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文章解读|基于代谢组学分析预测结直肠术后胃肠
企业新闻 2021-04-23 09:31
公司和长海医院合作文章:Blood metabolomic profiling predicts postoperative gastrointestinal function of colorectal surgical patients under the guidance of goaldirected fluid therapy发表在aging-us
IF=4.831
中文标题:基于代谢组学分析预测结直肠术后胃肠功能恢复
 
合作内容:结直肠手术患者血浆LC-MS代谢组检测分析
 
合作单位:
第一单位:海军医科大学/第二军医大学长海医院麻醉科
通讯作者:
查燕萍,第二军医大学第一附属医院(长海医院)麻醉科主治医师
邓小明,第二军医大学第一附属医院(长海医院)麻醉学教研室、麻醉科主任,教授,主任医师,博士生导师
研究背景:
术后胃肠道(GI)恢复显著影响结直肠手术患者的围手术期并发症和预后,GI恢复延迟有增加住院时间和造成器官功能障碍的风险。基于术后加速康复(ERAS)计划的目标导向液体治疗(GDFT)在手术期间和术后都将液体给量限制在防止脱水所需的量,可降低高危手术患者术后并发症的发生率。ERAS在促进肠道功能恢复方面取得了进展,然而,对结直肠手术患者术后胃肠道功能的预测和评价研究较少,通常仅以临床结果来评价患者术后胃肠道功能是否恢复良好。因此,有必要在术后即时或术后早期确定能够预测患者术后可能长期胃肠道功能恢复情况的措施,并对术后胃肠道功能恢复较差的患者实施早期干预策略。本研究旨在进一步识别GDFT对结直肠切除术患者术后胃肠道功能的研究,并探讨潜在的生物标记物,通过血浆代谢组学分析预测术后早期患者可能的长期胃肠道功能恢复情况。
研究方法:
研究设计:根据术后排气时间分为强化恢复组和延迟恢复组;
样本收集:所有患者在进入麻醉后护理室(PACU)时和术后24小时均采集血样,分离出血浆待检测;
LC-MS分析: Ultimate 3000LC Q Exactive平台(Thermo, USA);
采用Compound Discoverer software (Thermo)对数据进行feature提取和预处理;
使用SIMCA-P软件进行多变量分析(MVA);
生物标志物鉴定:采用支持向量机(SVM)建立监督学习模型,对延迟恢复组和增强恢复组进行分类;
采用GraphPad Prism 8.0进行统计分析。
 
 
 
 
 
研究结果:
血液样本的代谢组学分析
图1:(A)所有样本的正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)得分图(ESI+)。(B)所有样本的OPLS-DA得分图(ESI-)。QC、A、B、C、D代表每种模式下的样本组,延迟PACU为A,增强PACU为B,延迟24小时为C,增强24小时为D。
多元统计分析中VIP评分大于1.0,单因素分析p值小于0.05的特征为显著代谢产物。
通路分析
筛选出差异代谢物后,进一步分析富集通路(图2)。A-B组中,乙醛酸和二羧酸代谢、维生素B6代谢、丙酮酸代谢为显著富集通路。甘油磷脂代谢通路在C-D组富集最显著,C-D组的磷酸羟丙酮酸主要富集于甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢。
图2. PACU和术后24小时的延迟和增强术后恢复的患者的代谢途径分析
 
延迟和增强术后恢复患者血液样本的支持向量机分析
鉴别术后恢复增强组和术后恢复延迟组的不同血液代谢物,提示部分鉴别出的代谢物可能作为生物标志物,用于预测患者术后恢复情况。在A-B和C-D SVM模型中,均有四种代谢物被计算为重要特征(图3)。无论是在PACU中还是在术后24小时,均可使用油酸、泛素-1、乙酰胆碱和油酸来区分术后恢复增强或延迟的患者。因此,这些代谢物可以作为潜在的生物标志物,根据SVM结果预测患者术后恢复状态。
 
 
 
图3.支持向量机模型的特征重要性排序
 
研究结论
组学分析结果显示,患者在术后24小时PACU的血清代谢产物存在差异。应用支持向量机模型评价GDFT治疗不同患者的疗效。四种代谢物油酰胺、泛素-1、乙酰胆碱和油酸与术后胃肠道功能高度相关,可作为潜在的生物标志物。此外,发现4种途径与术后胃肠道恢复高度相关。其中维生素B6代谢途径可能是促进各种疾病术后恢复的共同途径。研究结果提出了一种基于代谢组学分析预测术后胃肠功能恢复的新方法,并提示了GDFT液体管理下结肠直肠癌手术切除后胃肠功能恢复的潜在机制。
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