武丹彤，張?jiān)?，常亞娟，艾?/p>

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院檢驗(yàn)科，哈爾濱 150040； 2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)教育部北藥基礎(chǔ)與應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150040)

自身免疫性疾病(autoimmune diseases，AID)是指由一系列遺傳、環(huán)境、激素和代謝等因素相互作用而導(dǎo)致的自身免疫系統(tǒng)自穩(wěn)功能異常，機(jī)體對(duì)自身抗原耐受性喪失，同時(shí)促進(jìn)慢性炎癥，從而導(dǎo)致多器官組織損傷的高度異質(zhì)性疾病[1]。目前，其臨床診斷主要基于患者的癥狀描述、臨床醫(yī)師體征觀察和檢驗(yàn)指標(biāo)。檢驗(yàn)項(xiàng)目主要包括抗核抗體、免疫球蛋白及補(bǔ)體、血常規(guī)和紅細(xì)胞沉降率等[2-3]。脂質(zhì)組學(xué)是以基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)為代表的組學(xué)研究中的最新成員，是近年快速發(fā)展的新領(lǐng)域。脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)可鑒定和量化生物體內(nèi)的脂質(zhì)分子水平，而脂質(zhì)代謝產(chǎn)物變化反映機(jī)體生理病理狀況，故可應(yīng)用于探究疾病發(fā)病機(jī)制和尋找其潛在靶點(diǎn)、發(fā)現(xiàn)疾病早期診斷和預(yù)后的潛在生物標(biāo)志物等方面[4]。隨著對(duì)AID研究的深入，已有大量研究表明脂質(zhì)代謝紊亂與AID的發(fā)生發(fā)展有關(guān)[5-8]。未來，脂質(zhì)組學(xué)有望成為篩選AID新靶點(diǎn)的有效途徑，從而輔助AID臨床診斷和治療[9]。此外，由于脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和多樣性，現(xiàn)階段脂質(zhì)組學(xué)在脂質(zhì)提取分離、樣品分析和數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)仍需要不斷改進(jìn)[10]?，F(xiàn)就脂質(zhì)組學(xué)在AID中的應(yīng)用進(jìn)展予以綜述，以期拓展脂質(zhì)組學(xué)在AID相關(guān)研究中的思路。

1 脂質(zhì)組學(xué)概述

脂質(zhì)是細(xì)胞膜和脂質(zhì)顆粒的重要組成部分，參與物質(zhì)運(yùn)輸、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、分子識(shí)別和能量儲(chǔ)存等，脂質(zhì)分類系統(tǒng)基于酮?；彤愇於┗鶊F(tuán)的存在將脂質(zhì)分為八類：脂肪酸類、甘油酯類、甘油磷脂類、鞘脂類、固醇脂類、糖脂類、孕烯醇酮脂類和多聚乙烯類[11]。

脂質(zhì)組學(xué)是對(duì)生物體內(nèi)脂質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)分析的一門新興學(xué)科，通過比較不同病理生理狀態(tài)下體內(nèi)所有脂質(zhì)小分子代謝物的變化，識(shí)別代謝調(diào)控中關(guān)鍵的脂質(zhì)生物標(biāo)志物，揭示脂質(zhì)在機(jī)體生理病理變化中的作用機(jī)制[12]。自2003年脂質(zhì)組學(xué)學(xué)科出現(xiàn)以來，不斷發(fā)展的分析技術(shù)極大地推動(dòng)了該領(lǐng)域的發(fā)展。脂質(zhì)組學(xué)可與轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等技術(shù)相結(jié)合，多組學(xué)聯(lián)合分析的生物標(biāo)志物可應(yīng)用于疾病發(fā)病機(jī)制、診斷和分期、藥物治療等研究領(lǐng)域。脂質(zhì)組學(xué)的主要分析技術(shù)為液相色譜-質(zhì)譜和氣相色譜-質(zhì)譜，其研究流程主要包括樣本采集后進(jìn)行脂質(zhì)提取分離、脂質(zhì)提取物在質(zhì)譜儀中進(jìn)行分析，以及將獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行生物信息學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析[13-14]。

脂質(zhì)在許多生物過程中均起至關(guān)重要的作用，脂質(zhì)代謝異常參與機(jī)體代謝、免疫調(diào)節(jié)和炎癥等過程，與多種疾病的發(fā)生和病情進(jìn)展密接相關(guān)[15]。目前，脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)已應(yīng)用于肝腎疾病及腫瘤等的病理機(jī)制和生物標(biāo)志物的研究[16-19]。

2 AID與脂質(zhì)代謝

AID發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，往往是多種機(jī)制共同作用的結(jié)果，目前其病因尚未完全清楚。脂質(zhì)代謝異?？捎绊懠?xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)過程，有證據(jù)表明脂質(zhì)代謝可能與AID的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[20-21]。AID主要分為器官特異性AID和系統(tǒng)性AID。其中，器官特異性AID主要指抗原在特定器官中表達(dá)，激活自身抗體導(dǎo)致特定器官組織損傷，主要包括1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)、重癥肌無力、自身免疫性肝炎等。系統(tǒng)性AID指針對(duì)分散在整個(gè)機(jī)體中的自身抗原產(chǎn)生自身免疫反應(yīng)，最終導(dǎo)致廣泛的組織損傷，主要包括類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)、系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)、強(qiáng)直性脊柱炎等[22]。

飲食、病毒感染、環(huán)境因素等導(dǎo)致脂質(zhì)代謝異常，刺激機(jī)體自身免疫級(jí)聯(lián)反應(yīng)，引起AID。其中，T1DM患者會(huì)出現(xiàn)血脂異常和高密度脂蛋白(high density lipoprotein，HDL)功能障礙，血漿中三酰甘油、磷脂酰膽堿、鞘磷脂和神經(jīng)酰胺水平下降[23]。與T1DM類似，SLE與動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病等之間存在緊密聯(lián)系，SLE患者的血清總膽固醇(total cholesterol，TC)、低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)和三酰甘油水平升高，HDL水平下降[24]。另一種與脂質(zhì)代謝異常相關(guān)的AID為RA，RA患者HDL和TC水平顯著降低、LDL水平升高，TC/HDL和LDL/HDL比值均增加，表明疾病活動(dòng)性與脂蛋白水平之間存在相關(guān)性[25]。此外，研究表明低脂飲食或服用降脂類藥物可有效緩解自身免疫癥狀[26]。

在T1DM、SLE和RA患者中發(fā)現(xiàn)的脂蛋白模式異常改變表明脂質(zhì)代謝失調(diào)參與AID的發(fā)生進(jìn)展，且通常會(huì)增加患者心血管疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)并加重病情。因此，探究脂質(zhì)代謝途徑在AID中的發(fā)病機(jī)制可為其治療提供新思路。

3 脂質(zhì)組學(xué)與AID

鑒于脂質(zhì)代謝與AID的密切關(guān)系，脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)通過對(duì)大量脂質(zhì)進(jìn)行非靶向定性分析和靶向定量檢測，在AID潛在機(jī)制、早期診斷和藥物療效等方面具有巨大的應(yīng)用前景。

3.1脂質(zhì)組學(xué)與T1DM T1DM是一種由先天性和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)相互作用導(dǎo)致胰島β細(xì)胞破壞、胰島素分泌不足，從而導(dǎo)致血糖水平升高的慢性AID，患者需要終生依賴胰島素，且容易出現(xiàn)多種嚴(yán)重的并發(fā)癥[27]。

脂肪組織通過脂肪分解釋放出的游離脂肪酸(free fatty acid，F(xiàn)FA)是一種重要的能量來源，血漿FFA水平和分布改變會(huì)導(dǎo)致胰島素抵抗和凝血功能增強(qiáng)，參與心血管疾病的發(fā)展。近期一項(xiàng)研究應(yīng)用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)44例T1DM患者和44名健康對(duì)照者血漿中的FFA種類和水平進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)T1DM組的血漿總FFA、總飽和FFA、總不飽和FFA、總n-6 FFA和總n-3 FFA的水平較對(duì)照組下降，且與糖化血紅蛋白水平呈負(fù)相關(guān)[28]。同時(shí)，T1DM組飽和/不飽和FFA及n-3 FFA/n-6 FFA比例較高，血漿FFA中肉豆蔻酸、棕櫚油酸酯、棕櫚酸酯等水平降低。不同F(xiàn)FA具有不同的功能，如長鏈脂肪酸會(huì)影響細(xì)胞膜的通透性和流動(dòng)性，多不飽和脂肪酸下調(diào)促炎細(xì)胞因子發(fā)揮抗炎作用等，T1DM患者血漿FFA譜變化的確切機(jī)制目前尚不清楚。Overgaard等[29]通過液相色譜-電噴霧電離-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)對(duì)123例青少年T1DM患者在診斷后的第1、3、6和12個(gè)月的血漿進(jìn)行脂質(zhì)組學(xué)研究。結(jié)果表明，在診斷1個(gè)月時(shí)膽固醇、二酰甘油和三酰甘油水平與 1～6個(gè)月的C肽水平變化有關(guān)。脂質(zhì)組學(xué)是研究T1DM病情發(fā)展的新興技術(shù)，在疾病發(fā)展的不同階段脂質(zhì)組學(xué)評(píng)估的指標(biāo)有望更好地了解脂質(zhì)代謝失調(diào)對(duì)β細(xì)胞破壞的影響。

鞘脂是一類由鞘氨醇主鏈組成的脂質(zhì)，它是細(xì)胞膜的關(guān)鍵成分，并可調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、增殖等細(xì)胞生物過程。此外，鞘脂代謝物(如糖鞘脂和神經(jīng)酰胺)可促進(jìn)胰島素抵抗、調(diào)節(jié)胰島β細(xì)胞功能，在T1DM中具有重要作用[30]。Holm等[31]分離T1DM患者的胰島進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)與鞘脂代謝相關(guān)的13個(gè)基因表達(dá)量下降，這些參與鞘脂代謝的基因與T1DM的遺傳易感性和發(fā)病相關(guān)。糖尿病腎病是糖尿病患者的主要并發(fā)癥之一，而脂質(zhì)代謝途徑異常與糖尿病腎病的發(fā)展密切相關(guān)。有學(xué)者對(duì)432例T1DM患者進(jìn)行血漿鞘脂分析，通過高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)對(duì)己糖基神經(jīng)酰胺和乳糖基神經(jīng)酰胺進(jìn)行檢測以評(píng)估血漿鞘糖脂是否可以預(yù)測糖尿病腎病的發(fā)病情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)T1DM患者腎小球?yàn)V過率下降趨勢與己糖神經(jīng)酰胺水平升高顯著相關(guān)[32]。以上研究表明，脂質(zhì)組學(xué)在T1DM鑒別診斷和病情監(jiān)測方面具有一定潛力。

3.2脂質(zhì)組學(xué)與RA RA是一種好發(fā)于中老年女性的慢性炎性AID，病變主要侵及小關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)損傷日益嚴(yán)重，最后導(dǎo)致不同程度的關(guān)節(jié)功能障礙和畸形，同時(shí)在臨床常伴有全身性影響，如血脂和血壓升高，并增加心血管疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[33-34]。

有研究使用液相色譜-質(zhì)譜技術(shù)對(duì)124例RA患者和56名健康對(duì)照者進(jìn)行脂質(zhì)組學(xué)分析，以評(píng)估FFA水平及其與臨床檢測指標(biāo)的相關(guān)性。結(jié)果表明，兩組血清總FFA水平相似，但RA患者血清中的棕櫚酸(16∶0)、棕櫚油酸(16 ∶1w7)、油酸(18∶1w9)和花生四烯酸(20∶4w6)水平下降，且發(fā)病持續(xù)時(shí)間與硬脂酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、花生四烯酸等呈正相關(guān)[35]?；ㄉ南┧岷蛠営退岬难趸a(chǎn)物可增加LDL氧化，并抑制HDL功能。有學(xué)者通過液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)檢測RA患者血漿和滑膜液中花生四烯酸和亞油酸的氧化產(chǎn)物[5-羥基二十碳四烯酸(hydroxyeicosatetraenoic acid，HETE)、12-HETE、15-HETE、9-羥基十八碳二烯酸(hydroxyo-ctadecadienoic acid，HODE)和13-HODE]水平，結(jié)果表明活動(dòng)期RA患者5-HETE、15-HETE、9-HODE和13-HODE水平顯著升高。且活動(dòng)期RA患者脂蛋白中的氧化脂肪酸積累增加，從而導(dǎo)致HDL功能受損和動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加[36]。萊姆關(guān)節(jié)炎(Lyme arthritis，LA)是一種繼發(fā)于伯氏疏螺旋體感染的慢性炎癥性關(guān)節(jié)炎，它與RA臨床癥狀類似,但后續(xù)疾病治療方法不同。uczaj等[37]使用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)9例RA患者、9例LA 患者和9名健康志愿者的血漿進(jìn)行脂質(zhì)組學(xué)分析。在三組血漿中鑒定出114種磷脂，其中三組的磷脂譜比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且LA患者血漿中的溶血磷脂酰膽堿(14∶0)和溶血磷脂酰乙醇胺(14∶0)水平高于RA患者；溶血磷脂酰膽堿和溶血磷脂酰乙醇胺與磷脂代謝密切相關(guān)并參與炎癥反應(yīng)[38]。這些結(jié)果為闡明RA和LA發(fā)生發(fā)展的相關(guān)機(jī)制及今后探索相關(guān)疾病的新型診斷標(biāo)志物奠定了基礎(chǔ)。

3.3脂質(zhì)組學(xué)與其他AID 銀屑病是一種常見的慢性炎性皮膚病，病程較長、易復(fù)發(fā)，主要累及皮膚和關(guān)節(jié)[39]。一項(xiàng)研究應(yīng)用超高效液相色譜-串聯(lián)四極桿質(zhì)譜技術(shù)對(duì)45例銀屑病患者和45名健康志愿者的血漿樣本進(jìn)行非靶向脂質(zhì)代謝物特征分析，并應(yīng)用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)對(duì)差異表達(dá)的脂質(zhì)進(jìn)行檢測。結(jié)果表明，銀屑病患者血漿中溶血磷脂酸、溶血磷脂酰膽堿和磷脂酸水平升高，磷脂酰肌醇和磷脂酰膽堿水平下降[40]。SLE是臨床常見的全身AID，多見于育齡期女性，以關(guān)節(jié)、皮膚、腎臟和血管等多器官損傷為特征；此外，SLE患者患動(dòng)脈粥樣硬化和心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加[41]。研究表明，SLE患者磷脂水平變化明顯，其中脂肪酸和鞘脂水平降低，這可能與氧化代謝增強(qiáng)有關(guān)；與健康對(duì)照者相比，SLE患者血清中縮醛磷脂酰乙醇胺種類顯著減少，氧化應(yīng)激標(biāo)志物4-羥基壬烯醛水平升高[42]。此外，有學(xué)者使用超高效液相色譜對(duì)230例干燥綜合征患者和240名健康對(duì)照的血清樣本進(jìn)行脂質(zhì)組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)干燥綜合征代謝紊亂可能與脂質(zhì)氧化、脂肪酸氧化和能量代謝有關(guān)，患者血清中的磷脂酰膽堿(18∶0/22∶5)和甘油三酸酯(16∶0/18∶0/18∶1)水平升高，酰基肉堿(12∶0)水平下降[43]。這進(jìn)一步闡明脂質(zhì)調(diào)節(jié)對(duì)各種AID患病風(fēng)險(xiǎn)的影響至關(guān)重要。

4 小結(jié)與展望

脂類在許多細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間信號(hào)通路中起關(guān)鍵作用并可以維持細(xì)胞和組織穩(wěn)態(tài)，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、凋亡、血管生成和炎癥等多種生物學(xué)過程。脂質(zhì)代謝可以直接或間接地反映脂質(zhì)與細(xì)胞、組織和機(jī)體的相互作用以及生理病理狀況[44]。AID與血脂異常有關(guān)，脂質(zhì)種類和水平變化參與T1DM、RA和SLE等AID發(fā)病機(jī)制[45]。AID的臨床癥狀隱匿或與其他疾病的癥狀相似，目前臨床相關(guān)檢測項(xiàng)目在特異性和敏感性上尚存在諸多不足；AID屬于慢性疾病，缺乏有效的診斷,造成患者不能及時(shí)進(jìn)行有效治療[46]。而脂質(zhì)組學(xué)通過比較不同生理或病理狀態(tài)下脂質(zhì)代謝的變化反映機(jī)體功能狀態(tài)，在AID的應(yīng)用中具有廣闊前景。

盡管近年來取得了巨大進(jìn)步，但目前脂質(zhì)組學(xué)研究尚處于起步階段。脂質(zhì)組學(xué)的臨床應(yīng)用還存在諸多問題亟待解決：①鑒于脂質(zhì)化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性及相關(guān)檢測分析手段的局限性，脂質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域的研究落后于其他組學(xué)。脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)在樣本制備、檢測流程和數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)需要做到標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化和批量化。檢驗(yàn)前樣本處理是影響檢驗(yàn)結(jié)果的重要因素之一，目前脂質(zhì)組學(xué)分析對(duì)樣本處理要求較高，研究表明如果樣品在室溫下放置時(shí)間過長許多酶促和化學(xué)反應(yīng)將繼續(xù)進(jìn)行，造成結(jié)果分析時(shí)存在誤差[22,47]。②AID發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，要實(shí)現(xiàn)對(duì)AID中脂質(zhì)組學(xué)進(jìn)行精確和全面的評(píng)估并將其與其他組學(xué)進(jìn)行聯(lián)合分析，以達(dá)到多組學(xué)數(shù)據(jù)整合并相互補(bǔ)充驗(yàn)證，需今后不斷發(fā)展和改進(jìn)相關(guān)數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)和生物信息資源[48]。③目前針對(duì)AID的脂質(zhì)組學(xué)的研究相對(duì)較少，其檢測篩選的潛在生物標(biāo)志物需在臨床應(yīng)用中反復(fù)驗(yàn)證。今后需要進(jìn)一步的大型人群隊(duì)列研究充分驗(yàn)證脂質(zhì)代謝變化并確定靶向生物標(biāo)志物，從而應(yīng)用于AID早期診斷、監(jiān)測疾病發(fā)展和評(píng)估治療效果。