粪便氨基酸稳定性研究：探索最佳采样条件以提升非侵入性诊断标志物可靠性

这篇综述系统评估了粪便氨基酸（Faecal amino acids）作为非侵入性生物标志物的稳定性，重点考察了采样位点、冻融循环、存储温度（-20°C/4°C/20°C）及OMNImet? ·GUT采样装置对LC-MS/MS检测结果的影响，为临床标准化提供关键依据。

　　

1 引言

近年来，粪便代谢组学因其非侵入性和对肠道功能的直接反映而成为研究热点。粪便中约60%干重由细菌组成，单克粪便含约10⁹
个细菌，其代谢活动直接影响氨基酸谱。氨基酸作为炎症、免疫调节和微生物互作的关键分子，在结直肠癌（CRC）和炎症性肠病（IBD）诊断中展现出79-98%的准确率。然而，样本离体后暴露于氧气可能导致厌氧菌死亡及代谢扰动，亟需明确最佳预处理方案。

2 方法

研究采集3名健康捐赠者的粪便样本，通过靶向液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析20种氨基酸。实验设计涵盖：

• 采样位点：评估粪便表层（S1-S3）和深层（D1-D3）6个位点的异质性
• 存储条件：对比-20°C（7-90天）、4°C（1-7天）、20°C（1-7天）的影响
• 冻融循环：1-3次循环（每次室温解冻10分钟）
• OMNImet^?
  ·GUT装置：测试室温稳定化效果

样本经涡旋匀质、冻干后，采用FMOC-Cl衍生化处理，以稳定同位素内标定量。

3 结果与讨论

分析稳定性：除牛磺酸（CV 69%）和酪氨酸（CV 35%）外，其余氨基酸的日间CV<15%。牛磺酸因检测不稳定被排除。

采样位点：多数氨基酸浓度偏差在±30%内，但个别位点出现多氨基酸同步异常，提示局部基质异质性。与Santiago的微生物组研究一致，整体空间变异可控。

存储温度：-20°C存储90天仍保持±10%偏差，而4°C和20°C导致显著波动（如谷氨酸在20°C储存7天下降40%）。与Gratton研究不同，本实验未观察到-20°C冷冻引起的人为升高。

冻融循环：3次循环未引发显著趋势性变化，但某捐赠者第2次循环后出现全局性下降（可能源于处理误差）。

OMNImet^?
·GUT装置：异亮氨酸变异较大，但赖氨酸、苯丙氨酸等7天内保持稳定，与制造商UHPLC-MS/MS数据部分吻合。

4 结论

粪便氨基酸稳定性受个体和分子特异性影响：

• 操作建议：必须匀质化以消除空间变异，优先采用-20°C保存
• 临床潜力：OMNImet^?
  ·GUT可实现家庭采样，但需优化特定氨基酸（如牛磺酸）的稳定化
• 局限：小样本量（n=3）需扩大验证

该研究为粪便氨基酸作为CRC/IBD诊断标志物的标准化路径奠定基础，未来可探索疾病特异性代谢通路与菌群互作机制。