妊娠中期孕妇血浆中的代谢生物标志物可以准确预测SLE患者的不良妊娠结局
系统性红斑狼疮(SLE)患者的风险增加,不良妊娠结局(APO)。 准确预测APO识别至关重要,法律顾问和管理这些高风险患者。 我们进行了这个研究来识别小说在mid-trimester孕产妇等离子体生物标志物识别系统性红斑狼疮患者怀孕7月的风险增加。 等离子体的研究人群包括孕妇在mid-trimester和用于代谢签名:(1)系统性红斑狼疮和正常妊娠结局(组1,n = 21); (2)系统性红斑狼疮和APO(组2 n = 12); 和(3)健康怀孕控制(3组,n = 10)。 Mid-trimester孕产妇等离子体的综合资料分析了初级代谢物和磷脂使用气相色谱飞行时间质谱(GC-TOF MS)和液相色谱Orbitrap质谱(LC-Orbitrap MS)。 性能比较和验证,血浆样品分析sFlt-1 / PlGF比率。 研究人口,APO 12 33名女性开发的系统性红斑狼疮(36%)。 代谢物分析mid-trimester产妇血浆样品确认共有327种代谢物使用GC-TOF女士和女士LC-Orbitrap偏最小二乘判别分析(PLS-DA)显示明显的歧视在概要文件的系统性红斑狼疮组和健康怀孕控制(1/2和3组)。此外,组1和2之间的直接比较表明,4主要代谢物和13脂质分子明显不同。 二元逻辑回归分析显示一个潜在的代谢生物标记模型,该模型可以区分1和2组。 接受者操作特征(ROC)分析显示最好的可预测性APO与组合模型的两个代谢物(LysoPC C22:5和色氨酸)AUC为0.944,与AUC sFlt-1 / PlGF (AUC 0.857)。 总之,代谢生物标记mid-trimester孕产妇等离子体可以准确预测APO系统性红斑狼疮患者。
系统性红斑狼疮(SLE)是一种慢性多器官的自身免疫性疾病,主要在年轻育龄妇女1。 因为系统性红斑狼疮的女性通常有一个正常的生育能力,系统性红斑狼疮怀孕是经常遇到的。 系统性红斑狼疮孕妇可以发展严重的产科并发症,如早产,子痫前期,或者胎儿损失2。 虽然孕产妇和产科的结果显著改善由于现代妇产科进展3.、不良妊娠结果(apo)是相对常见的报告发病率19 - 57%甚至在最近的研究4,5。 由于这些产科并发症,系统性红斑狼疮患者怀孕一直沮丧,至少在系统性红斑狼疮是活跃的。 尽管如此,关键是确定怀孕的系统性红斑狼疮患者的风险增加apo优化他们的产科护理。 先前的研究已经表明,临床因素如狼疮抗凝剂的存在,使用抗高血压药物,和更高的疾病活动与APO相关联4,5,但他们的诊断或预后价值是有限的6,7。 最近的研究表明,可溶性fms-like酪氨酸激酶1 (sFlt-1) /胎盘生长因子(PlGF)失衡与APO系统性红斑狼疮患者8,9。 然而,它的临床意义确定APO系统性红斑狼疮患者尚未完全阐明。
代谢物提供对所有生化活动的信息,包括衬底,产品,和辅助因子的酶反应,在给定的生物系统在一个单一的时间点10。 代谢物的变化已报告在多发性硬化患者,系统性红斑狼疮和类风湿性关节炎11,12,13,14,15,16。 可能代谢物母体血液的系统性红斑狼疮患者可能受到人群的发展机制,因此产妇代谢物的微妙的变化可能有助于识别这些系统性红斑狼疮患者的高危人群。
在当前的研究中,一个综合代谢分析获取全面的信息进行初级代谢产物和脂质。 初级代谢产物的成分是碳/氮代谢中心。 这包括氨基酸和碳水化合物(糖酵解的中间体)起着关键作用的生物能学和生物合成的分子构建块。 脂质分子包括磷脂(PLs),是生物膜的重要成分,而且许多信号分子的前体。 干扰脂质代谢等自身免疫性疾病的报道格林-巴利综合征(GBS),多发性硬化症(MS)17,类风湿性关节炎(RA)18。
本研究的目的是:(1)探索独特的代谢生理与健康相比,怀孕的系统性红斑狼疮患者怀孕的控制,(2)识别歧视性的生物标记物预测apo系统性红斑狼疮患者,和(3)来评估代谢分析和症状的严重程度之间的关系apo使用mid-trimester孕产妇等离子系统性红斑狼疮的女性。
总共有33个怀孕的系统性红斑狼疮患者包括在内。 APO发达的系统性红斑狼疮患者12例(36%)。 系统性红斑狼疮患者分为系统性红斑狼疮患者与正常妊娠结局(组1,n = 21)和系统性红斑狼疮患者APO(组2 n = 12)。 控制(组3)包括10匹配健康怀孕(组3)。母亲的年龄中位数,在抽样孕龄,体重指数在抽样没有不同的三组中。 系统性红斑狼疮APO(组2)女性有较高的频率antiphospholipid抗体综合症和高血压比正常怀孕的结果(组1),组2在交付和出生体重低胎龄比组1(表1).
36周之前最常见的人群是早产(67%),其次是子痫前期(58%)、小出生时胎龄(50%)和子宫内的胎儿死亡(25%)。 新生儿死亡前放电没有观察到。 的12 apo, 7(58%)被列为严重apo(表2).
sFlt-1的平均浓度和mid-trimester孕产妇sFlt-1 / PlGF比等离子体明显高于女性组2与1组或三组(无花果。1)。 虽然系统性红斑狼疮与正常妊娠结果没有不同于健康怀孕控制,系统性红斑狼疮sFlt1 APO水平显著提高。
sFlt-1的浓度和PlGF sFlt-1 / PlGF比人口研究中。(一)sFlt-1。(b)PlGF。(c)sFlt-1 / PlGF比率。
105年初级代谢产物,6(5.7%)化合物出席SLE组相比明显不同水平健康怀孕的控制,即2-deoxytetronic酸、赤藓糖醇、丙酮酸、尿酸、缬氨酸、木糖(Mann-Whitney U检验,p值< 0.05)。 同样,lipidomic失调SLE组是证明26(11.7%)的脂质分子相比显著改变健康怀孕的控制。 PLS-DA模型7倍交叉验证显示高水平的解释方差(R2Y = 0.991)和可预测性(Q2 = 0.725)。 合成分数散点图提出了系统性红斑狼疮组之间独特的集群和健康怀孕控制(图。2).
多元统计模型,偏最小二乘判别分析(PLS-DA)分析显示独特的血浆代谢物概要文件之间的系统性红斑狼疮组和健康怀孕的控制。 T1和T2表示向量,这解释了模型中的两个最大程度的变化。 R2Y(0.991)是累积的拟合优度和Q2提出模型可预测性(0.725)。
接下来,我们检查如果代谢物概要APO系统性红斑狼疮患者中所特有的。 组1和2之间的直接比较表明,55(16.8%)的代谢物(补充表1)明显不同。修正多个比较,错误发现率(罗斯福)估计和顺向标准(核反应能量< 0.05)申请代谢物的比较。 总共4主要代谢物和13脂质分子仍显著不同组1和2(补充表1)。
二元逻辑回归分析被用来识别潜在的代谢生物标记mid-trimester孕产妇中等离子体,可以预测后续APO系统性红斑狼疮患者。 总共有17个代谢物组之间在不同级别1和2(罗斯福,核反应能量< 0.05)在单变量分析进入了多元逻辑回归分析。 的分析与选择是由风险APO = 5.55 + (1816.18 * LysoPC C22:5) +(−416.57 *色氨酸)。 ROC曲线分析显示合并后的代谢标记的面板显示性能优良(AUC: 0.944, 95%可信区间[CI]: 0.805 - -0.994)。
的验证算法,大约50%的数据被随机选择和检查。 此步骤重复了三次,结果证实了一个健壮的性能预测APO在系统性红斑狼疮患者(auc: 0.96、0.99和0.97)。 此外,两两相比ROC曲线表明,代谢签名的AUC高于sFlt1之一/ PIGF比率虽然比较无统计学意义(p= 0.209)(图3(一个))。 考虑潜在的混杂因素对歧视的影响,两种模型的预测药效调整混杂变量后进行评估。 事实上,代谢生物标志物仍显著而sFlt-1 / PlGF未能达到统计标准(表3.).
接受者操作特征曲线(ROC)等离子体代谢生物标记(二进制逻辑回归函数的色氨酸和lysoPC 22:5)和sFlt-1 / PlGF预测女性系统性红斑狼疮的不良妊娠结局。 确定最优截止基于最接近左上角。(一)ROC曲线预测女性的不良妊娠结局与系统性红斑狼疮(组1和2之间的歧视)。(b)ROC曲线预测严重不良妊娠结果在女性与系统性红斑狼疮和不良妊娠结局(中度和重度不良妊娠结果之间的歧视)。
进一步审问是组成物质的不同个体的代谢物之间的适度APO和严重APO在组2的系统性红斑狼疮患者。 共有30个主要代谢物和脂质分子出席显著不同级别之间的两组(Mann-Whitney U检验,p值< 0.05)。 严重的系统性红斑狼疮患者APO是最好的特点是减少氨基酸(如甲硫氨酸、色氨酸和缬氨酸)。 相比之下,有一个增加亲脂性的化合物包括饱和脂肪酸(棕榈酸),多不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸、花生四烯酸),和支链脂肪酸酯的羟基脂肪酸(FAHFAs)。 其中,色氨酸,生物标志物组成部分,显示显著的低水平即使在多重比较修正(罗斯福,核反应能量= < 0.001)。
然后我们检查是否二元逻辑回归模型,这是应用于模型组1和2之间的歧视,也可以歧视系统性红斑狼疮患者根据APO的严重程度。 组合模型的AUC值组成的两个代谢物(色氨酸和LysoPC C22:5)为0.943 (95% CI, 0.650 - -1.000, p < 0.001)和敏感性(100%)和特异性(85.7%),也优于基于sFlt1 / PIGF比率可预测性(AUC: 0.714, 95% CI: 0.393—-0.927)(图3 (b))。 当绘制与妊娠结局,组合模型组成的两个代谢物和sFlt1根据的严重性APO / PIGF比率增加(图。4(p < 0.001)组合模型组成的两个代谢产物; p < 0.005为sFlt1 / PIGF比克鲁斯卡尔-沃利斯测试)。
血浆代谢生物标记(二进制逻辑回归函数的色氨酸和lysoPC 22:5)和sFlt-1 / PlGF根据妇女的妊娠结局与系统性红斑狼疮。 (一)血浆代谢生物标记。(b)sFlt-1 / PlGF比率。
在系统性红斑狼疮的孕妇中,24%(8/33)经历了怀孕期间系统性红斑狼疮耀斑(表1)。 系统性红斑狼疮患者APO也经历了系统性红斑狼疮耀斑经常比系统性红斑狼疮患者与正常怀孕的结果。 此外,两个代谢物和sFlt-1 / PlGF比率是不同,他们有经验的系统性红斑狼疮耀斑和那些没有。 结合的AUC模型组成的两个代谢物和系统性红斑狼疮耀斑sFlt-1 / PlGF率分别为0.882和0.863,分别(p < 0.001)。
本研究的主要发现是:(1)12(36%)的33个系统性红斑狼疮女人发达APO; (2)mid-trimester产妇血浆代谢物分析显示独特的和歧视性的代谢生理健康怀孕之间的控制和系统性红斑狼疮患者; (3)生物标志物板使用的组合两个生物标志物(色氨酸和LysoPC C22:5)在mid-trimester母体血浆中准确地预测一个APO孕妇与系统性红斑狼疮; 和(4)代谢组学与严重程度密切相关的生物标记物对系统性红斑狼疮患者和APO朊。
孕妇的分娩结果与系统性红斑狼疮近几十年来有了很大的改善。 在这项研究中,APO仍出现在系统性红斑狼疮妊娠的36%,符合先前预分类的20 - 50%4,5,19。 对临床医生来说,重要的是要准确地识别、法律顾问和管理这些病人为了优化他们的怀孕结果。 多项研究表明,肾受累,系统性红斑狼疮疾病活动和antiphospholipid抗体的存在与APO怀孕期间系统性红斑狼疮有关4,5。 然而,他们的临床实验室参数,而“静态或固定”并不能反映实时动态系统性红斑狼疮怀孕期间的生理变化。
因此,目前的研究主要集中在小说独特的代谢物作为标志物在系统性红斑狼疮怀孕。 指出,大多数的代谢物被脂质分子特异表达(26脂质32分子达到统计学意义)。 在这其中,PtdIns (C40:5)显示最高的褶皱变化(增加系统性红斑狼疮组的2.9倍)。 最丰富的磷酸肌醇磷脂酰肌醇(PtdIns)是哺乳动物细胞,和它的失调已经涉及到许多人类的疾病20.。 特别是,在PtdIns信号和失调新创合成报道诱导内质网(ER)压力21。 ER应激的发生与自身免疫性疾病,包括系统性红斑狼疮,它可能扮演一个角色在这种疾病过程和结果的影响22。
此后,我们调查了系统性红斑狼疮患者的血脂水平和APO,这是最好的特点是显著upregulation acylcarnitines和溶血acyl-chains相对较长。 Acylcarnitine是脂肪酸的中介细胞溶质之间的易位和线粒体,它允许β-oxidation能源生产通过三羧酸循环,氧化磷酸化23。 acylcarnitines水平异常会导致失调的肉碱酰coa之一的转移酶,导致干扰脂肪酸氧化处理24。 异常β-oxidation可能干扰柠檬酸循环导致胰岛素抵抗23已经与系统性红斑狼疮患者不良临床事件25。 以前的代谢组学研究也报道潜在干扰β-oxidation SLE组(没有怀孕患者)与健康对照组相比15。 非典型调节脂肪酸代谢进一步证明一系列的显著增加脂肪酸。 相比之下,在这项研究中,各种类型的氨基酸水平(包括赖氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、色氨酸和酪氨酸)在系统性红斑狼疮患者APO显著降低。 这与先前的报道是一致的建议一个系统性红斑狼疮患者的能量代谢障碍(不包括怀孕的患者)15。 综上所述,这些数据表明,在β-oxidation失调以及伴随而来的能量代谢异常不仅是一般的系统性红斑狼疮的代谢特性,但可能更确切地说在怀孕7月相关系统性红斑狼疮患者。 在某种程度上,系统性红斑狼疮的代谢失调是比较与先前的研究,提出了发展的代谢标记在non-SLE子痫前期孕妇26。 例如,甘油,最显著改变代谢物在子痫前期的案例研究中,表明适度降低系统性红斑狼疮而控制在我们的研究中。 此外,重大变更研究丙酮酸和缬氨酸是相同的。
然后我们发现了一个生物标记面板在怀孕的系统性红斑狼疮患者能够准确区分APO从正常的结果(组1和2)。二元逻辑回归分析提出选择方法优先LysoPC (C22:5)和芳香族氨基酸,色氨酸,这两个显示APO-specific代谢特性。 这两个代谢标记的线性组合达到最佳的可预测性与预测的敏感性95%,特异性83% APO,优于sFlt1 / PIGF比率。
有缺陷的滋养层入侵和重构的孕产妇螺旋动脉早期子痫前期的病理特点27。 在这个模型中,子宫胎盘机能不全生产抗血管生成刺激胎盘因素,包括sFlt-1,随后扣押PlGF28,29。 同意这个病理生理学,sFlt-1和PlGF似乎是最有效的生物标志物在高危孕妇子痫前期的预测。 最近,金等。 报道称,循环血管生成因素测量在怀孕早期可以排除的发展严重的系统性红斑狼疮患者和/或朊antiphospholipid抗体综合症。 在这个群体中,sFlt-1和PlGF以16 - 19周是最有预测力的严重9。 在目前的研究中,我们发现mid-trimester产妇血浆代谢生物标记可以准确预测APO孕妇与系统性红斑狼疮。 我们的组合模型组成的两个代谢产物显示可预测性与sFlt-1 / PlGF。 据我们所知,这是第一个报告描述代谢生物标记的mid-trimester怀孕预测APO患有系统性红斑狼疮。
有趣的是,相同的模型也能够辨别APO在系统性红斑狼疮患者的严重程度(中度和重度APO)敏感性100%,特异性85.7%。 同样,模型表现的能力sFlt1 / PIGF比率预测APO系统性红斑狼疮患者的严重程度。 考虑到他们已知的生物化学,这两个两个代谢生物标记(色氨酸和LysoPC C22:5)在生理上的疾病严重度的病原体。 LysoPC是部分水解的产物磷脂酶A2的电脑一般。 在其已知的病理上发表的内皮细胞的激活30.,31和刺激白细胞招募32,这两个一直在与系统性红斑狼疮的发病机制相关的免疫失调33,34,35。 在我们的研究中,LysoPCs长acyl-chains显著调节在系统性红斑狼疮患者APO,包括LysoPCs (C20:4, C20:5、C22:5 C22:6)。 值得注意的是,LysoPC acyl-chain的二十二碳六烯酸(C22:5),生物标志物的组件面板中,也被视为老化的一个标志36和hepatocarcinogenesis37。 早期的研究报道,增强色氨酸退化在系统性红斑狼疮患者与T细胞的功能障碍有关38,最近的一项研究提出,犬尿氨酸(色氨酸的代谢产物)是改变在系统性红斑狼疮患者有严重的疲劳39。
本研究也有一些局限性。 首先,考虑到小数量的情况下,我们无法进行全面的验证研究。 在较大的人口是需要进一步的研究来验证这些生物标志物的临床效用。 第二,我们显示的可预测性lysoPC C22:5和色氨酸与sFlt-1 / PlGF。 是否添加lysoPC C22:5和色氨酸sFlt-1 / PlGF可能进一步提高预测模型的性能尚不清楚。 第三,仍然没有证明方法有效防止APO与系统性红斑狼疮孕妇。 低剂量的阿司匹林可以降低高危患者子痫前期的风险40,41,和女人antiphospholipid抗体综合症有更好的如果在低剂量的阿司匹林和肝素预防妊娠结局42。 这种说法是否属实还与系统性红斑狼疮的女性是未知的。 最后,我们评估mid-trimester孕产妇等离子体(15 - 24周)7月的预测。 7月的预测能力有所不同根据不同孕龄生物标志物之一。 莱文在这项研究中等开始,可溶性endoglin水平显著高于在17 - 20周的妊娠妇女随后早产子痫前期,而endoglin水平更高的开始在25 - 28周的妊娠妇女随后子痫前期43。 在系统性红斑狼疮生物标记物的研究中,血管生成因子(sFlt-1和PlGF)早在第一学期开始上升9。 根据这些证据,目前的研究目标mid-trimester孕产妇探索各种代谢物的等离子体。 在怀孕早期血浆代谢物的预测能力也在进一步的研究需要评估。
总之,我们已经确认了代谢组学概要文件能够准确预测的发展APO和APO怀孕系统性红斑狼疮患者的严重程度。
研究人口来自围产期数据库在首尔国立大学医院招收孕妇在产前保健,孕妇和33与系统性红斑狼疮符合以下标准包括:(1)单例妊娠; (2)mid-trimester(15 - 24周)孕产妇等离子体用于代谢分析; (3)在首尔国立大学医院随访到交付。 控制,10正常孕妇的孕龄匹配的样本收集和孕产妇围产期的年龄选择数据库比3:1。 研究人口分成3组如下:(1)系统性红斑狼疮患者与正常妊娠结局(组1); (2)系统性红斑狼疮患者APO(组2); 和(3)健康怀孕控制(组3)。存储mid-trimester产妇血浆代谢分析样品进行了分析。 首尔国立大学医院的机构审查委员会批准临床研究所研究1611-126-812号(IRB)和病人提供他们的书面知情同意的收集和使用临床信息和血液样本用于研究目的。 所有的方法都是按照指导方针和有关规定执行。
APO PROMISSE标准定义的研究与小修改9,包括一个或多个以下:(1)子宫内的胎儿死亡原因不明的染色体异常,主要畸形,或先天性感染; (2)子痫前期; (3)新生儿死亡前出院; (4)表示早产妊娠36周之前; 和/或出生时胎龄(5)小(出生体重< 5th百分位)。 APO进一步分为中度或重度APO, PROMISSE研究概述9。 严重APO被定义为至少一个的存在以下几点:(1)子宫内的胎儿死亡; (2)需要34周的妊娠前交货的子痫前期; (3)新生儿死亡前出院; 和/或(4)表示早产不到30周的妊娠。 温和APO被定义为:(1)子痫前期导致交付≥34周的妊娠,(2)表示早产30至36周的妊娠,和/或出生时胎龄(3)小(出生体重< 5th百分位)。 不利的结果取决于回顾医疗记录。
mid-trimester产妇血浆拍摄和离心机,上层清液被储存在−70°C到化验。 存储mid-trimester孕产妇105年综合资料分析了等离子体主要代谢物和222脂质分子使用气相色谱飞行时间质谱(GC-TOF MS)和液相色谱Orbitrap质谱(LC-Orbitrap MS)。 (见补充文件详情的方法)。
可溶性fms-like酪氨酸激酶1 (sFlt-1) /胎盘生长因子(PlGF)与高灵敏度测量多路复用数组(内消旋规模发现(MSD) V-PLEX血管生成面板1人力资源,默沙东公司,美国),根据制造商的指示。
比例比较确切概率法,比较之间的连续变量与Mann-Whitney U组进行测试或Kruskall-Wallis测试。 一个假定值< 0.05被认为是显著的。
代谢组学数据基于mstu规范化方法44实现NOREVA (http://idrb.zju.edu.cn/noreva/)45之前统计分析。 单变量统计分析是基于Mann-Whitney U进行测试使用IMB SPSS统计为Windows,版本25.0 (IBM公司,位于纽约州阿蒙克市 美国)。 多个校正测试、意义分析微阵列(SAM)应用于控制错误发现率(罗斯福)。 多元统计分析进行偏最小squares-discriminant分析(PLS-DA) SIMCA 15(期刊Umetrics AB,瑞典)。 二元逻辑回归分析提出选择使用海事局进行SPSS统计窗口,版本25.0 (IBM公司,位于纽约州阿蒙克市 美国)。 接受者操作特征(ROC)分析使用MedCalc对于Windows,版本12.7.0.0 (MedCalc软件,奥斯坦德,比利时)。
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