文献解读：血浆代谢组学可用于H1N1流感肺炎的诊断和预后

在之前一篇与HCV感染相关的文章中（点击查看文章），我们和大家分享了一种基于代谢组学的研究方法，可用于创建特定疾病的代谢组学指纹图谱，表征个体的生理病理状态。结合当下疫情防治的进展，我们继续对这样一种新型的研究方法展开进一步探讨，了解其在流感性肺炎诊断和预后方面的作用。

甲型流感病毒（H1N1）肺炎是一种可威胁生命的传染性疾病，尤其是对于老年人和合并症患者。通过对H1N1流感肺炎患者进行早期识别和早期治疗，可以在疾病的控制过程中发挥关键性作用。代谢组学分析作为一种可用于鉴定疾病生物标志物的方法，不仅能为研究人员提供了解疾病病理机制的新见解，还可作为增强诊断和预后的工具。

基于上述原因，一组来自加拿大的研究人员，利用非靶向的1H-NMR（质子核磁共振）和GC-MS（气相色谱-质谱）技术，对42例H1N1肺炎患者的血浆样本进行了代谢组学分析，并与年龄、性别相匹配的细菌性CAP（社区获得性肺炎）患者以及ICU通气环境中的未感染受试者进行比较，以便在此基础上建立H1N1的诊断模型。与此同时，针对H1N1患者中的幸存者与非幸存者，利用其血浆代谢组学数据进行对该疾病死亡率的预后分析。


表1：H1N1患者、细菌性CAP患者、ICU通气对照受试者的临床及人口统计学信息。


表2：H1N1患者中非幸存者与幸存者的临床及人口统计学信息。

一方面，利用NMR和GC-MS获取的数据集，结合OPLS-DA（正交偏最小二乘判别分析法），可从ICU对照组样本以及细菌性CAP样本中区分出H1N1血浆样本。血浆中重要代谢物/特征的代谢图谱显示，细菌培养的阳性CAP样本、ICU通气对照样本与H1N1样本在诊断上均存在明显差异，表明H1N1肺炎患者与其他两类人群具有截然不同的特异性代谢特征，可以以此进行H1N1流感肺炎的早期诊断。


图1. OPLS-DA结果显示 H1N1患者的代谢组学特征与细菌性CAP患者之间具有明显区别。a：质子核磁共振数据。b：气相色谱-质谱数据。


图2. OPLS-DA结果显示 H1N1患者的代谢组学特征与ICU对照受试者之间具有明显区别。a：质子核磁共振数据。b：气相色谱-质谱数据。


表3： 具有区分度的、可用于H1N1诊断和预后的OPLS-DA统计数据。


表4. 组间及组内样本对比中可用于诊断和预后的重要代谢物/特征变化。

另一方面，研究人员使用27种不同的代谢物作为潜在变量，可将非幸存者与幸存者数据进行分离，表明这两类H1N1患者在血浆代谢组学水平上具有很好的分离性，有助于对H1N1感染的死亡率进行预后。


图3. OPLS-DA显示H1N1感染的非幸存者和幸存者之间存在区分。a：质子核磁共振数据。b：气相色谱-质谱数据。


表5：基于NMR和GC-MS的代谢物分析结果，鉴定出的涉及H1N1肺炎患者诊断以及死亡率预后的生物学途径。


表6：使用IPA软件对NMR和GC-MS数据集在诊断和死亡率预后研究中进行分析，可以发现相关生物学途径的更多潜在网络。

总结：
该项研究表明血浆代谢组学可以反映H1N1患者的特定情况，极大地应用于H1N1肺炎患者的诊断和死亡预后。因此，可将代谢组学研究作为一种预测工具，利用1H-NMR、GC-MS等代谢组学分析手段及时协助进行抗病毒治疗及其他支持性治疗，以期产生更好的结果。

文章信息：

Journal: Critical Care, 2017, 21(1): 97.

Authors: Banoei MM, Vogel HJ, Weljie AM, et al.

Title: Plasma metabolomics for the diagnosis and prognosis of H1N1 influenza pneumonia

Doi: 10.1186/s13054-017-1672-7

Link: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5397800/

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