心血管疾病_代谢组学_空间代谢组学_离子组学_卵白质组学

心血管疾病配景简介

冠状动脉粥样硬化性心脏病是现在全球殒命率最高的慢性重大性疾病，每年的殒命数已经远远凌驾癌症殒命数的总和，从而受到越来越多的关注。心脏在正常的心理状态下消耗的能量主要来自线粒体中氧化磷酸化爆发的三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate, ATP)，其中60%的ATP主要泉源于脂肪酸^[1]。许多的心血管疾�。ê帽裙谧炊鲋嘌不孕脑嗖『托乃サ龋┑幕宕挥捎谌颂迥诓孔陨砬樾蔚淖浜屯獠壳樾蔚挠跋於⒘俗�。之前的心血管疾病研究效果批注，异常显著性升高的低密度脂卵白胆固醇（Low-Density Lipoprotein Cholesterol， LDL-C）是诱发冠状动脉粥样硬化性心脏病爆发的一个主要的危险因子^[2]。

据MaGiCAD机构对心血管类疾病殒命爆发缘故原由长达5年的跟踪研究效果批注，大部分的殒命是由于患者并不知道自己患有冠状动脉粥样硬化性心脏病，从而也没有举行响应的治疗^[3]。因此，关于冠状动脉粥样硬化性心脏病的早期准确诊断和预防主要的挑战照旧缺乏可靠的生物标记物。直到现在为止，诊断冠状动脉粥样硬化性心脏病的“金标准” 是冠状动脉造影术，可是冠状动脉造影术具有侵入损伤性，并伴有许多的致死性副作用，好比假性动脉瘤、脑动脉栓塞、肺血管柱塞以及腹膜后大出血等^[4,5]。因此，探索和发明无创或者微创性的且能够高度准确诊断冠状动脉粥样硬化性心脏病的要领是十分须要的，也是迫在眉睫的。

随着测序手艺和质谱手艺的生长，测序本钱和检测小分子的本钱的一直降低，多组学手艺-基因组学（如遗传多态性），宏基因组学（如细菌、真菌、病毒），转录组学（如mRNA、microRNA），卵白质组学（如卵白质），免疫组学（如抗体），代谢组学（如代谢物）-已经在差别的方面上被普遍应用于生物学的研究，这些手艺的生长为系统地研究生物学提供了强有力的平台。心血管类疾病的焦点问题泛起在脂质代谢异常^[6-7]，这使得代谢组学手艺显得越发适合应用于心血管类疾病的研究。代谢组学手艺具有将遗传因素和外在情形因素团结在一起举行剖析整合的优势，从而能够更好的诠释诱发冠状动脉粥样硬化性心脏病爆发和生长的缘故原由。

代谢组学手艺是一种现在相当立异及具有相当大的潜在生长力的手艺，该手艺能够定性和定量任何生物系统或者任何特殊心理状态下的小分子物质（分子质量小于1500道尔顿）。现在举行代谢组学研究主要有两种仪器：核磁共振仪和质谱剖析仪，这两项仪器手艺在已往十年间的生长和大宗应用使得许多关于内源性化合物的测定的科学文章以指数型增添的速率揭晓^[8]。核磁共振仪手艺的优点主要有非破损损伤性检测样本、数据剖析处置惩罚模式成熟以及仪器易于使用和操作。可是从2005年最先，质谱剖析仪的使用量远超了核磁共振仪的使用量（比例靠近2:1），这主要是质谱剖析仪的几大优点决议的：质谱剖析仪相对核磁共振仪具有更高的迅速度，能够获得更广的代谢物谱，还改善和刷新了代谢物的判断和识别能力，并且还能够对代谢物举行种类特异性的剖析^[9]。质谱剖析仪经�；岷蜕灼饰鲆峭沤崞鹄词褂�，例如气相色谱质谱联用仪(GC-MS)，液相色谱质谱联用仪(LC-MS)，这样能够更好的将样品中的物质疏散开，获得越发清晰的质谱谱图。由于生物体内的挥发性代谢物较少，同时气相色谱质谱联用仪的迅速度较低，因此这样使得液相色谱质谱联用仪酿成一个相对更好的选择。

人体中携带的微生物类型多样、数目重大，与机体多个组织、器官组成了动态平衡的共生系统，定植较集中的区域包括皮肤、鼻腔、口腔、消化道及生殖道等，组成人体重大的“微生态系统”。其中，人肠道中有凌驾10¹⁴个细菌，是最重大的微生态系统。自细菌-Escherichia coli 被乐成从肠道中疏散作育至今，已有凌驾605种肠道菌被判断出来，仍有大宗主要的肠道菌因生涯情形特殊难以作育和深入研究，如某些严酷的厌氧菌。第二代测序手艺、第三代测序手艺和生物信息手艺的生长增进了新肠道菌的发明和熟悉^[10,11]，人类肠道约由1000-1500种肠道菌群组成，在具有某些配合特征人群(如地区、饮食习惯等)中，有一些细菌群体是共有的并组成该人群的“焦点微生物组”�；诙圆畋鹑巳撼Φ牢⑸淖槌刹畋鹌饰�，可将人的肠道微生态划分为差别“肠型”，如拟杆菌型(Bacteroides)、普氏菌型(Prevotella)和瘤胃球菌型(Ruminococcus)等^[12]。肠道微生态对人体康健的作用是多维度、动态、重大且普遍的，在肠道与微生物组成的共生生态系统中，肠道为微生物提供辽阔、无氧或低氧、富含营养、恒温的情形，微生物资助宿主提高营养物质的剖析效率、增添有益物质的吸收、合成人体所需的营养物质(如多种维生素)、维护神经系统的稳固性、增进免疫系统的建成等^[13-16]。同时肠道微生物�；こΦ郎掀は赴琳喜⒌骺叵赴脑鲋场⒎纸夂偷蛲�^[17]。而异�；虬嘎业某Φ牢⑸匀颂逵懈好孀饔蒙踔猎鼋承┘膊〉谋�，如心血管疾病^[18,19]。

近几年的研究批注，心血管疾病的爆发是人类的一样平常饮食、肠道菌群、人的自身遗传特征等多方面的配相助用爆发的，食物中的胆碱类物质、甜菜碱类物质和磷脂疏胆碱类物质在人体内经肠道菌群的作用会转化成三甲胺(TMA)，三甲胺在肝脏经单胺氧化酶的作用下会转化成氧化三甲胺(TMAO)，恒久进食左旋肉毒破的模子小鼠证实了TMAO会恶化并增进动脉粥样硬化形成，并且TMAO会增添心血管类疾病以及突发性的倒运的心血警事务(好比心肌梗死，中风甚至殒命)爆发的概率^[18-20]。Wang Z等开发使用治疗靶点为TMA裂解酶的胆碱类似物3,3-二甲基-1-丁醇(DMB)，DMB不抑制微生物的生长，但可抑制微生物天生三甲胺TMA，削弱胆破引起的动脉粥样硬化^[21]。RobertsAB等针对细菌爆发TMA的要害酶CutC/D，开发了两种不影响共生菌的生涯能力，却能使CutC/D永世失活的强效抑制剂:iodomethylcholine (IMC) 和fuoromethylcholine (FMC)，这种抑制剂选择性的在肠道共生菌中积累，可险些完全抑制高胆碱食物造成的TMA和TMAO天生，镌汰血小板群集和血栓形成且未视察到显着毒副作用^[22]。Feng等使用宏基因组学和代谢组学手艺研究了53位CHD患者和43位康健人发明N-乙酰-D-葡萄糖胺-6-磷酸和甘露醇是有肠道微生物加入所成的，其中Clostridium sp.HGF2与N-乙酰-D-葡萄糖胺-6-磷酸和甘露醇体现出显著的正相关作用，Clostridium sp.HGF2，Streptococcus 5p.M334和Streptococcus Sp.M143同甘露醇也显著相关^[23]。Lin等发明高血脂条件下肠道微生态异�；嵋鹧苤芪е咀橹疊2细胞的招募和异位激活及循环免疫球卵白增多，增进动脉粥样硬化生长^[24]。Nemet I 等通过人体代谢组剖析以及小鼠和体外实验，发明了一种新的心血管疾病相关的肠道菌群代谢衍生物—苯乙酷谷氨酷胺(PAGIn)，PAGn作用于G卵白偶联受体，包括α2A、α2B和β2-肾上腺素能受体(ADR)，来引起下游细胞反应，增强血小板活化和血栓形成潜力，用抑制ADR的β受体阻断药，能镌汰PAGIn诱导的高血栓形成危害^[25]。这些发明有望造福心血管疾病患者和高危群体。

通过团结基因组学、宏基因组学、转录组学、代谢组学、卵白质组学和免疫组学等，多条理、多偏向团结准确的临床信息对心血管疾病举行系统性的跨组学研究，将差别平台的信息剖析手艺、分子实验手艺以及动物实验模子手艺举行有机的团结，进一步挖掘、发明和验证影响冠状动脉粥样硬化性心脏病发病的潜在作用机制，这将不但能够加速、加深我们对冠状动脉粥样硬化性心脏病等心血管类疾病的相识，并且最终将更好地有助于我们对心血管类疾病举行实时、高效、相宜的预防、诊断和治疗。

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