0.637(OPLSDA)。利用质谱数据库对存在表达差异的色谱峰进行检索,发现了若干个与OA及其中医证型相关的生物标记物。
结论:本项研究表明利用色谱-质谱联用仪对膝骨关节炎患者尿液中代谢产物进行检测分析的技术方法成熟稳定;尿液代谢产物谱可以作为OA的一种新型的诊段性生物标记物(群),为OA的临床诊断和疗效评估提供新的工具和方法,值得进一步研究;中医“证”的本质具有特定的生化物质基础,代谢组学的方法可以为中医“证”本质研究提供全新的技术和手段;在膝骨关节炎的疾病过程中,机体的代谢模式发生了明显的改变,提示OA是一个多因素、分子网络调节的疾病,从局部及全身生化代谢的角度进行研究可以进一步加深对本病病理机制的认识。