主動脈夾層的代謝組學(xué)研究及半胱氨酸對夾層發(fā)生的影響.pdf

1、目的：主動脈夾層(aortic dissection，AD)是一類發(fā)病兇險、致死率高的心血管疾病，其發(fā)病機制迄今尚未完全明確，為了更好地做到早期預(yù)防和治療，迫切需要對疾病有更深入的研究和認(rèn)識。代謝組學(xué)是運用高通量檢測分析技術(shù)，篩選機體組織或器官在疾病基因和環(huán)境因素（飲食、生活習(xí)慣、腸道菌群代謝等）作用下的總體代謝改變，它包含了許多無法單純從基因水平獲取或解釋的疾病信息，這些變化了的代謝物可能與疾病的發(fā)生機制、危險因素、標(biāo)志物或治療效果等

2、相關(guān)，已被應(yīng)用于多種心血管疾病的研究。本課題擬通過應(yīng)用代謝組學(xué)的方法，對主動脈夾層的代謝特點進行系統(tǒng)性研究，篩選代謝靶標(biāo)并進一步探索和驗證，從代謝的角度尋找與主動脈夾層相關(guān)的發(fā)病機制或標(biāo)志物，進而有望更好地預(yù)防、診斷和治療主動脈夾層。
　　方法：通過新收集主動脈夾層、主動脈瘤（aortic aneurysm，AA）和正常志愿者臨床血清標(biāo)本，并應(yīng)用氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用(Gas chromatography-time offli

3、ght-mass spectrometer，GC/TOF-MS)的方法對血清進行代謝物檢測，原始數(shù)據(jù)處理和分析后獲取主動脈夾層患者血清差異代謝譜并代謝特征，并篩選確定了半胱氨酸(L-cysteine，Cys)為代謝靶標(biāo)并進一步驗證其在主動脈夾層發(fā)生中的作用。首先，對夾層主動脈和正常主動脈組織中Cys主要代謝酶即胱硫醚吖-裂解酶（cystathionine-γ-lyase，CSE）表達(dá)量進行蛋白電泳檢測，以評估組織水平的Cys代謝情況;其

4、次，應(yīng)用皮下植入血管緊張素Ⅱ(angiotensinⅡ，AngⅡ)微泵的小鼠主動脈夾層模型，通過飲食和泵入藥物干預(yù)，分為設(shè)立陰性對照組、普通造模組和高Cys組，研究Cys對血管重構(gòu)和夾層發(fā)生率的影響;最后，通過外源性添加Cys或炔丙基甘氨酸（DL-propargylglycine，PAG，CSE抑制劑）分別上調(diào)和下調(diào)Cys含量以模擬不同的半胱氨酸代謝狀態(tài)，并驗證其對人主動脈平滑肌細(xì)胞(human aortic smoothmuscle

5、cell，HASMC)增殖、凋亡以及細(xì)胞內(nèi)活性氧(reactive oxygen species，ROS)含量的影響，探索Cys影響主動脈夾層發(fā)生的分子機制。
　　結(jié)果：臨床血清代謝組學(xué)檢測分析結(jié)果顯示主動脈夾層與主動脈瘤、正常者之間分別各有7種主要差異代謝物。其中，蘇氨酸、蛋氨酸和Cys同時存在于主動脈夾層和其它組的差異中，另外谷氨酰胺、瓜氨酸及乳酸等也較正常組顯著變化。這些代謝物包含于同型半胱氨酸代謝、抗氧化應(yīng)激損傷、尿素循環(huán)

6、及能量代謝等方面，其血清水平的差異提示夾層中代謝異常。對代謝靶標(biāo)Cys的驗證中，主動脈夾層患者的主動脈標(biāo)本中CSE表達(dá)量較正常人顯著減少(P＜0.001)，提示組織水平Cys的代謝異常，且與血清學(xué)結(jié)果相一致。動物實驗結(jié)果顯示高Cys組小鼠主動脈夾層發(fā)生率較普通造模組顯著降低(1/19vs7/19，P=0.042)，且能明顯減輕血管緊張素Ⅱ引起的血管重構(gòu)(P＜0.001)，表明Cys在夾層發(fā)生中的保護性作用。HASMC的細(xì)胞實驗中Cys能

7、顯著抑制細(xì)胞增殖，而PAG下調(diào)Cys則可促進增殖。此外，Cys能明顯減少細(xì)胞內(nèi)ROS產(chǎn)量并減少細(xì)胞在氧化應(yīng)激損傷條件下的凋亡水平，這些效應(yīng)同樣可以被PAG逆轉(zhuǎn)。結(jié)論我們首次應(yīng)用代謝組學(xué)的方法研究主動脈夾層的代謝改變，并獲得了夾層患者血清代謝物差異譜及其代謝特征，提示主動脈夾層患者可能存在同型半胱氨酸代謝障礙、抗氧化應(yīng)激損傷能力減弱、尿素循環(huán)及能量代謝等方面異常，為后續(xù)從代謝的角度進一步研究主動脈夾層的發(fā)生機制等提供了新的靶標(biāo)和方向。在對

8、代謝靶標(biāo)Cys的驗證過程中，首先證實了夾層主動脈組織中Cys含量的一致性減少，再次提示主動脈夾層患者存在Cys代謝異常。動物實驗和細(xì)胞實驗結(jié)果表明了Cys代謝的可干預(yù)性，并且提示Cys為主動脈夾層發(fā)生的保護性因素，它可以抑制主動脈平滑肌細(xì)胞的增殖，減少氧化應(yīng)激條件下的細(xì)胞內(nèi)ROS產(chǎn)量及其凋亡，減輕了主動脈血管重構(gòu)程度，維持了血管結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和完整，因而可以減少主動脈夾層的發(fā)生。Cys在主動脈夾層中的代謝紊亂提示我們有可能通過體外監(jiān)測Cys