超高效液相色谱-串联质谱联用技术同步检测人体生物体液中嘧啶代谢物的新方法及其在急性肾损伤中的代谢机制研究

为解决急性肾损伤（AKI）中嘧啶代谢通路紊乱的机制难题，北京大学第三医院等团队开发了一种基于亲水相互作用色谱（HILIC）的UHPLC-MS/MS方法，首次实现10种嘧啶代谢物的同步定量。该方法线性范围达1.2-2400 ng/mL，成功应用于危重患者血浆-尿液配对样本，发现AKI患者血浆中尿嘧啶、胸苷等显著降低而胞嘧啶升高，揭示了嘧啶代谢与AKI发展的潜在关联，为疾病机制研究提供新视角。

　　

嘧啶代谢物作为DNA/RNA的基本组成单元，不仅是遗传信息的载体，更在能量传递和细胞信号传导中扮演关键角色。然而，在急性肾损伤（AKI）这类危重疾病中，嘧啶代谢的异常变化长期缺乏系统性研究。传统检测方法受限于代谢物的高极性、低浓度和结构相似性，难以实现多指标同步检测。更棘手的是，现有研究多聚焦血清样本，而直接反映肾脏排泄功能的尿液代谢组数据严重匮乏。这种技术瓶颈导致AKI的代谢机制研究长期停滞，临床缺乏有效的早期预警标志物。

针对这一科学难题，北京大学第三医院联合其他机构的研究团队在《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis》发表创新成果。他们突破性地建立了超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）检测平台，通过优化亲水相互作用色谱（HILIC）条件，首次实现10种嘧啶代谢物（包括难检测的单磷酸核苷酸如UMP、CMP）的高效分离与定量。研究团队将该技术应用于45例危重患者的血浆-尿液配对样本，发现AKI患者呈现独特的代谢指纹：血浆中尿嘧啶、胸苷和2’-脱氧尿苷水平显著降低，而胞嘧啶和胞苷浓度异常升高；尿液中胞苷排泄量明显减少。这些发现首次系统揭示了AKI患者嘧啶代谢通路的全局性紊乱，提示尿毒症溶质积累可能与肾功能恶化存在代谢层面的因果关系。

关键技术方法包括：1）比较BEH HILIC与BEH Amide色谱柱对极性代谢物的分离效能；2）建立含20 mmol/L甲酸铵和0.4%乙酸的ACN体系作为流动相；3）采用多重反应监测（MRM）模式提升检测灵敏度；4）验证方法在1.2-2400 ng/mL的线性范围及冻融稳定性；5）分析45例危重患者（含22例AKI）的血浆-尿液配对样本。

【评价不同固定相的分离性能】
通过对比两种色谱柱发现，BEH HILIC柱在95%乙腈条件下能有效分离10种目标物，尤其解决了单磷酸核苷酸的共洗脱问题。优化后的色谱条件使UMP与CMP的保留时间差达1.3分钟，峰对称因子优于0.9。

【方法学验证】
该方法展现优异的线性关系（R²

0.99），日内日间精密度RSD<15%，回收率82-118%。值得注意的是，单磷酸核苷酸在-40°C保存及3次冻融循环后仍保持稳定，突破了此类化合物易降解的技术瓶颈。

【AKI患者的代谢特征】
在AKI组中，血浆尿嘧啶水平较非AKI组降低2.1倍（p<0.01），而胞嘧啶升高1.8倍（p<0.05）。尿液中胞苷排泄量减少67%，提示肾小管重吸收功能受损。这些变化与尿素氮水平呈显著相关性（r=0.72），支持嘧啶代谢紊乱参与尿毒症进程的假说。

【结论与意义】
该研究不仅建立了首个覆盖嘧啶代谢全通路的高通量检测方案，更揭示了AKI特有的代谢重编程模式。特别是胞嘧啶/尿嘧啶比值的异常升高，可能通过影响核苷酸库平衡加剧细胞能量危机。尿液胞苷的排泄障碍为AKI的无创诊断提供了潜在标志物。从转化医学角度看，这些发现为开发针对嘧啶代谢的AKI干预策略（如二氢嘧啶脱氢酶调节剂）奠定了方法学基础，也为危重患者肾功能监测提供了新的代谢视角。