鞘磷脂参与多部位肌肉骨骼疼痛:来自2个独立队列代谢组学分析的证据

2022-03-29 07:24PanaF,LiuM,RandellcEW
中国疼痛医学杂志 2022年3期
关键词:组学代谢物队列

1. 背景

多部位肌肉骨骼疼痛 (multisite musculoskeletal pain, MSMP) 是一种非常普遍的疾病,影响所有年龄段人群,据估计在一般人群中的患病率为14%~47%;是导致残疾的主要原因,给社会带来了沉重的负担。MSMP常同时发生在多个部位,据估计65岁以上的成年人中有75%存在多个部位疼痛,其中大约20%有4个或更多的疼痛部位。MSMP比单部位疼痛预后更差,对健康的影响更大。MSMP病人常伴有较差的身心健康状况、较差的睡眠质量,并增加跌倒和骨折的风险,这表明MSMP可能是一种独特的疾病。目前,由于MSMP发病机制尚不清楚,对MSMP的治疗和管理具有挑战性。

MSMP是生物、心理和社会因素导致的多因素、复杂疾病。这些因素相互作用,导致被称为代谢物的小分子物质发生改变,利用代谢组学分析技术可以在生物样品(如血清或血浆)中检测到这些代谢物。这项技术已经帮助我们解读多种复杂疾病的分子机制,并有可能确定新的治疗靶点并开发新的诊断和预后预测工具。一些与慢性疼痛相关的代谢物在既往的研究中已经被确认,但关于MSMP的此方面研究较少。蛋白质和脂类等大分子代谢物在细胞结构和加工过程中起着重要作用,现已发现,其代谢水平的改变影响着神经传递,包括疼痛传递和知觉。

最近,对接受全关节置换 (total joint replacement,TJR) 治疗的受试者进行了MSMP代谢组学分析,发现与溶血磷脂酰胆碱相关的代谢途径改变与MSMP相关,这表明代谢组学在MSMP研究中很有前景。该研究的目的是在一般人群中采用代谢组学方法,利用实验及验证两阶段的研究设计,确定与MSMP相关的代谢标志物。

2. 方法

(1)研究参与者:该研究采用了两阶段设计,发现和重复阶段。在发现阶段,研究参与者是来自塔斯马尼亚老年人的队列研究(Tasmanian Older Adult Cohort Study, TASOAC),这是一项基于人群的前瞻性队列研究。TASOAC研究招募了1100名年龄在50~80岁之间参与研究的人员,他们是从2002年至2004年间澳大利亚塔斯马尼亚州南部(人口22.9万)的选民名单中随机挑选出来的。随后对参与者进行了2.6年、5.1年和10.7年的随访。由于基线血样的损耗,目前的研究使用在2.6年随访时采集的血样进行代谢组学分析,并进行横断面分析。采用分层随机抽样的方法,从基线到10.7年,选择49名无膝骨关节炎 (osteoarthritis, OA) 的受试者进行本研究。南塔斯马尼亚健康和医学人类研究伦理委员会(H0006488)通过了TASOAC研究的伦理审核,并得到了所有参与者的书面知情同意。在重复阶段,研究参与者来自纽芬兰骨关节炎研究(Newfoundland Osteoarthritis Study, NFOAS),该研究招募了1086名病人,这些病人大部分是患有OA,少数病人于2011年至2017年在加拿大纽芬兰和拉布拉多圣约翰的圣克莱尔慈善医院和健康科学中心综合医院因关节疾病接受了全膝关节或髋关节置换手术。纳入610名有MSMP的病人。NFOAS通过纽芬兰和拉布拉多卫生研究伦理局审核(2011.311),并获得所有参与者的书面知情同意。

(2)MSMP评估:在TASOAC中,使用问卷自我报告7个部位(包括颈、肩、手、背、臀、膝和足)中的任何一个部位的疼痛,并计算疼痛部位的总数(从0~7)。根据2016年慢性广泛疼痛(chronic widespread pain, CWP)中的定义,疼痛部位≥4为MSMP的阈值,非MSMP定义为疼痛部位< 4。

在NFOAS中,MSMP病人在行TJR手术前使用疼痛问卷进行评估,参与者被要求在人体模型上圈出所有疼痛部位,然后计算疼痛部位总数(0~21个)。该队列中的多部位MSMP采用3种不同的标准进行分类。标准1与TASOAC中的相同。根据最近修订的CWP定义(WP 2019),标准2使用疼痛部位≥7作为MSMP,非MSMP被定义为疼痛部位<7,标准3也使用疼痛部位≥7定义为MSMP,但非MSMP被定义为疼痛部位≤1,以尽量减少错误分类,从而提高本研究可重复性。

(3)人口和医疗信息收集:在TASOAC中,自我报告出生日期和性别;在MSMP评估时测量身高和体重。在NFOAS中,使用一般健康问卷收集出生日期和性别;身高和体重数据从东部医疗保健信息系统(Eastern Health Meditech Health Care Information System)检索。在两个队列中,MSMP评估收集年龄和体重指数(body mass index,BMI)。

(4)代谢组学分析:在至少禁食8小时后,在MSMP评估时收集TASOAC的血液样本。将血液以2500 r/min的速度离心5分钟,然后将血清转移到微离心管中并储存在-80℃直至解析。在TJR手术前,或在TJR手术后至少3个月并禁食至少8小时后收集NFOAS的血液样本。将血液以2000 r/min的速度离心10分钟,然后将血浆转移到微离心管中并储存在-80℃直至解析。

《中国疼痛医学杂志》编辑部

(5)统计学分析:代谢组学数据的质量控制(QC) 程序应用如下:如果超过10%的样品的值低于检测限,则从后续分析中去除代谢物,以最大限度地减少假阳性结果,作为代谢组学研究的标准做法;剩余代谢物的缺失值由给定代谢物的平均值估算。143种代谢物中有129种通过了QC程序并纳入了发现分析。然后将所有代谢物浓度进行自然对数转换以进行标准化;使用Shapiro-Wilk检验测试分布的正态性;使用Mann-Whitney U检验比较年龄和BMI;通过卡方检验比较性频率;自然对数转化代谢物浓度与独立样本学生

检验进行比较;使用逻辑回归并调整潜在的混杂因素。在发现阶段,将显著性水平定义为alpha = 0.0004,以控制在TASOAC中测试的129 种代谢物的Bonferroni方法的多重测试。在复制阶段,将显著性水平定义为alpha = 0.05。接受者操作特征分析用于检查MSMP相关代谢标志物的预测值,并计算曲线下面积(area under curve, AUC)。使用在R中的OptimalCutpoints确定最佳截止值,并计算MSMP相关代谢标记的灵敏度和特异性。所有分析均在R Studio中使用R版本3.6.3进行。使用ggplot2 R包执行结果的可视化。

如前所述,使用Biocrates AbsoluteIDQp180kit(BIOCRATS Life Sciences AG, Innsbruck, Austria) 进行NFOAS样品的代谢分析。在检索发现阶段确定的MSMP相关代谢标记物的数据来自NFOAS代谢组学数据库,用于在本研究中进行复制。

对于TASOAC样品,使用代谢组学创新中心主要代谢组学分析进行靶向代谢分析,该分析对143种化合物进行了量化,包括酰基肉碱 (

= 40)、氨基酸和衍生物 (

= 25)、氧化胺 (

= 1)、生物源性胺 (

=23)、羧酸 (

= 1)、单糖 (

= 1)、有机酸 (

= 17)、磷脂和鞘脂 (n = 34) 以及维生素和辅因子(

= 1)。在代谢组学创新中心 (https://www.metabolomicscentre.ca) 使用配备有Agilent1260系列超高效液相色谱系统的AB SCIEX QTRAP4000质谱仪 (Sciex Canada,Concord, ON, Canada)进行分析(Agilent Technologies,Palo Alto, CA) 如前所述。利用Analyst软件1.6.2 (Concord, ON, Canada) 控制整个分析的工作流程,代谢物浓度以μM为单位报告。代谢物的变异系数 (CV)介于1.16%和15.93%之间。

3. 结果

TASOAC中评估了7个解剖部位,409名参与者中有38%报告了4~7个部位的疼痛(MSMP

,

=155)。MSMP组女性占比更多 (

= 0.0001),且年龄低于非MSMP组。为了重复TASOAC的结果,使用3个不同的标准对NFOAS队列中的MSMP进行分类。参照与TASOAC相同的标准1,MSMP的患病率相似。610例病人中有58%报告了0~3个部位的疼痛(非MSMP

,

= 351),而42%报告了4~21个部位的疼痛(MSMP

,

= 259)。根据使用疼痛部位≥7作为MSMP阈值的标准2,86%的病人报告0~6个部位疼痛(非MSMP

,

= 527),14%报告疼痛部位为7~21个(MSMP

,

= 83)。根据标准3,20%的病人报告了0~1个部位的疼痛(非MSMP

,

= 122) 和14%报告了7~21个部位的疼痛(MSMP

,

= 83)。NFOAS中的MSMP组比使用所有3个标准的非MSMP 组包括更多的女性,并且比使用标准1和3的非MSMP组年龄小。在任一队列中,MSMP组和非MSMP组之间的BMI没有差异。

在节能降耗检测工作中,能源计量技术发挥着重要的作用,该技术的有效应用可以极大地提升节能降耗数据采集与监测水平。本文主要对能源计量工作在节能降耗中的作用与地位进行简要分析,并且从节能降耗途径,能源计量的作用以及政策与公共节能3个角度进行了具体的分析。

地 址:北京市海淀区学院路38号,北京大学医学部

4. 讨论

使用代谢组学方法,当前的研究在第一个队列分析得出SM C18:1水平升高和MSMP之间存在显著关联。这一结果是可靠的,因为该研究的发现在另外一个来自不同地域的独立队列数据中得出验证。更重要的是,第二个队列所提供的MSMP数据可以用于检验定义MSMP的不同阈值,当使用更高的痛阈值来定义MSMP和利用同质对照组(如没有疼痛或只有一处疼痛)时,SM C18:1和MSMP之间的关系变得更强。

孔铭:5G时期组网密度的提升将催生网络架构的变化,接入网架构上C-RAN将成为主流。在C-RAN架构下,光模块的使用频率将进一步提升,对光模块速率和性能的要求也将进一步提升。根据5G技术特点和运营商投资结构,铁塔、天线、滤波器、光模块将先后受益。公司2018年突破了25GDFB和EML芯片,实现国产替代,形成了有效的产业链突破;25G光芯片实现小批量出货,10GDFB光芯片自给,10GEML光芯片一半以上已自给,在国内处于领先地位,将受益5G建设。

在该研究中,虽然发现只有SM C18:1与MSMP存在显著性相关,但在第一个队列数据中,MSMP病人循环中其他几种鞘磷脂的水平也高于那些没有MSMP病人(

< 0.05)。虽然无可比性的研究,但该研究的发现与既往其他慢性疼痛疾病的相关研究结果一致。Peterlin等报道偏头痛病人的SM C18:1和SM C18:0水平高于对照组,且每增加1个标准差的SM C18:1和SM C18:0水平,偏头痛风险增加2.5倍以上。Vouk等研究发现卵巢子宫内膜异位症病人血浆中SM C16:1水平高于对照组。这些研究结果可能提示鞘磷脂代谢在疼痛疾病中发挥重要作用。但是这些鞘磷脂代谢物和疼痛的发生发展之间的关系还需要进一步的研究。

在TASOAC中,通过QC的129种代谢物中,只有1种代谢物,鞘磷脂(sphingomyelin, SM) C18:1在控制多次测试后达到了预定的显著性水平。SM C18:1的自然对数转化浓度对于MSMP组为2.67±0.27 log μM,对于非MSMP组为2.56±0.30 log μM(

检验

= 0.0001)。 SM C18:1 的每log μM增加与MSMP风险增加3.96倍相关(单因素logistic回归的

= 0.0002)。对性别进行校正后,显著性依然存在(优势比 = 2.70;95%置信区间1.25-5.95),这是与MSMP相关的唯一因素。接受者操作特征分析表明,自然对数转换的SM C18:1浓度的 AUC为0.6。最佳终止值为2.5,该浓度的灵敏度为80%,特异性为41.9%。此外,12种代谢物与含磷的MSMP相关。

鞘磷脂是人体内最多的鞘脂,不仅是细胞膜的结构成分,也具有调节多种细胞过程的生物活性作用,包括增殖和分化、细胞信号转导、凋亡诱导和炎症。神经酰胺是鞘磷脂酶 (sphingomyelinases,SMases) 水解鞘磷脂生成的关键产物,是具有生物活性的第二信使,可以激活下游效应分子。神经酰胺可以通过神经酰胺酶进一步代谢成鞘氨醇,然后通过鞘氨醇激酶代谢成鞘氨醇-1-磷酸 (sphingosine-1-phosphate, S1P)。神经酰胺和S1P在炎症和细胞凋亡中都有明确的作用,有新的证据表明这些鞘脂代谢物作为重要的介质参与外周和中枢神经敏感化。与鞘磷脂水平升高相关的多部位疼痛机制尚不清楚。最合理的解释之一是,鞘磷脂水平的升高激活了SMases/神经酰胺系统,导致神经酰胺和S1P的过度生产,介导了涉及MSMP的外周和中枢敏化。为了支持这一观点,一个临床前模型显示鞘磷脂神经酰胺代谢途径的改变与神经元超敏性有关。然而,该研究中的代谢组学分析不包括这些代谢物;在MSMP病人中神经酰胺及其下游产物水平是否升高,还需要进一步更广泛的代谢组研究。这项研究的局限性包括:首先,对于定义MSMP疼痛部位的数量没有明确的共识;疼痛部位≥4在2016年被提出为定义CWP的阈值,对于研究为目的时被证明是有效的,但最近修正为疼痛部位≥7。尽管由于现有疼痛数据的限制,只能在发现队列中使用先前定义≥4个疼痛部位,但能够在复制队列中检查这两种定义。使用不同定义的一致性结果表明,该结果是稳定的。其次,该研究采用了仅覆盖143种代谢物的目标代谢组学方法,因此,可能会错过其他与MSMP相关的重要代谢物。支持这一观点的是,SM C18:1对MSMP病人和非MSMP病人的区分能力只有中等。第三,横断面分析不能表明鞘磷脂与MSMP之间存在因果关系,因此,鞘磷脂水平升高是否与MSMP有关尚不能确定,需要进一步的功能分析来检验因果关系。第四,确定的MSMP相关代谢物SM C18:1与MSMP相关结果(如疼痛强度、残疾和身体功能)有何关联仍有待研究,因为没有两组病人疼痛相关结果的数据。最后,发现队列由普通人群的个体组成,而复制队列由接受全膝或全髋关节置换术的病人组成,似乎比发现队列的病人更多。然而,这可能表明该研究的发现也适用于其他人群。

既往关于MSMP的代谢标志物相关的代谢组学研究较少。在一项包括39名健康对照、30名局部颈肩疼痛和16名CWP病人的女性研究中,Hadrévi等研究代谢物丰度的差异很大,但是由于样本量小,从而没能筛选出特定的代谢产物。Livshits等研究发现硫酸脱氢表雄酮水平的降低与CWP有关,但在调整了脂肪质量指数后其意义变得模糊不清 (

= 0.052),在既往的纵向研究中发现脂肪质量指数与MSMP相关。在一项由76名持续疼痛参与者、221名非持续疼痛参与者和61名无疼痛参与者组成的研究中,Mantyselka等研究发现鸟氨酸水平与持续疼痛呈正相关。在该研究中,观察到MSMP参与者的鸟氨酸水平比没有MSMP的参与者高,但这种差异在统计学上并不显著。疼痛测量和定义的差异,以及不同的研究人群可能是结果不显著的原因。最近,在第二队列数据 (NFOAS) 中选取极端表型样本进行分析,发现2种与MSMP相关的溶血磷脂酰胆碱(lysophosphatidylcholine, LysoPC):1种含26个碳且无双键 (lysoPC 26:0) 和1种含28个碳且有一个双键 (lysoPC 28:1)。由于TASOAC中疼痛数据结构原因,不能以与NFOAS相同的方式在TASOAC中定义MSMP和非MSMP。当MSMP被定义为疼痛部位≥4时,这两种代谢物 (lysoPC 26:0和28:1) 的浓度在MSMP和非MSMP之间差异均无统计学意义。这可能说明lysoPC 26:0和lysoPC 28:1与更严重的MSMP病有关。在该研究中SM C18:1和MSMP之间的显著关联,以及既往的研究发现,这些研究结果表明代谢功能障碍和MSMP之间可能存在联系。

5. 结论

鞘磷脂代谢可能参与了MSMP的发病机制,SM C18:1的循环水平可作为MSMP治疗的潜在标志物。

与本文相关的补充数字内容可从http://links.lww.com/PAIN/B236获取。

( Pana F, Liu M, Randellc EW,

. Sphingomyelin is involved in multisite musculoskeletal pain: evidence from metabolomic analysis in 2 independent cohorts. Pain, 2021,162 (6):1876-1881. 北京大学第三医院疼痛科,马云龙 译,李水清 校)

首先改变影响油井生产情况的参数,再对不同参数模拟油井20a的生产情况,对渗透率、井距和孔隙度对生产的影响进行分析。

针对定向随钻扩孔技术的特点,采取了以下优化措施:1)按设计的造斜率,摸索造斜率变化规律,及时调整螺杆弯角,增强定向扩孔能力;2)简化钻具组合,使井眼曲率平滑过渡,降低摩阻,以提高钻井液润滑性和防塌性能,达到预期的规则井眼。

该研究从NFOAS代谢组学数据库中检索了SM C18:1的数据,并测试了其与MSMP的关联发现,在所有3个MSMP定义下,SM C18:1与MSMP显着相关(均

< 0.03)。根据定义1、2和3,SM C18:1每log μM的增加分别与MSMP风险增加1.89、2.29和2.82 倍相关。接受者操作特征分析表明,在所有3个MSMP定义下,自然对数转换的 SM C18:1浓度的AUC为0.6。最佳终止值为2.2,该浓度在定义1、2和3下的灵敏度分别为63.2%、75.9%和67.5%,特异性为分别为50.4%、42.8%和54.9%。

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第一阶段:中国入市主导阶段.这一阶段主要指有统计数据以来的1966~1991年的26年.FAO数据显示,中国甘薯于1965年开始进入国际市场,并在1985年之后进入高峰期.这一阶段中国甘薯出口在世界甘薯贸易中占据十分重要的地位,中国甘薯贸易额占世界贸易额的比例长期维持在90%左右,与中国是世界第一大甘薯生产国的地位匹配.

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