【摘要】：目的尋找新的更加有效的方法用于乙肝病毒性肝硬化的早期診斷和病程監(jiān)測成為臨床診療的迫切需求。隨著代謝組學(xué)的發(fā)展,如何利用代謝組學(xué)方法更好地為醫(yī)學(xué)實踐和醫(yī)學(xué)研究服務(wù)成為該領(lǐng)域的研究熱點。本研究利用基于液質(zhì)聯(lián)用的代謝組學(xué)研究平臺對乙肝病毒性肝硬化患者血清代謝輪廓進(jìn)行了分析,對在臨床病例研究中如何利用代謝組學(xué)方法研究疾病發(fā)生發(fā)展的內(nèi)在機(jī)制、尋找可用于監(jiān)測和評估疾病病程的特征代謝物,以及如何利用模式識別方法和機(jī)器學(xué)習(xí)方法建立基于特征代謝物的判別模型進(jìn)行了初步探討。 方法利用高效液相色譜-軌道離子阱質(zhì)譜聯(lián)用平臺分析19份正常人和81份乙肝病毒性肝硬化病人血清標(biāo)本,其中肝硬化Child-Pugh A級37人、B級33人、C級11人。隨機(jī)挑選出各組病例的20%組成檢測組樣本用于對模型的檢測,不參與后期的數(shù)據(jù)分析,余下的樣本作為訓(xùn)練組用于數(shù)據(jù)分析。首先利用主成分分析法(PCA)和正交偏最小二乘分析法(OPLS)對代謝輪廓數(shù)據(jù)的變異性進(jìn)行分析,然后構(gòu)建乙肝病毒性肝硬化不同Child-Pugh分級樣本間血清代謝輪廓的正交偏最小二乘判別分析(OPLS-DA)模型,分別為：區(qū)分A級組和正常對照組、區(qū)分B級組和A級組、區(qū)分C級組和B級組的3個二分類OPLS-DA模型以及由這四組一同構(gòu)建的1個四分類OPLS-DA模型,并利用檢測組樣本對這些模型進(jìn)行檢測；然后利用二分類OPLS-DA模型中的變量投影重要性值(VIP)、VIP圖及系數(shù)圖(coefficient plot)中變量的置信區(qū)間和非參數(shù)檢驗篩選出區(qū)分乙肝病毒性肝硬化不同Child-Pugh分級的特征離子,并對它們進(jìn)行鑒定；最后基于這些特征離子構(gòu)建區(qū)分肝硬化不同Child-Pugh分級間的二分類OPLS-DA模型和二分類支持向量機(jī)(SVM)分類器,分別為區(qū)分A級組和正常對照組、區(qū)分B級組和A級組、區(qū)分C級組和B級組的3個OPLS-DA模型和3個SVM分類器；并利用交叉驗證法對這些模型的預(yù)測能力進(jìn)行評估。 結(jié)果經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn),液質(zhì)聯(lián)用平臺分析檢測性能的“時間”偏移是影響實驗結(jié)果最主要的干擾因素,但由于樣本的隨機(jī)進(jìn)樣,該干擾因素在各樣本組間的影響得以抵消。利用血清代謝輪廓數(shù)據(jù)構(gòu)建的4個OPLS-DA模型經(jīng)7倍交叉驗證均有很好的預(yù)測能力(Q2分別為89.5%,66.4%,90.3%,80.8%),4個模型對檢測組樣本的預(yù)測準(zhǔn)確性均達(dá)到100%。共篩選出157個特征離子,經(jīng)過數(shù)據(jù)庫搜索和結(jié)構(gòu)推導(dǎo),67個得到了鑒別。這67個代謝物分別有氨基酸代謝產(chǎn)物、膽汁酸代謝產(chǎn)物、維生素代謝產(chǎn)物、激素代謝產(chǎn)物和脂類代謝產(chǎn)物,其中磷脂類物質(zhì)比例最高,有26個。而溶血磷脂酰膽堿就古到15個(結(jié)合不同長度和不同飽和度的脂肪酸),且水平隨肝硬化程度的加深呈遞減趨勢。利用這197個特征離r構(gòu)建的3個二分類OPLS-DA模型擁有更好的預(yù)測能力(Q2=90.4%,72.8%,93.4%)；3個二分類支持向量機(jī)(SVM)分類器靈敏度、特異度以及對檢測組樣本的區(qū)分正確率均能達(dá)到100%。 結(jié)論 (1)證實了經(jīng)過合理的實驗設(shè)計和對樣本分析順序進(jìn)行隨機(jī)分配,可以抵消非實驗因素對血清代謝輪廓的影響。 (2)建立了利用OPLS-DA模型尋找區(qū)分不同程度肝硬化的特征代謝物的方法。 (3)經(jīng)過對鑒別出來的代謝物的分析,我們發(fā)現(xiàn)利用基于液質(zhì)聯(lián)用平臺檢測血清中溶血磷脂輪廓的變化可能成為監(jiān)測和評估乙肝病毒性肝硬化進(jìn)程更加有效的手段。 (4)基于本液質(zhì)聯(lián)用平臺的特征離子的OPLS-DA模型和支持向量機(jī)(SVM)分類器可以作為評估乙肝病毒性肝硬化進(jìn)程的新方法。
【圖文】：

通過質(zhì)控濟(jì)液在整個樣韶l分析過程中的表現(xiàn)，可以很好的評估LC一MS系統(tǒng)的穩(wěn)定性[39]，對26個質(zhì)控溶液數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析(PcA)后，得到一個擁有3個主成分的PcA模型(RZx=84.8%，QZ一70.8%)，如圖2，系統(tǒng)通過前10個質(zhì)控樣品逐漸達(dá)到平衡，從此后16個質(zhì)控溶液表現(xiàn)可以看出，系統(tǒng)在樣品分析過程中相對平穩(wěn)，雖然在QC一 p77處出現(xiàn)波動，但由于整個質(zhì)控沒有出現(xiàn)界外值。且根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[3()訓(xùn)〕提出的有關(guān)Lc一Ms平臺重復(fù)性的質(zhì)控合格標(biāo)準(zhǔn):(l)規(guī)定在離子強(qiáng)度均值的土30%范圍內(nèi)的離一r為可靠離子峰;(2)規(guī)定擁有至少70%可靠離子峰的質(zhì)控溶液為合格質(zhì)控溶液;(3)當(dāng)至少60%質(zhì)控溶液合格時，接受本批實驗數(shù)據(jù)合格，本研究16個穿插于樣品分析過程中的質(zhì)控溶液中有11個合格(可靠離子峰比例占70.0%一83.3%)

作為描述知陣(X)，構(gòu)建OPLS模型，得到個刃{J有2個頂測_L成分，o個}交主成分和2個殘差主成分的OPLs模型(RZx二35.4%，RZY=43.2%，QZ一35.5%)，圖3a為該模型載荷圖，該咚!能同時體現(xiàn)X變量和Y變量在構(gòu)建各自主成分時的權(quán)重值，離坐標(biāo)原點越遠(yuǎn)的變{!備擁有的權(quán)重越高，此外X變量和Y變雖的變化方向是一致的，也就是說兩變星離得越近，相關(guān)程度越高。從圖中可以看出進(jìn)樣順序是影響樣本數(shù)據(jù)變量值(離子強(qiáng)度)的最主要因素，_目.與絕大多數(shù)變量值的變化負(fù)相關(guān);其余依次為年齡，肝硬化分級，，是否伴發(fā)肝癌和性別。由于分析模型的不同，無法對這兒種因素的干擾作用進(jìn)行直接比較，但從表2中不難看出研究因素(肝硬化不同 Child一Pugh分級)主導(dǎo)著樣本間的變異(綜合比較模型的三個參數(shù))。為何進(jìn)樣順序、年齡等卜擾因素很大程度上影響著樣本數(shù)據(jù)變量的變異
【學(xué)位授予單位】：天津醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：R575.2;R512.62

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2656672