我们旨在探索新峰胶囊(XFC)的潜在影响在adjuvant-induced关节炎(AA)大鼠尿液代谢分析通过使用气相色谱飞行时间质谱(GC-TOF / MS)。GC-TOF / MS技术结合多元统计方法,如主成分分析(PCA)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和正交投影判别分析潜在的结构(OPLS-DA)。这些方法被用来区分健康组,治疗组和XFC治疗组和阐明潜在的生物标记物。9个潜在生物标志物如马尿酸、腺嘌呤、和左旋多巴被当成潜在的生物标记,表明嘌呤代谢、脂肪代谢、氨基酸代谢、能量代谢紊乱在AA大鼠。本研究表明,XFC有效RA和其潜在的代谢组学机制来解释。
类风湿性关节炎(RA)是一种常见的慢性系统性自身免疫性疾病,特点是滑膜组织的炎症。经常复发,长期的,痛苦的,导致僵硬和受损的骨头和软骨。风湿性关节炎发病率和伤残率高,严重影响患者的生活质量(
新安江医学理论的指导下,新峰胶囊(XFC、安徽医学系统Z20050062)是一种传统的中药(TCM)有着悠久历史的处方应用于临床治疗类风湿性关节炎(
代谢组学技术,所有的内源性代谢物进行分析通过高通量检测和数据处理获得潜在生物标记物(
在这项研究中,我们使用一个基于气相色谱飞行时间质谱分析的代谢组学方法(GC-TOF / MS)技术来发现潜在的尿液中内源性生物标志物。我们旨在探索XFC的疗效和代谢机制在RA的典范。
协议是由动物实验的伦理委员会批准安徽中医药大学(许可证号码:2012 ah - 038 - 01)。戊巴比妥钠麻醉下进行手术,所有的努力都是尽量减少痛苦。成年男性Sprague-Dawley (SD)大鼠(180 - 200 g)指定的病原体免费(SPF)购买安徽医科大学实验动物中心。所有的动物都被安置在标准笼中控制温度(约22°C)和相对湿度(40% - -60%)条件下,与相同数量的食物和水在例行的日常时间。
内部标准:L-2-Chlorophenylalanine (CAS: 103616-89-3)是购自上海恒博生物科技有限公司、中国。N, O-bis-trimethylsilyl-trifluoroacetamide (BSTFA)与1%三甲基氯硅烷(tmc)是购自瑞吉斯Technologies Inc。美国。脲酶从Canavalia ensiformis(杰克bean),类型III,粉,从σ公司购买。多聚甲醛溶液从化学试剂国药控股有限公司购买XFC是由安徽中医药大学第一附属医院(批号:2012100407,合肥,中国)。
仪器、设备如下:GC色谱:安捷伦7890 a,安捷伦,美国;质谱仪:LECO浓度TOF飞马4 d, LECO,美国;GL-20A自动高速冷冻离心机(湖南仪器工厂离心机工厂);−80°C超低温Freezer-Uplight类型(三洋公司);37°C孵化器(湖北黄石医疗器械厂)。
SD大鼠自适应地喂了一个星期。所有的老鼠被随机分为三组:健康组,治疗组,和XFC治疗组,每组8老鼠。治疗组和XFC治疗组建立了一个皮内的注入为0.1毫升的完全弗氏佐剂(CFA)到右后跖骨拦路贼(
所有的老鼠都牺牲在上届政府后12小时。膝盖被放置在4%多聚甲醛溶液。组织学变化后观察病理染色使用传统的光学显微镜。两个盲观察员评估软骨和骨破坏细胞渗透,滑膜增殖,血管翳形成,和软骨侵蚀,使用下面的评分系统:细胞渗透:年级0,没有变化;1级,很少有局灶性浸润;2级,广泛的局灶性浸润;三年级,广泛浸润入侵与聚合形成胶囊;滑膜增生:0级,扩散是缺席;1级,增殖与二至四层的活性synoviocytes温和;二年级,增殖与四加层活性synoviocytes温和,有丝分裂活动,增加和轻微或没有滑膜细胞入侵相邻骨骼和结缔组织; and Grade 3, proliferation was severe and characterized by invasion and effacement of joint space and adjacent cartilage, bone, and connective tissue; pannus formation: Grade 0, no changes; Grade 1, pannus formation at up to two sites; Grade 2, pannus formation at up to four sites, with infiltration or flat overgrowth of joint surface; and Grade 3, pannus formation at more than four sites or extensive pannus formation at two sites; cartilage erosion: Grade 0, no changes; Grade 1, superficial, localized cartilage degradation in more than one region; Grade 2, localized deep cartilage degradation; and Grade 3, extensive deep cartilage degradation at several locations [
尿液样品在室温下解冻和涡15年代,100年之后
GC-TOF / MS分析使用安捷伦7890气相色谱仪系统加上一个飞马HT飞行时间质谱仪。系统利用DB-5MScapillary列涂以5%二苯交联95%二甲基聚硅氧烷(30 m×250
色度TOF4.3X LECO软件公司和LECO-Fiehn Rtx5数据库被用于原始山峰严格,基线数据过滤和校准的基线,峰对齐,反褶积分析,峰鉴别和集成的峰面积
胃内的政府XFC之前,与健康组相比,治疗组大鼠有更显著的中等爪肿胀和高等关节炎指数(
影响XFC在AA大鼠爪肿胀和关节炎指数。
| 集团 | 爪肿胀(%) | 关节炎指数 | ||
|---|---|---|---|---|
| 一天0 | 30天 | 一天0 | 30天 | |
| 健康的 | 34.79±10.56 | 42.21±10.32 | 0.00±0.00 | 0.00±0.00 |
| 未经处理的 | 61.19±12.92 |
78.15±12.28 |
7.50±1.60 |
8.63±2.07 |
| XFC治疗 | 64.67±11.99 |
56.78±17.67 |
7.75±1.83 |
5.38±1.59 |
注意:天0显示爪肿胀和关节炎指数XFC在胃内的管理;一天30爪肿胀和关节炎指数XFC胃内的管理后30天。数据代表均值±SD (
通常在他染色,健康组安排滑膜细胞,没有滑膜增生,没有炎症细胞浸润,没有软骨侵蚀。治疗组的局部增厚周围滑膜组织炎性细胞浸润伴有剥落血管翳形成,关节腔变窄,一些软骨侵蚀。病理组织损伤XFC治疗组低于对照组的不同程度(数字
XFC对AA大鼠的病理变化的影响。代表组织病理标本的显微照片左后关节健康组(a), SD大鼠对照组(b),和XFC治疗组(c)。1:炎性细胞浸润;2:关节腔变窄;3:中性粒细胞浸润;4:血管翳形成;5:软骨侵蚀。原始放大400倍。
组织学得分的AA大鼠,
GC-TOF /女士抽搐色谱健康的尿液样本组,治疗组和XFC治疗组如图
抽搐色谱AA大鼠的尿液样本;棕色的线代表健康组;绿线代表治疗组;蓝线代表XFC治疗组。
主成分分析,结果证明算法用于代谢组学研究中,是用来处理GC-TOF / MS数据使用软件开发的SIMCA-P (Umetrics、期刊、瑞典)。同时比较大量的复杂的变量是通过减少维通过三维映射过程和输出显示与分数的阴谋,代表样本的分布多元空间(
PCA得分块adjuvant-induced关节炎大鼠尿液代谢分析的健康组,治疗组和XFC治疗组使用GC-TOF /女士。
因为PCA未能完全独立,PLS-DA分析来实现更大的群体之间的分离,提高代谢产物的鉴定。PLS-DA Ctr (mean-centered缩放)用于处理数据尺度转换模式,在那里
基于adjuvant-induced PLS-DA关节炎尿。(一个)显示了PLS-DA分离大量健康、治疗,XFC治疗组。(b)代表PLS-DA模型的验证(使用200个随机排列)。
OPLS-DA是正交校正模型的正交信号校正可以过滤掉不相关的正交可变信息。这个方法只保留相关正交可变信息的准确性,提高了歧视。OPLS-DA使用SIMCA-P软件执行,最大化模型的内部差异不同群体之间(
OPLS-DA尿液代谢分析的健康组与治疗组(a);OPLS-DA尿液代谢分析的治疗组和XFC治疗组(b);OPLS-DA变量加载情节(c)。
我们从OPLS-DA获得载荷图。每个点代表一个代谢物。点靠近中心代表小差异模型分类、和点远离中心被认为是提高分类模型。红点代表了九个潜在生物标记在我们的测试。结果如图
OPLS-DA过滤掉无关的正交信号,所以更可靠的潜在生物标志物。贵宾是一个参数,总结的重要性
潜在的生物标记选择,在每组的变化趋势。
| 数量 | VarID | 复合 | RT | 贵宾 |
|
|
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 251年 | 2,2-Dimethylsuccinic酸 | 11.0616 | 2.70266 | 0.011313387 | 0.03490986 | 0.249996112 |
| 2 | 314年 | Tartronic酸 | 11.8754 | 2.94527 | 0.024742601 | 0.15475148 | 0.010899989 |
| 3 | 636年 | Dehydroshikimic酸 | 16.7414 | 3.05951 | 0.032774968 | 0.1022563 | 0.077357634 |
| 4 | 646年 | 马尿酸 | 16.9083 | 3.21815 | 0.01018095 | 0.19488332 | 0.049258272 |
| 5 | 684年 | 腺嘌呤 | 17.5117 | 2.73672 | 0.021520896 | 0.59814266 | 0.035198717 |
| 6 | 697年 | Phenaceturic酸 | 17.7171 | 4.18817 | 0.016864462 | 0.02460963 | 0.503834004 |
| 7 | 807年 | 左旋多巴 | 19.405 | 1.31514 | 0.026524125 | 0.0252176 | 0.771814517 |
| 8 | 865年 | 1,4-Dihydroxy-2-naphthoic酸 | 20.474 | 3.69942 | 0.003037716 | 0.00524929 | 0.612627294 |
| 9 | 1110年 | 蜜二糖 | 25.9579 | 2.33593 | 0.040379626 | 0.0682718 | 0.501486543 |
注意:VarID代表尿液筛查1166峰复合的序列号;RT代表化合物的保留时间。一个变量重要性的投影(VIP)获得OPLS-DA模型阈值为1.0;
为了更好地可视化潜在生物标志物的变化,箱形图创建使用简单的统计图形来描述几组的分布的定量数据,并比较他们之间的分歧。盒子的高度代表四分位范围,水平线代表值,和扩展上下两端的线代表最大值和最小值,如图
盒子的尿液样本中数据健康组(H),治疗组(U)和XFC治疗组(XFC)。
为了说明潜在生物标志物代谢途径中的链接,我们使用了病理生理学、生物化学、生理学、和人类代谢组数据库提供定量生物代谢产物和代谢信息。我们也提到了有关文献。九个潜在生物标志物参与嘌呤代谢、脂肪代谢、氨基酸代谢、能量代谢。因此,我们构建了一个网络的潜在生物标记物的代谢途径,如图
相关网络的潜在生物标志物对RA的回应。9个潜在生物标记被用来解释可能的代谢途径。代谢物与红盒子在治疗组相比,健康组显著增加。蓝盒子的代谢物在治疗组相比,健康组显著降低。
AA, T-cell-mediated慢性炎性压力,是一种行之有效的体内模型,该模型被用在许多研究探讨RA的发病机制和潜在的治疗靶点的识别(
代谢组学主要关注生物体液的变化来表示一个生物系统的变化(
研究表明,自由基氧化损伤中扮演一个重要的角色在RA的发病机制
代谢组学分析AA大鼠的尿液的变化提高我们理解重要在RA代谢变化。马尿酸和phenaceturic酸是脂肪酸的次生代谢物。在RA,线粒体中过多的氧自由基产生,加速脂肪动员和最终显著提高脂肪酸次生代谢产物的水平。我们发现高水平的尿中马尿酸和phenaceturic酸AA大鼠,这意味着RA与脂质代谢障碍(
左旋多巴是一种酪氨酸氧化产品生成酪氨酸羟化酶。酪氨酸是苯丙氨酸的主要代谢物,它都是氨基酸。在RA,过度的氧化应激和炎症抑制氨基酸摄入或减缓他们的合成,影响关节软骨的生成蛋白质(
低水平的tartronic酸和更高水平的2,2-dimethylsuccinic酸观察治疗组,这表明三羧酸循环的功能障碍(TCA)可能是因为干扰软骨细胞和软骨的新陈代谢。2,2-Dimethylsuccinic酸琥珀酰甲基化产品和琥珀酸是一种重要的柠檬酸代谢中间物。柠檬酸是最后的三大营养物质代谢途径,碳水化合物、脂类、氨基酸。XFC治疗组显著降低水平的2,2-dimethylsuccinic酸与对照组相比。这些变化表明,柠檬酸XFC监管作用。
1,4-Dihydroxy-2-naphthoic酸是一种芳香族氨基酸,产品涉及各种酶和辅酶q和其它萜类化合物、醌从花色。1,4-Dihydroxy-2-naphthoic酸治疗组较低,可能是因为有太多的氧自由基,导致增加泛醌生产和加强氧化磷酸化。这些变化导致更多ATP (
蜜二糖是由半乳糖和葡萄糖。一个水苏糖不仅可以分解成蜜二糖而且它产生甘露三糖增强免疫物质(
Tartronic酸转化为
我们使用GC-TOF /女士代谢组学方法,全面有效地阐明AA大鼠代谢产物的变化。使用各种主成分分析等多元统计方法,PLS-DA OPLS-DA, 9个潜在生物标记物被确定。这些生物标志物主要与嘌呤代谢、脂肪代谢、氨基酸代谢、能量代谢。
XFC管理后,2的水平,2-dimethylsuccinic酸,phenaceturic酸、左旋多巴、1,4-dihydroxy-2-naphthoic酸显著改变(
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
本研究为国家科技支撑计划资助(2012 bai26b03)。作者感谢Junliang邓博士(Biotree生物技术有限公司,上海,中国)在数据分析提供帮助。