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客戶文章丨Molecules血清中肉堿與心衰
心力衰竭（HF）仍然是世界范圍內(nèi)的主要心臟疾病和公共衛(wèi)生負(fù)擔(dān)，目前可行的預(yù)測因素主要包括左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）、利鈉肽水平和紐約心臟病學(xué)會（NYHA）的心衰分級，但是這些依舊不能完全解釋和預(yù)測慢性HF患者長期不良發(fā)生的風(fēng)險。代謝組學(xué)技術(shù)在臨床研究中顯現(xiàn)出作為診斷/預(yù)測工具和優(yōu)化管理的潛力，眾所周知，心力衰竭進(jìn)展過程中會發(fā)生代謝功能障礙，心肌中脂肪酸減少，脂肪酸氧化需要通過肉堿穿梭往線粒體內(nèi)運輸，推測這個過程可能在HF進(jìn)展中起著關(guān)鍵作用。復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院葛均波團(tuán)隊、錢菊英團(tuán)隊和復(fù)旦大學(xué)人類表型組研究院唐惠儒團(tuán)隊合作，于2023年在Molecules期刊上發(fā)表題為“Quantitative Profiling of Serum Carnitines Facilitates the Etiology Diagnosis and Prognosis Prediction in Heart Failure”的研究論文，發(fā)現(xiàn)脂酰肉堿不僅可用于HF診斷，也可以用于非缺血性擴(kuò)張型心衰（DCM-HF）的診斷，還可以用于預(yù)測不良發(fā)生。原文鏈接：https://doi.org/10.3390/molecules28145345，我公司參與了該研究中脂酰肉堿檢測方法的開發(fā)和樣品的定量檢測工作。
01 實驗設(shè)計
篩選入組的志愿者共有209名，其中非缺血性擴(kuò)張型心衰（DCM-HF）病人98名，缺血型心衰（IHD-HF）病人63名，健康對照組48名。對這三組志愿者的血清定量檢測脂酰肉堿水平。
HF病人均滿足：NYHA分級至少Ⅱ級、LVEF<55%、NT-pro-BNP>125 pg/ml這三個條件�；�特征表明：DCM-HF組和IHD-HF組的病人心臟功能與對照組相比差得多，而且DCM-HF組的病人與IHD-HF組相比，LVEF更低而左心房直徑更高。
02 結(jié)果
將HF與對照組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)4種脂酰肉堿C4DC（AUC = 0.915，p < 0.01）、C20:4（AUC = 0.871，p < 0.01）、C18:1（AUC = 0.870，p < 0.01）和 C18:2 具有顯著值 （AUC = 0.868，p < 0.01），并且發(fā)現(xiàn)年齡、性別、高血壓和血清肌酐獨立地增加了心力衰竭的診斷。評估了每種肉堿對HF診斷的獨立影響，同時根據(jù)上述因素調(diào)整，證明了這4種肉堿可以獨立驗證心力衰竭診斷，如表 3 所示。
進(jìn)一步地，即使調(diào)整年齡、LDL-C、血尿酸和 LVEF，發(fā)現(xiàn)7種脂酰肉堿能診斷DCM-HF，這7種脂酰肉堿是C2、C3、isoC4、C6、C18、C18:1和C18:2，如表4所示。
最終，結(jié)合臨床指標(biāo)，我們認(rèn)為使用isoC4、C18、troponin T和LVEF能較好診斷DCM-HF，如圖4所示。
在隨訪的 28.3個月（中位數(shù)）期間，12 名患者失訪，總共發(fā)生 43例死亡事件，其中IHD-HF組死亡18 例（31.6%），DCM-HF組死亡 25例（27.2%），還有54例HF患者（14例IHD-HF，40例DCM-HF）再次住院。
對全因死亡率的分析發(fā)現(xiàn)，除了年齡（> 65歲）、血肌酐（> 2 mg/dL）、NT-pro-BNP（> 4000 pg/mL）、左心房直徑（> 55 mm）這些高危因素外，C18:1和isoC5也會增加全因死亡率，如表5所示。
03 檢測方法
使用超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（1290-6470 UPLC-MS/MS，Agilent）對血清中脂酰肉堿進(jìn)行定量檢測，使用內(nèi)標(biāo)法定量。
04 討論
在本研究中，我們證實了HF患者血清中有幾種脂酰肉堿顯著增加，并且與不良的長期預(yù)后獨立相關(guān)。更有趣的是，我們驗證了脂酰肉堿能有效區(qū)分DCM 和 IHD 的診斷能力。據(jù)我們所知，迄今為止尚未有相關(guān)報道。
作為運輸長鏈脂肪酸的重要載體，脂酰肉堿水平及其變化直接影響線粒體脂肪酸的氧化效率。相反，HF中脂肪酸代謝的不可逆重塑也會干擾脂酰肉堿的合成。因此，循環(huán)脂酰肉堿的濃度與心衰的疾病分型、預(yù)后相關(guān)是有機制基礎(chǔ)的。
延伸閱讀
脂酰肉堿：人體內(nèi)的肉堿可以通過飲食（富含于紅肉）得到補充，也可以通過生物合成的方式從賴氨酸（Lys）及蛋氨酸（Met）產(chǎn)生。肉堿在能量代謝中起著非常重要的作用，是轉(zhuǎn)運脂肪酸的載體，特別是對于大部分能量都來自于脂肪酸氧化的心臟和骨骼肌。
肉堿穿梭和脂肪酸氧化：由于脂肪酸活化成脂酰CoA發(fā)生在胞液中，而脂肪酸氧化發(fā)生在線粒體基質(zhì)內(nèi)，中短鏈脂酰CoA可以滲透通過線粒體內(nèi)膜，而長鏈脂酰CoA不能通過，需要一個特殊的運輸機制-肉堿穿羧系統(tǒng)（Carnitine shuttle system）。肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I（CPT I）位于線粒體外膜上，使得脂酰CoA（Acyl-CoAs）變成了脂酰肉堿（Acylcarnitines）；位于線粒體內(nèi)膜上的肉堿-脂酰肉堿轉(zhuǎn)移酶（CACT）將脂酰肉堿順利轉(zhuǎn)運至線粒體基質(zhì)中；脂酰肉堿一旦進(jìn)入到線粒體基質(zhì)，就在肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶II（CPT II）作用下釋放出游離肉堿，形成的脂酰CoA進(jìn)行脂肪酸β氧化變成乙酰CoA；游離的肉堿一部分可以通過CACT轉(zhuǎn)移到線粒體外，一部分還可以和乙酰CoA在肉堿轉(zhuǎn)移酶（CAT）作用下生成CoA和乙酰肉堿，乙酰肉堿也可以通過CACT轉(zhuǎn)移到線粒體外。
肉堿與遺傳性代謝缺陷疾病：由于某些酶的基因位點發(fā)生突變，會造成肉堿由細(xì)胞外轉(zhuǎn)運至細(xì)胞內(nèi)的能力下降，胞漿內(nèi)肉堿濃度降低，尿肉堿丟失增加，血清肉堿濃度降低，長鏈脂肪酸在細(xì)胞質(zhì)中積聚，引起代謝紊亂和多臟器損傷，被稱為原發(fā)性肉堿缺乏癥。針對新生兒的脂肪酸及�；鈮A的濃度檢查，能篩查出這部分的遺傳性代謝缺陷患兒，并進(jìn)行及早干預(yù)。
