台式核磁共振（NMR）作为急性呼吸道疾病的临床工具：与疾病严重程度相关的代谢特征

《Respiratory Research》：Benchtop NMR as a clinical tool for acute respiratory illness: metabolic signatures associated with disease severity

　　

摘要

背景

急性呼吸衰竭仍然是重症监护领域的一个主要挑战，及早识别出有临床恶化风险的患者至关重要。代谢组学能够从系统层面描述疾病的严重程度，但其临床应用受到高分辨率核磁共振（NMR）基础设施需求的限制。台式NMR提供了一种紧凑且具有潜在可扩展性的替代方案。本研究旨在识别与呼吸系统严重程度相关的血清代谢特征，并评估台式NMR和高分辨率NMR平台之间的结果一致性。

方法

将患有急性呼吸衰竭的COVID-19患者的血清样本根据呼吸系统的严重程度（轻度、中度、重度及非常重度）进行分类。使用500 MHz高分辨率NMR系统和80 MHz台式NMR系统进行了代谢组学分析。通过多变量分析来识别与严重程度相关的代谢特征，评估跨平台的一致性，并评估其与临床变量的关联。

结果

两种平台均检测到了不同严重程度组之间的代谢变化。监督学习模型能够准确区分住院患者与非住院患者以及中度病例与非常重度病例。21种代谢物（包括谷氨酰胺、柠檬酸、乳酸、苯丙氨酸、肌醇、甘油和三甲胺N-氧化物）对组别区分起到了重要作用。发生改变的代谢途径包括碳水化合物代谢、氨基酸周转、脂质代谢和三羧酸循环中间体，这些变化与缺氧和免疫激活相关。一些代谢物与炎症标志物、免疫细胞计数和氧合参数存在相关性。重要的是，台式NMR能够再现高分辨率NMR所观察到的关键代谢模式。

结论

血清NMR代谢组学能够识别与呼吸系统严重程度相关的代谢特征。高分辨率NMR与台式NMR之间的一致性表明，台式系统可用于急性呼吸系统疾病的临床患者分层，其应用潜力不仅限于COVID-19。

图形摘要

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