非霍奇金淋巴瘤代谢组学研究及氨基糖苷类抗生素质量控制方法研究

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非霍奇金淋巴瘤(non-Hodgkin’s lymphoma, NHL)的发病率正逐年增长,目前已成为我国发病率第9位的恶性肿瘤。对于淋巴瘤的早期诊断与早期治疗将会明显改善病人的生存期,提高淋巴瘤患者的生存率,但是目前仍无特异性的早期诊断方法。代谢组学技术从系统水平研究机体小分子代谢物变化规律,疾病诊断是其重要应用领域之一。对于由疾病引起的代谢产物的变化响应进行代谢组学分析,能够帮助人们从代谢下游的角度了解病变过程及体内物质的代谢途径,发现与疾病相关的生物标志物,并辅助临床诊断。本论文首先应用以超高效液相色谱-单四极杆飞行时间质谱联用(UPLC-QTOFMS)和气相色谱-飞行时间质谱联用(GC-TOFMS)为基础的代谢组学技术,从整体上考察非霍奇金淋巴瘤患者和正常人血清及尿液样本间的代谢谱差异。基于本方法得到的血清与尿液代谢轮廓可以明显揭示出非霍奇金淋巴瘤患者和正常人之间的代谢表型差异。再结合多维模式识别技术以及单维统计分析,能够有效地寻找出非霍奇金淋巴瘤患者和健康对照组之间的血清、尿液差异代谢物。鉴定出总共41个浓度变化具有显著差异的代谢物,并且从中进一步筛选出了4个关键代谢标志物,在受试者工作特征曲线(ROC)分析中,曲线下面积(AUC)达到1,具有很高的诊断准确性,为将来全面理解非霍奇金淋巴瘤的发病机制提供了实验基础和一个新的视角,并为提高癌症早期诊断率提供依据。氨基糖苷类抗生素是临床上常用的抗生素,具有抗菌谱广、抗菌能力强、化学性质稳定、水溶性好以及吸收排泄良好的特点。但由于该类抗生素的结构中缺乏紫外吸收基团,因此,目前各国药典中多采用柱前衍生化的高效液相色谱法、电化学检测法或者微生物检定法测定含量。本文分别建立了3种氨基糖苷类抗生素原料药的高效液相色谱-蒸发光散射检测法,可以同时完成对主成分含量的测定及各有关物质的检查。方法专属性强,灵敏度高,简便易行,为氨基糖苷类抗生素原料药及其制剂的含量测定、质量评价提供了方法参考。本课题的主要内容和结果如下:1.采用基于UPLC-QTOFMS技术的代谢组学方法结合多维/单维统计分析研究了非霍奇金淋巴瘤患者和正常对照者的血清代谢谱的差异。本结果表明,利用非监督的PCA方法,能得到非霍奇金淋巴瘤患者与正常人代谢谱分离的趋势,进一步利用有监督的正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)的方法能清晰地发现非霍奇金淋巴瘤病人与正常对照之间的代谢轮廓的差异。通过采用多种筛选标准相结合的思路对差异性代谢物进行了选定与鉴定,发现10个重要差异代谢物表征了与非霍奇金淋巴瘤相关的代谢通路变化,确认与该疾病密切相关的通路变化包括花生四烯酸代谢、类固醇代谢、胆汁酸代谢、氨基酸代谢、糖代谢及卟啉代谢。本结果不但为监测疾病状况下体内重要代谢物的变化提供了坚实可靠的依据,同时也为今后治疗淋巴瘤的药物靶点的寻找提供了可能。2.采用UPLC-QTOFMS技术结合模式识别的方法研究了正常人和非霍奇金淋巴瘤患者的尿液代谢谱的区别。结果表明,非霍奇金淋巴瘤患者与正常对照之间的代谢轮廓存在明显差异,通过采用多维与单维统计分析相结合的筛选方法对显著性代谢差异物进行了选定和鉴定,共得到了26个差异性代谢物。经分析发现与正常人相比,非霍奇金淋巴瘤患者的烟酸和烟酰胺代谢、组氨酸代谢、色氨酸代谢、苯丙氨酸代谢、嘌呤代谢、嘧啶代谢、谷氨酸代谢等代谢过程发生了不同程度的紊乱。研究还发现,经过单维分析筛选出的同型半胱氨酸、2-(2-苯基乙酰氧基)丙甘氨酸、L-苹果酸和L-抗坏血酸,经逻辑回归算法拟合为一个综合变量后,可对B细胞淋巴瘤与T细胞淋巴瘤患者实行有效区分,在ROC分析中,AUC达到0.900。3.建立了基于N,O-双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺(BSTFA)衍生的气相色谱-飞行时间质谱(GC-TOFMS)的分析技术和模式识别方法,探讨了非霍奇金淋巴瘤患者和正常人血清的代谢谱差异。结合多维及单维统计分析,发现非霍奇金淋巴瘤患者血清样本中相关小分子内源性代谢物浓度发生了明显变化,找到对分组贡献较大的5个差异性代谢物:苯基丁酸、3-羟基-2-氧代丙酸、(2R)-2-羟基辛酸、丙酮酸和L-丝氨酸。并且本实验中提供的信息与UPLC-MS的相互补。通过差异物的比较发现与正常人相比,非霍奇金淋巴瘤患者在甘氨酸,丝氨酸和苏氨酸代谢、直链脂肪酸代谢、糖酵解、三羧酸循环、戊糖磷酸途径、半胱氨酸和蛋氨酸代谢等通路上发生了较显著的改变。该结果为探究非霍奇金淋巴瘤的发病机理提供了代谢物质基础,将有助于相关筛查方法与治疗手段的改进和完善。4.将UPLC-QTOFMS和GC-TOFMS两种分析仪器所选鉴出的,在非霍奇金淋巴瘤患者和正常人体内相对含量具有显著性差异的潜在标志物进行整合,并进一步挑选得到具有标志代谢物组作用的4个关键代谢物,2,3-DINOR-6,15-二酮-13,14-二氢-前列腺素F1a、2-花生四烯酸甘油酯、苯基丁酸和3-羟基-2-氧代丙酸,在正常对照与B细胞淋巴瘤、正常对照与T细胞淋巴瘤的ROC分析中,AUC都达到了1,具有很高的诊断准确率。此结果不但为监控疾病进展状况提供了坚实、可靠的依据,同时也为今后治疗淋巴瘤疾病的药物靶点的寻找提供了有针对性的方向。5.分别建立3种氨基糖苷类抗生素——盐酸大观霉素、硫酸阿米卡星及硫酸链霉素的HPLC-ELSD质量控制方法。具有快速简便、重复性好和回收率稳定、流动相中酸性离子对试剂以及有机溶剂用量少等特点,使分析成本大大降低,便于在广大药厂及药检部门中进行推广。本论文的内容覆盖了不同生物样本及分析平台的非霍奇金淋巴瘤代谢组学应用研究,其结果对拓展代谢组学的研究范围起到了推动作用;同时,对于非霍奇金淋巴瘤早期诊断方法的开发及病因、发病机制的研究将起到较好的促进作用。本论文所建立的3种氨基糖苷类抗生素的HPLC-ELSD分析方法将为药品标准和药品质量的提高提供一定的实验研究基础。
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