摘要
背景： 双相情感障碍(Bipolar Disorder)是以反复发作性情绪高涨或低落为主要表现，可伴有认知功能、意志活动减退的重大精神疾病。其具有高患病率、高自杀率、高社会负担等特点，给家庭和社会带来沉重的负担。因此，加强双相情感障碍的防治意义重大。双相情感障碍防治面临的主要困难：（1）发病机制不清：双相情感障碍病因未明，生物、心理与社会环境诸多方面因素参与其发病过程。其发病机制学说众多，包括基因、神经生化、神经内分泌以及社会应激等。这些学说仅能解释该病的某一方面，仍未获得广泛性认同。（2）缺乏客观的实验室诊断方法：由于缺乏客观的生物标志物，临床诊断双相情感障碍仍依靠医生鉴别其临床表现。然而，双相情感障碍病人临床表现多样，且与抑郁、精分等精神疾病表现类似，导致其漏诊、延迟诊断以及误诊率高。综上，筛选双相情感障碍相关生物标志物并建立客观的诊断方法与揭示其潜在的发病机制是必要的。 采用代谢组学方法能够同时测量不同生物样本（血液、尿液以及脑脊液）中的小分子代谢物，能够广泛运用于神经精神等疾病的研究。因此开展双相情感障碍患者的代谢组学分析十分必要。 目的: 1.采用非靶向代谢组学方法，获得双相情感障碍特征尿液代谢表达谱，初步探究其作用机制；挖掘潜在诊断标志物，进行靶向绝对定量，独立样本评价其临床诊断效能。 2.建立靶向绝对定量神经递质通路的代谢产物检测，进一步挖掘潜在血浆诊断标志物。 方法： 尿液双相情感障碍生物标志筛选 1.样本：训练集样本用于筛选双相情感障碍相关的潜在生物标志物；测试集样本用于独立验证潜在的生物标志物临床诊断价值。 2.尿液：训练集（45例双相情感障碍患者，61例健康对照）；测试集（26例双相情感障碍患者，33例健康对照）。 3.样本检测：气象色谱-质谱联用(GC-MS)的代谢组学平台。 4.数据分析：采用多变量统计方法，开展双相组与正常组的聚类分析，筛选双相情感障碍相关的尿液差异代谢物质。 5.尿液潜在生物标志物的独立验证：采用差异代谢物建立的OPLS-DA诊断模型，区分独立样本（26例双相情感障碍患者，33例健康对照），评价其潜在临床诊断价值。 6.尿液潜在生物标志物的筛选与独立验证：筛选双相情感障碍的简单尿液诊断标志物。采用ROC定量判别该生物标志物区分尿液训练集与测试集样本的能力。 7.对尿液潜在生物标志物进行定量分析。 血浆双相情感障碍生物标志筛选 1.样本：血浆（52例双相情感障碍患者，90例健康对照）。 2.样本检测：气相色谱-质谱联用(GC-MS)和液相色谱-质谱联用(LC-MS)代谢组学平台。 3.数据分析：采用单因素统计分析计算所得靶向代谢物在两组之间的差异。 4.利用二元逻辑回归筛选诊断标志物，采用ROC定量判别诊断标志物的区分能力。 结果： 1.双相情感障碍的尿液代谢组学研究 采用GC-MS的尿液代谢组学方法，比较45例双相情感患者与61例健康对照的尿液代谢谱。OPLS-DA得分图显示双相情感障碍组能够与健康组相区分。分析OPLS-DA载荷图，我们发现乳酸（Lactic acid），山梨糖醇（ Sorbitol），4-苯甲酸（4- hyroxybenzoic acid），果糖（Fructose），蔗糖（Sucrose），甲基丙二酸（Methylmalonic acid），5-羟基己酸（5-hydroxyhexanoic acid），2-甲基-3-羟基丁酸（2-methyl-3-hydroxybutyric acid），己二酸（ Adipic acid），壬二酸（Azelaic acid），肉豆蔻酸（Myristic acid），尿酸（Uric acid），苏糖醇（ Threitol）,，甘露糖醇（ Mannitol），阿糖醇（ Arabitol），羟胺（Hydroxylamine），核糖（Ribose），甘氨酸（Glycine），丙氨酸（Alanine）在双相情感障碍患者中表达量增高；亮氨酸（Leucine），缬氨酸（Valine），酪氨酸（ Tyrosine），焦谷氨酸（ Pyroglutamic acid），苯丙氨酸（Phenylalanine），2,4-二羟基嘧啶（2,4-dihydroxypyrimidine），伪尿嘧啶（ Pseudo uridine），1-甲基肌苷（1- methylinosine），次黄嘌呤（Hypoxanthine），硫酸吲哚酚（Indoxyl sulphate），马尿酸（Hippuric acid），3-羟基马尿酸（3-hydroxyhippuric acid），3-羟基苯基乙酸（3-hydroxyphenylacetic acid），高香草酸（Homovanillic acid），氨基乙醇（Aminoethanol），α羟基异酸（α-hydroxyisobutyric acid）以及2,3-二羟基丁酸（2,3-dihydroxybutanoic acid）在双相情感障碍患者中表达量降低。这些差异代谢物质主要与尿液氨基酸以及能量代谢相关。独立样本验证发现这些差异代谢物中尿嘧啶够有效区分双相情感障碍组与健康组，在这些差异代谢物中，尿嘧啶作为有效的诊断标志物在训练集中和测试集的AUC值分别为0.889和0.805。 2.双相情感障碍血浆靶向代谢组学研究 采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）与液相色谱-质谱联用（LC-MS）的代谢组学方法，检测色氨酸通路，GABA通路，儿茶酚胺三条通路中的19种神经递质。其中在双相情感障碍中升高的有：谷氨酸（Glutamic acid）,α-酮戊二酸（Alpha-ketoglutaric acid），γ-氨基丁酸（Gamma-aminobutyric acid），左旋多巴（L-DOPA），3-羟氨苯甲酸（3-hydroxyanthranilic acid）；降低的有：琥珀酸（Succinic acid），谷氨酰胺（Glutamine），色胺（Tryptamine），色氨酸（Tryptophan）。经过二元Logistic回归，这9种差异代谢物能够有效区分双相情感障碍组与健康组，AUC值为0.908。经过进一步简化，我们得到简化的生物标志物：琥珀酸（ Succinic acid），谷氨酸（ Glutamic acid），色氨酸（ Tryptophan），谷氨酰胺（ Glutamine），3-羟氨苯甲酸（3-hydroxyanthranilic acid），左旋多巴（L-DOPA），简化后的生物标志物同样能够有效区分双相情感障碍组与健康组，AUC值为0.902。 结论： 通过双相情感障碍患者体液（血浆、尿液）的代谢组学分析，我们鉴定出双相情感障碍相关的尿液及血浆差异代谢物质。初步探讨差异代谢物质在其发病中的可能机制，挖掘出潜在生物标志物，为揭示双相情感障碍的病理生理机制、开发客观实验室诊断方法提供了代谢层面的证据。
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