基于尿液胺-酚代谢组学的帕金森病早期诊断生物标志物研究

《npj Parkinson's Disease》：Decoding the metabolic landscape of Parkinson’s disease: dansylated urinary amines and phenols submetabolomes for signature profiling and biomarker discovery

　　

摘要

帕金森病（PD）缺乏具有强判别能力的可靠非侵入性早期诊断生物标志物，这是一项重大的未满足临床需求。我们开发了一种丹磺酰化工作流程，与捕获离子淌度光谱-四极杆飞行时间质谱（TIMS-Q-TOF-MS）联用，用于尿液胺-酚亚代谢组靶向分析。分析对象包括21例PD患者、21例阿尔茨海默病（AD）患者和21例健康对照（HCs）的尿液样本，共注释了196种代谢物：143种含胺化合物、49种酚类代谢物和4种同时含有胺基和酚基的双功能代谢物。偏最小二乘判别分析（PLS-DA）证实了我们分析流程的稳定性。以VIP > 1.2且p < 0.05为阈值筛选，鉴定出47种与PD相关的差异丰度代谢物，主要富集于半胱氨酸/甲硫氨酸代谢、苯丙氨酸-酪氨酸-色氨酸生物合成、嘧啶代谢和色氨酸代谢通路。PD的特征表现为多巴胺3-O-硫酸盐升高——提示外周多巴胺灭活加速——以及色氨酸及其羟基化衍生物降低。受试者工作特征曲线（ROC）分析验证了一种三代谢物标志物组合（4-氨基-1-哌啶甲酸、多巴胺3-O-硫酸盐、甲基乙炔腐胺），其AUC为0.923（95% CI：0.828–0.986），可用于区分PD与健康对照。该标志物面板能够捕捉PD特异性的神经递质代谢失调，并实现稳健的患者分层。本研究的优势在于：对病理生理学相关的胺-酚代谢物进行靶向定量、采用便捷的非侵入性尿液采样，以及通过4D代谢组学增强检测灵敏度。总之，我们的研究结果建立了一种基于尿液的新型PD诊断策略，并描绘了区分PD与AD及其他常见神经退行性疾病的差异化代谢特征。