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中华临床医师杂志(电子版)

中华临床医师杂志(电子版) ›› 2023, Vol. 17 ›› Issue (08) : 850 -857. doi: 10.3877/cma.j.issn.1674-0785.2023.08.002

临床研究

液相色谱质谱法对急性白血病患者血浆代谢组学的特征分析
王磊, 李梦, 孙文利, 刘瑞, 王红春, 卢光泽, 赵颖, 郭进艳, 刘红星†()   
  1. 065201　河北廊坊，河北燕达陆道培医院检验医学科
    100176　北京，北京陆道培医院检验医学科
  • 收稿日期:2023-02-24 出版日期:2023-08-15
  • 通信作者: 刘红星
  • 基金资助:
    河北省医学研究课题(20210319)

Analysis of serum metabolomics characteristics of 63 acute leukemia patients by liquid chromatography-mass spectrometry

Lei Wang, Meng Li, Wenli Sun, Rui Liu, Hongchun Wang, Guangze Lu, Ying Zhao, Jinyan Guo, Hongxing Liu†()   

  1. Department of Laboratory Medicine, Hebei Yanda Ludaopei Hospital, Langfang 065201, China
    Department of Laboratory Medicine, Beijing Ludaopei Hospital, Beijing 100176, China
  • Received:2023-02-24 Published:2023-08-15
  • Corresponding author: Hongxing Liu
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引用本文：

王磊, 李梦, 孙文利, 刘瑞, 王红春, 卢光泽, 赵颖, 郭进艳, 刘红星. 液相色谱质谱法对急性白血病患者血浆代谢组学的特征分析[J]. 中华临床医师杂志(电子版), 2023, 17(08): 850-857.

Lei Wang, Meng Li, Wenli Sun, Rui Liu, Hongchun Wang, Guangze Lu, Ying Zhao, Jinyan Guo, Hongxing Liu. Analysis of serum metabolomics characteristics of 63 acute leukemia patients by liquid chromatography-mass spectrometry[J]. Chinese Journal of Clinicians(Electronic Edition), 2023, 17(08): 850-857.

目的

采用液相色谱质谱（LC-MS）的代谢组学分析方法，研究急性白血病患者的血清代谢组学特征，寻找与急性白血病相关的潜在标志物，初步探讨其涉及的相关代谢通路。

方法

采用基于LC-MS的代谢物分析方法，分析63名急性髓系白血病和急性淋巴细胞白血病的患者，以及59名健康供者血清中的小分子代谢物。用多变量数据分析及t检验筛选差异代谢物，并通过MetaboAnalyst 4.0分析平台探讨差异代谢物相关的代谢通路。

结果

应用LC-MS代谢组学分析方法可区分急性白血病患者和健康供者。结合变量权重重要性值及t检验筛选到29种差异代谢物，相对于健康供者，急性白血病患者代谢异常，主要涉及亚油酸代谢和苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸以及精氨酸等氨基酸生物合成代谢通路。

结论

LC-MS代谢组学可以鉴定急性白血病患者的血清内源性差异代谢物，筛选出差异代谢物对急性白血病患者的临床诊断和预测其发病风险具有潜在的临床应用价值。

关键词: 代谢组, 白血病, 液相色谱质谱, 代谢通路
Objective

To investigate whether acute leukemia patients have unique serum metabolomics characteristics by using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS), to search for potential markers related to acute leukemia, and to preliminarily explore the related metabolic pathways involved.

Methods

A metabolite analysis based on LC-MS was perform to analyze the small molecule metabolites in the serum of 63 acute leukemia patients and 59 healthy donors. Multivariate analysis and t-test were used to screen the differential metabolites, and the metabolic pathways related to differential metabolites were explored through the MetaboAnalyst 4.0 analysis platform.

Results

LC-MS-based metabolomics analysis can be used to distinguish acute leukemia patients from healthy donors. Based on VIP value and t-test, 29 different metabolites were screened, and metabolic abnormalities were found in acute leukemia patients compared with healthy donors, mainly involving linoleic acid metabolism and phenylalanine, tyrosine, tryptophan, and arginine biosynthesis pathways.

Conclusion

LC-MS-based metabolomics can identify unique endogenous differential metabolites in the serum of acute leukemia patients, and the screened differential metabolites have potential for the clinical diagnosis and prediction of the risk of acute leukemia.

Key words: Metabolomic, Leukemia, Liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS), Metabolism pathway
图1 三种模式下质控组（Qc，黑色三角形）与样本组（sample，红色方块）PCA分析图。图1a为反向色谱正离子模式，图1b为反向色谱负离子模式，图1c为亲水色谱正离子模式
图2 三种模式下健康组（A，绿色圆圈）和急性白血病组（B，蓝色方块）PCA分析图。图2a为反向色谱正离子模式，图2b为反向色谱负离子模式，图2c为亲水色谱正离子模式
图3 PLS-DA模型验证图。图3a为反向色谱正离子模式，图3b为反向色谱负离子模式，图3c为亲水色谱正离子模式
图4 三种模式下健康组（A，绿色圆圈）和急性白血病组（B，蓝色方块）OPLS-DA得分图。图4a为反向色谱正离子模式，图4b为反向色谱负离子模式，图4c为亲水色谱正离子模式
表1 急性白血病患者和健康供者之间的差异代谢物列表
序号 tR（min） m/z 代谢物a 分子式 VIP值b FCc P值d
1 8.47 495.3320 LysoPC（16∶0） C24H50NO7P 8.74539 0.71354 1.54E-05
2 8.58 521.3478 LysoPC［18∶1（11Z）］ C26H52NO7P 8.01708 0.5366 6.95E-10
3 12.08 759.5770 PC［16：0/18∶1（11Z）］ C42H82NO8P 5.88195 0.6987 1.35E-13
4 4.34 204.1230 L-Acetylcarnitine C9H17NO4 5.50741 1.804 1.53E-11
5 2.86 113.0591 Creatinine C4H7N3O 5.43284 1.4838 2.42E-11
6 8.32 543.3322 LysoPC［20∶4（8Z，11Z，14Z，17Z）］ C28H50NO7P 3.98532 0.68762 1.72E-06
7 8.22 493.3167 LysoPC［16∶1（9Z）］ C24H48NO7P 3.55381 0.38808 0.0001843
8 8.34 519.3322 LysoPC［18∶2（9Z，12Z）］ C26H50NO7P 3.24422 0.86074 0.015538
9 11.27 732.5535 PC［16∶0/16∶1（9Z）］ C40H78NO8P 3.19649 0.41615 1.03E-11
10 13.15 787.6086 PC［18∶0/18∶1（11Z）］ C44H86NO8P 2.90336 0.68014 7.95E-09
11 11.40 781.5605 PC［16∶0/20∶4（5Z，8Z，11Z，14Z）］ C44H80NO8P 2.43033 0.88478 0.00060132
12 8.81 507.3687 LysoPC（P-18∶0） C26H54NO6P 2.35881 0.7064 6.47E-06
13 1.69 316.2481 Decanoylcarnitine C17H33NO4 2.27363 6.0072 1.44E-05
14 8.96 280.2401 Linoleic acid C18H32O2 2.10248 1.4443 0.00031934
15 8.92 304.240 Arachidonic acid C20H32O2 2.10248 0.7799 2.16E-05
16 1.89 288.2169 L-Octanoylcarnitine C15H29NO4 2.08788 6.8975 0.00019087
17 5.77 131.0696 Creatine C4H9N3O2 2.08484 0.73435 3.39E-06
18 6.36 176.1031 Citrulline C6H13N3O3 1.8913 2.4962 1.48E-26
19 8.48 546.3550 LysoPC［20∶3（5Z，8Z，11Z）］ C28H52NO7P 1.68454 0.71646 7.72E-06
20 11.69 783.5767 PC［16∶0/20∶3（5Z，8Z，11Z）］ C44H82NO8P 1.65813 0.91869 0.024966
21 14.33 812.6767 SM［d18∶1/24∶1（15Z）］ C47H93N2O6P 1.50266 0.8588 0.043113
22 11.91 733.5621 PC（16∶0/16∶0） C40H80NO8P 1.48544 0.71236 3.52E-07
23 8.31 567.3323 LysoPC［22∶6（4Z，7Z，10Z，13Z，16Z，19Z）］ C30H50NO7P 1.47621 0.70463 0.0012554
24 4.63 166.0863 L-Phenylalanine C9H11NO2 1.25002 0.69409 1.24E-07
25 8.43 569.3480 LysoPC［22∶5（7Z，10Z，13Z，16Z，19Z）］ C30H52NO7P 1.24515 0.64503 9.16E-06
26 8.11 467.3011 LysoPC（14∶0） C22H46NO7P 1.20763 0.57021 0.068231
27 2.69 246.1699 Valerylcarnitine C12H23NO4 1.10094 1.9351 4.98E-08
28 2.29 260.1856 L-Hexanoylcarnitine C13H25NO4 1.09453 3.3024 0.00058559
29 6.17 147.0765 L-Glutamine C5H10N2O3 1.09403 1.1196 0.0019576
图5 健康供者（1，红色）和急性白血病患者（2，绿色）29种差异代谢物热图
图6 健康供者和急性白血病患者29种差异代谢物相关性分析图
图7 29种差异代谢物通路分析模型图
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