吉凯多组学平台助力广州市妇女儿童医疗中心徐开寿教授课题组发表研究成果!-国内聚焦-资讯-生物在线

吉凯多组学平台助力广州市妇女儿童医疗中心徐开寿教授课题组发表研究成果!

作者:上海吉凯基因医学科技股份有限公司 2022-03-18T11:15 (访问量:8132)

2022年1月,广州市妇女儿童医疗中心徐开寿教授课题组在Journal of Proteome Research(IF: 4.466)发表论文“Plasma Metabolomic Changes in Children with Cerebral Palsy Exposed to Botulinum Neurotoxin”,使用非靶代谢组学技术(由吉凯基因提供)对注射BoNT-A的儿童脑性瘫痪(Cerebral palsy, CP)患者的血浆样本进行了代谢谱分析,探讨BoNT-A在儿童CP患者注射前及1、3、6个月的系统性代谢作用特点。


研究背景
脑性瘫痪是一组以运动和姿势障碍为特征的静态、非进行性脑损害,是儿童最常见的肢体残疾。现有证据表明,肉毒杆菌神经毒素A(BoNT-A)可以通过抑制受影响肌肉的神经肌肉连接中乙酰胆碱的释放,安全而有选择性地减少痉挛,但代谢物的动态变化如何影响作用时间尚不清楚。

实验设计
4个时间点;BoNT-A注射前及注射后1、3、6个月,每个时间点30例血浆样本,共计120例。

研究结论
1. 受试者的临床基线特征
共有91名儿童参与本研究,其中22名儿童在多个采样时间点提供血浆样本,共计120例血浆样本。各时间点的受试者临床特征如图所示。在BoNT-A注射前,GMFCS I级、II级和III级的比例分别为46.67%、20%和26.67%。注射1个月后,GMFCS I-II型患儿的比例显著增加至56.67%和26.67%,而GMFCS III型患儿的比例显著降低至13.33%。在注射BoNT-A后,粗大运动功能评定得分在不同时间点有不同程度的提高。采用改良Ashworth量表和改良Tardieu量表测量肌肉痉挛,TP2组和TP3组均明显降低,TP1组和TP4组无显着差异。

2. 血浆样本的整体代谢组学分析
为了确保分析方法的稳健性,我们通过对所有样本进行主成分分析,对数据进行了全局检查,结果表明不同组别间区分明显。
3. BoNT-A对血浆代谢改变的影响
为了确定 BoNT-A 注射如何改变痉挛性CP儿童的代谢组,对所有采样时间点的代谢组进行差异分析。本研究共鉴定了 354 种代谢物,其中 195 种在METLIN 数据库中有暂定的ID。39 种具有ID 的代谢物存在显著变化。利用雷达图以显示不同采样时间点变化显著的代谢物。结果表明,注射BoNT-A 1个月后,核糖、酪氨酸、琥珀酸和羟基脲水平显著升高。丙酮酸和葡萄糖在注射3个月后下降最明显。然而,苯丙氨酸在这一时期显著上调。此外,核糖、葡萄糖酸内酯、丙酮酸和延胡索酸在注射6个月后起主要作用。
差异的代谢物在组间的变化情况,如表所示。进一步的分析表明,性别差异对大多数代谢物水平的影响不显著。
4. 血浆代谢谱的相关性分析
代谢物相关性分析结果以热图展示。结果表明,代谢物间主要呈正相关。此外,亚油酸、油酸、棕榈酸和硬脂酸在TP1和TP2之间具有很强的相关性(r= 0.70 ~ 0.95,p<0.05)。在TP1和TP3之间,棕榈酸与硬脂酸、反油酸和亚油酸(r= 0.84 ~ 0.89,p<0.05)、十四烷与反油酸、亚油酸和顺式二十碳-11-烯酸 (r= 0.73 ~ 0.80,p<0.05)以及塔格糖与β-丙氨酸 (r= 0.80,p<0.05)呈强正相关。在TP1和TP4之间,尿嘧啶与葡萄糖、塔格糖、β-丙氨酸和葡萄糖酸内酯 (r= 0.75 ~ 0.93,p<0.05),塔格糖与丙酮酸和β-丙氨酸 (r=0.70和0.80,p<0.05), 葡萄糖酸内酯与β-丙氨酸(r= 0.83,p<0.05)呈显著正相关。

5. 代谢途径与功能分析
代谢途径富集分析发现,TP1与其他组之间存在不同的代谢途径,包括TCA循环和甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸的代谢等。14条代谢途径在TP1和TP2之间有显著性差异,如丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,TCA循环,泛酸盐和辅酶a生物合成, β丙氨酸代谢。注射BoNT-A 6个月后,β-丙氨酸代谢、丁/酸代谢、TCA循环、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢起重要作用。

6. 网络分析
在TP1和TP2之间,22个不同丰度的代谢物分布的整个网络中,包括7个不同的途径和84个反应,两个独立的代谢物簇。同样,TP1和TP3、TP1和TP4之间的代谢物或代谢途径则大致聚集在一起。研究结果表明,功能代谢物簇在注射BoNT-A后有序改变,各簇内的代谢物表现出相关性。
结 论
本研究不同时间点共鉴定出354种代谢物,其中39种为显著性差异的代谢物(p<0.05, VIP > 1)。通过主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA) 揭示了不同时间点之间的明显区别,网络分析显示了功能代谢物的协同变化。总的来说,我们的研究结果发现,CP患儿注射BoNT-A后,血浆代谢产物发生了显著的动态变化。与能量消耗相关的代谢途径可能为研究BoNT-A的作用提供新的视角,甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢和半胱氨酸、蛋氨酸代谢可能与BoNT-A的作用时间有关。


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