代谢组学与心血管疾病

随着社会经济的发展，人们的生活方式也在不断变化。目前，心血管疾病(CVD)的患病率和死亡率呈逐年上升趋势。在美国，大约有9210万人患有心血管疾病，其中包括1600万冠心病患者，每7人中就有1人死于冠心病。有效控制心血管疾病患病率和死亡率的上升已成为研究工作的主要目标。随着质谱等高通量、高灵敏度技术的不断发展，代谢组学技术越来越多地用于心血管疾病的研究。

代谢组学策略

诸多代谢组学是一种综合分析技术，试图从生物样品中检测、识别和相对定量尽可能多的代谢物，目的是区分与特定基因型、药理治疗和临床亚组相关的独特代谢物图谱。这项技术面临的最大挑战是代谢物鉴定。

与诸多代谢组学,有针对性的代谢组学支持自定义分析选定的代谢物集，导致绝对量化。定向技术的优点是具有较高的灵敏度和选择性。

图1所示。一般代谢组学工作流程(McGarrah等, 2018)。

心血管疾病中的代谢组学

代谢组学和冠心病

冠心病的诊断对患者的治疗和预后具有重要意义。冠状动脉造影仍然是可视化和准确评估冠状动脉疾病程度的“金标准”，但冠状动脉造影是一种有创检查。寻找用于冠心病诊断、评价和辅助治疗的简单、无创的生物标志物已成为研究热点。全面的代谢组学图谱有助于研究冠心病的发病机制。新的代谢标志物的发现可能有助于冠心病的早期诊断、预后评估和个性化治疗，而代谢标志物及其调控酶的鉴定可能有助于冠心病治疗的候选靶点和药理干预机制的确定。

代谢组学与心肌梗死

心肌梗死(MI)是临床上常见的一种起病快、致死率高的重症冠心病。如何早期诊断MI成为挽救患者生命的关键。MI损伤可引起基因转录、蛋白表达和代谢物浓度的变化，这些是心功能障碍的生物学特征。对这些生化变化的检测发现了肌酸激酶、肌酸激酶同工酶、心肌肌钙蛋白I和肌钙蛋白t等生物标志物。但这些生物标志物的敏感性(肌酸激酶同工酶和心肌肌钙蛋白I均为35%)和特异性(肌酸激酶同工酶和心肌肌钙蛋白I分别为85%和86%)较低，且至少要在心肌损伤后4 ~ 6 h才能被检测到。这些心肌损伤标志物至少在心肌损伤后4~6 h才能检测到。

近年来，由于科学技术和检测工具的进步，高灵敏度肌钙蛋白显著缩短了诊断时间。这些生物标记物的存在表明心肌细胞处于不可逆状态。相反，代谢组学研究表明，早在心肌损伤后10分钟，代谢物的变化就很明显。一项研究发现，与不稳定型心绞痛患者相比，MI患者血清差异代谢物变化的敏感性为94.5%，特异性为95.3%。代谢谱的变化和代谢通路的紊乱也使我们对心肌梗死的病理生理机制有了更全面的认识，探索代谢物谱对急性心肌梗死的代谢过程有了新的认识，这些变化将有助于在急诊情况下及时、快速地对心肌梗死进行临床评估，为心肌梗死的早期诊断和治疗提供更有利的条件，降低心肌梗死的死亡率。

代谢组学与心力衰竭

心力衰竭是一种复杂的综合征，是所有心脏疾病的末期。在病人的体液中可以检测到心脏代谢的改变。已有研究表明，血浆代谢谱在单独或联合脑利钠肽的缺血性心衰患者中具有显著的诊断和预后价值。

心脏能量利用和细胞代谢的改变一直是心力衰竭研究的主要问题。在正常代谢条件下，脂肪酸是心肌的主要能量来源，ATP心肌能量消耗的50% ~ 70%由β-氧化产生。相反，在衰竭心肌中，心肌的主要能量来源从利用脂肪酸转移到利用葡萄糖和酮体。代谢组学技术的使用有机会识别衰竭心肌细胞中的代谢生物标志物，并识别新的分子机制，这可能导致发现新的治疗方法，有助于心衰的早期发现、靶向药物治疗和改善预后。

参考

1. McGarrah, R. W.， Crown, S. B.， Zhang, G. F.， Shah, S. H.，和Newgard, C. B.(2018)。心血管代谢组学。生态学报，32(4)，339 - 339。