冠心病患者PCI前后代謝產(chǎn)物的變化

崔松，李克峰，柳景華，宋現(xiàn)濤，呂樹錚

? 論著 ?

冠心病患者PCI前后代謝產(chǎn)物的變化

崔松1，李克峰2,3，柳景華1，宋現(xiàn)濤1，呂樹錚1

目的 分析冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟?。ü谛牟。┗颊呓?jīng)冠狀動(dòng)脈介入治療（PCI）前后代謝產(chǎn)物的變化。方法 納入2013年1月～11月于北京安貞醫(yī)院診治的冠心病患者400例，其中男性208例，女性192例，年齡（61.1±10.1）歲。所有患者均行PCI，術(shù)前及術(shù)后1個(gè)月抽血，采用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜和分析軟件分析代謝產(chǎn)物的變化。結(jié)果 與PCI前比較，PCI后冠心病患者瓜氨酸、皮質(zhì)酮、鈷胺素、D-核糖-5-磷酸、蘋果酸、血清素、羥基膽固醇、磷脂、心磷脂、膽固醇、前列腺素F、3-羥基戊基肉堿、1,25-二羥基D改變明顯，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。與PCI前比較，PCI后冠心病患者類固醇激素、類固醇、甘油磷脂、亞油酸明顯變化，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。結(jié)論 冠心病患者PCI前后機(jī)體代謝發(fā)生改變，代謝產(chǎn)物和相應(yīng)的代謝通路明顯變化，為介入術(shù)后治療提供新思路。

冠心??；代謝組學(xué)；經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療；代謝產(chǎn)物

冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟?。ü谛牟。┦菍?dǎo)致人類死亡的最主要疾病之一[1]，經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療（PCI）已在冠心病的治療中廣泛應(yīng)用，但支架內(nèi)再狹窄（ISR）制約了PCI的發(fā)展。藥物洗脫支架（DES）與金屬裸支架相比，明顯降低了PCI術(shù)后ISR發(fā)生率[1,2]，但DES在降低ISR的同時(shí)也延緩了血管內(nèi)皮化的修復(fù)，增加了ISR的風(fēng)險(xiǎn)。代謝組學(xué)是繼基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)之后系統(tǒng)生物學(xué)的又一重要分支，應(yīng)用高通量檢測、多元數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，分析生物體在特定病理生理狀態(tài)下小分子量代謝產(chǎn)物，反映生物體在某些基因修飾或外界環(huán)境刺激下的動(dòng)態(tài)代謝應(yīng)答過程[2,3]，能對(duì)生物體當(dāng)前生理和病理生理過程相關(guān)的代謝狀態(tài)進(jìn)行積分描繪[4]。本研究檢測了冠心病患者支架置入前后代謝產(chǎn)物的變化，為術(shù)后的治療提供幫助。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 納入2013年1月～11月于北京安貞醫(yī)院診治的冠心病患者400例，其中男性208例，女性192例，年齡（61.1±10.1）歲。所有患者均符合冠心病的診斷并行PCI。支架內(nèi)再狹窄標(biāo)準(zhǔn)：冠狀動(dòng)脈造影（CAG）檢查示，支架近、遠(yuǎn)端邊緣5 cm以內(nèi)或支架內(nèi)直徑狹窄率＞50%[5]。排除有炎癥反應(yīng)（C反應(yīng)蛋白＞1.0 mg/dl）、合并腎臟疾?。ㄑ寮◆?.0 mg/dl或正在進(jìn)行血液透析）、過去5年內(nèi)有癌癥、行冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)（CABG）、碘過敏和嚴(yán)重肝功能不全的患者。

1.2 方法 運(yùn)用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）對(duì)代謝產(chǎn)物進(jìn)行測定，具體步驟：①代謝產(chǎn)物特征母離子、碎片離子的優(yōu)化：將標(biāo)準(zhǔn)品溶解在甲醇或去離子水中，配成0.1～1 μM的標(biāo)準(zhǔn)品溶液，運(yùn)用三重四極桿質(zhì)譜，確定代謝產(chǎn)物的母離子、碎片離子和質(zhì)譜條件，包括解離電壓、轟擊電壓、碰撞口出口電壓和在色譜柱上的保留時(shí)間；②樣品中代謝產(chǎn)物的提?。簩悠放c大腸桿菌-酵母菌13C穩(wěn)定同位素內(nèi)標(biāo)物按體積比10：1混勻，混勻物與提取溶劑按體積1：4渦旋混勻，所述提取試劑為甲醇：乙腈：水體積比4：4：2混合物，冰上靜置10 min，高速低溫離心后取上清得進(jìn)樣液；③LC色譜分離：采用氨基柱，通過親水作用色譜，對(duì)樣品中的代謝產(chǎn)物進(jìn)行分離；④MS/MS檢測方法建立：將優(yōu)化好的代謝產(chǎn)物的特征母離子、碎片離子，碰撞口入口電壓、轟擊電壓、碰撞口出口電壓，保留時(shí)間信息輸入到Analyst軟件中，將質(zhì)譜正負(fù)離子極性轉(zhuǎn)換時(shí)間設(shè)定為50 ms，通過多反應(yīng)檢測模式對(duì)代謝產(chǎn)物進(jìn)行正負(fù)離子轉(zhuǎn)換同時(shí)掃描，獲得相應(yīng)的色譜圖；⑤數(shù)據(jù)處理分析：通過Multiquant分析軟件對(duì)MS/MS掃描所得色譜峰進(jìn)行面積積分，通過添加的內(nèi)標(biāo)化合物的峰面積，對(duì)各個(gè)樣品進(jìn)行歸一化，利用偏最小二乘法對(duì)各樣品中的差異進(jìn)行分型，通過VIP分析找出各組間有顯著性差異的化合物，進(jìn)行代謝通路分析。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 數(shù)據(jù)采用Graphpad prism 7.0軟件處理，計(jì)量資料以（±s）表示，組內(nèi)數(shù)據(jù)比較用配對(duì)t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料以例數(shù)/百分比表示，組內(nèi)比較采用χ2檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 冠心病患者PCI前后一般資料比較 患者PCI前后體質(zhì)指數(shù)、血脂、高敏C反應(yīng)蛋白、左室射血分?jǐn)?shù)等方面比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05）（表1）。

2.2 冠心病患者PCI前后代謝產(chǎn)物的變化 與PCI術(shù)前比較，PCI術(shù)后冠心病患者瓜氨酸、皮質(zhì)酮、鈷胺素、D-核糖-5-磷酸、蘋果酸、血清素、羥基膽固醇、磷脂、心磷脂、膽固醇、前列腺素F、3-羥基戊基肉堿、1,25-二羥基D改變明顯，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）（圖1）。

表1 患者支架置入前后一般資料比較（n=400）

2.3 冠心病患者PCI前后代謝通路的變化 與PCI術(shù)前比較，PCI術(shù)后冠心病患者類固醇激素、類固醇、甘油磷脂、亞油酸明顯變化，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05），提示相應(yīng)的合成和代謝通路發(fā)生了變化（圖2）。

圖1 冠心病患者PCI前后代謝產(chǎn)物的變化（n=400）

圖2 冠心病患者PCI前后代謝通路的變化（n=400）

3 討論

瓜氨酸是一種α氨基酸，精氨酸首先被氧化為N-羥基-精氨酸，再氧化成瓜氨酸并釋出一氧化氮，血液中一氧化氮增加，血管舒張。皮質(zhì)酮是一種皮質(zhì)激素類二十一碳甾體激素，由腎上腺的皮質(zhì)產(chǎn)生出來，參與能量轉(zhuǎn)換、免疫反應(yīng)和應(yīng)激反應(yīng)的調(diào)節(jié)。維生素B12的主要來源是動(dòng)物性食物，若體內(nèi)維生素B12缺乏，甲硫氨酸的合成受阻，堆積過多的同型半胱氨酸會(huì)導(dǎo)致同型半胱氨酸尿癥的出現(xiàn)，四氫葉酸的再生受到很大影響。而四氫葉酸是轉(zhuǎn)運(yùn)甲基的工具，嘌呤和嘧啶的合成都需要其提供甲基。維生素B12是一個(gè)共底物參與甲基化和合成核酸和神經(jīng)遞質(zhì)，如血清素，多巴胺和去甲腎上腺素的各種細(xì)胞反應(yīng)[6,7]。D-核糖是核糖核酸的重要組成物質(zhì)，D-核糖形成5-磷酸核糖這一途徑彌補(bǔ)了心肌細(xì)胞ATP補(bǔ)充緩慢的缺陷，有利于改善心肌缺血。蘋果酸以三種形式存在，即D-蘋果酸、L-蘋果酸和其混合物DL-蘋果酸。L-蘋果酸為機(jī)體三羧酸循環(huán)的重要中間產(chǎn)物，機(jī)體內(nèi)只有L-蘋果酸脫氫酶，L-蘋果酸對(duì)人體血管內(nèi)皮細(xì)胞有保護(hù)作用，對(duì)損傷內(nèi)皮細(xì)胞效應(yīng)具有抵抗作用。

血清素是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。在外周組織，血清素有助于血管及平滑肌收縮，支架置入對(duì)血管壁是一種長期刺激，血清素的增高可能是機(jī)體對(duì)血管刺激的一種反應(yīng)。膽固醇過高可導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈粥樣硬化[8-10]。膽固醇除作為細(xì)胞膜及血漿脂蛋白的重要組分外，還是許多重要類固醇如膽汁酸、腎上腺皮質(zhì)激素、雌激素、雄激素、維生素D3等的前體。1,25-二羥基D是維生素D的活性形式。心磷脂由甘油的C1和C3與磷脂酸結(jié)合而成，磷脂是細(xì)胞膜和各種細(xì)胞器（線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞核、高爾基器、葉綠體等）膜的重要組分。生物膜的許多特性，如膜內(nèi)外物質(zhì)的交換、信息傳遞、神經(jīng)脈沖的傳導(dǎo)等都與磷脂有關(guān)。臨床普遍認(rèn)為，溶血卵磷脂參與動(dòng)脈粥樣硬化疾病進(jìn)展，支架置入后磷脂的變化與再狹窄有關(guān)，值得進(jìn)一步研究。

[1] Lozano R,Naghavi M,Foreman K,et al. Global and regional mortality from 235 causes of death for 20 age groups in 1990 and 2010: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2010[J]. Lancet,2012,380(9859):2095-128.

[2] Gerstl MP,Ruckerbauer DE,Mattanovich D,et al. Metabolomics integrated elementary flux mode analysis in large metabolic networks[J]. Sci Rep,2015,5:8930.

[3] T?pfer N,Kleessen S,Nikoloski Z. Integration of metabolomics data into metabolic networks[J]. Front Plant Sci,2015,6:49.

[4] Psychogios N,Hau DD,Peng J,et al. The Human Serum Metabolome[J]. Plos One,2011,6(2):e16957.

[5] Teirstein PS,Massullo V,Jani S,et al. Catheter-based radiotherapy to inhibit restenosis after coronary stenting[J]. N Engl J Med,1997,336 (24):1697-703.

[6] Almeida OP,Ford AH,Hirani V,et al. B vitamins to enhance treatment response to antidepressants in middle-aged and older adults: results from the B-VITAGE randomised, double-blind, placebo-controlled trial[J]. Br J Psychiatry,2014,205(6):450-7.

[7] Biemans E,Hart HE,Rutten GE. Cobalamin status and its relation with depression, cognition and neuropathy in patients with type 2 diabetes mellitus using metformin[J]. Acta Diabetol,2015,52(2):383-93.

[8] 任潔,白娜,張亮清,等. 冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病高危患者膽固醇合成吸收水平的相關(guān)性及其對(duì)他汀類藥物的反應(yīng)性[J]. 中國醫(yī)藥,2016,11(2):150-4.

[9] 王曉艷,王留義,何姍姍,等. 冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病患者高密度脂蛋白膽固醇水平及冠狀動(dòng)脈病變程度與血管內(nèi)皮功能的相關(guān)性研究[J]. 中國醫(yī)藥,2017,12(2):182-6.

[10] 張艷艷,賀建勛,趙松,等. 男性冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病患者吸煙與血清直接膽紅素水平相關(guān)性分析[J]. 中國醫(yī)藥,2016,11(12):1766-9.

本文編輯：姚雪莉

Changes of metabolites before and after percutaneous coronary intervention in patients with coronaryheart disease

CUI Song*, LI Ke-feng, LIU Jing-hua, SONG Xian-tao, LV Shu-zheng.*Department of Cardiology, Beijing Anzhen Hospital, Capital University of Medical Sciences, Beijing 100029, China. Corresponding author: LIU Jing-hua, E-mail: liujinghua@vip.sina.com

Objective To analysis the changes of metabolites before and after percutaneous coronary intervention (PCI) in patients with coronary heart disease (CHD). Methods CHD patients (n=400, male 208, female 192 and average age=61.1±10.1) were chosen from Beijing Anzhen Hospital from Jan. 2013 to Nov. 2013. All patients were

PCI, and blood samples were collected before and after PCI. The changes of metabolites were analyzed by using liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Results The changes of citrulline, corticosterone, cobalamin, D-ribose-5-phosphate, malic acid, serotonin, hydroxyl cholesterol, phospholipids, cardiolipin, cholesterol, prostaglandin F, 3-hydroxyamyl-carnitine and 1,25-dihydroxy D were more significant after PCI compared with those before PCI (all P＜0.05). The changes of steroid hormone, steroid, glycerophospholipid and linoleic acid were significant after PCI compared with those before PCI (all P＜0.05). Conclusion The body metabolism, metabolites and relevant metabolic pathways will change before and after PCI, which can provide a new thinking for post-PCI treatment.

Coronary heart disease; Metabolomics; Percutaneous coronary intervention; Metabolites

R541.4

A

1674-4055(2017)05-0553-03

國家自然科學(xué)基金(1628008);天津自然科學(xué)基金(16JCQNJC14400);北京市科委生物醫(yī)藥與生命科學(xué)創(chuàng)新培育研究;首都臨床特色應(yīng)用研究與成果推廣課題(Z161100000516139)

1100029 北京,首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院心內(nèi)科;2美國加州大學(xué)圣地亞哥分校藥學(xué)院代謝組學(xué)實(shí)驗(yàn)室;3美國加州大學(xué)藥學(xué)院-江蘇邁特博聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室

柳景華,E-mail:liujinghua@vip.sina.com

10.3969/j.issn.1674-4055.2017.05.10