武丹彤，張月，常亞娟，艾民

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第一醫(yī)院檢驗科，哈爾濱 150040； 2.黑龍江中醫(yī)藥大學教育部北藥基礎(chǔ)與應(yīng)用研究重點實驗室，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致的自身免疫系統(tǒng)自穩(wěn)功能異常，機體對自身抗原耐受性喪失，同時促進慢性炎癥，從而導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)師體征觀察和檢驗指標。檢驗項目主要包括抗核抗體、免疫球蛋白及補體、血常規(guī)和紅細胞沉降率等[2-3]。脂質(zhì)組學是以基因組學、蛋白質(zhì)組學和代謝組學為代表的組學研究中的最新成員，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)物變化反映機體生理病理狀況，故可應(yīng)用于探究疾病發(fā)病機制和尋找其潛在靶點、發(fā)現(xiàn)疾病早期診斷和預(yù)后的潛在生物標志物等方面[4]。隨著對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)組學有望成為篩選AID新靶點的有效途徑，從而輔助AID臨床診斷和治療[9]。此外，由于脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的復雜性和多樣性，現(xiàn)階段脂質(zhì)組學在脂質(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[10]。現(xiàn)就脂質(zhì)組學在AID中的應(yīng)用進展予以綜述，以期拓展脂質(zhì)組學在AID相關(guān)研究中的思路。

1 脂質(zhì)組學概述

脂質(zhì)是細胞膜和脂質(zhì)顆粒的重要組成部分，參與物質(zhì)運輸、信號轉(zhuǎn)導、分子識別和能量儲存等，脂質(zhì)分類系統(tǒng)基于酮?；彤愇於┗鶊F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)組學是對生物體內(nèi)脂質(zhì)進行系統(tǒng)分析的一門新興學科，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，識別代謝調(diào)控中關(guān)鍵的脂質(zhì)生物標志物，揭示脂質(zhì)在機體生理病理變化中的作用機制[12]。自2003年脂質(zhì)組學學科出現(xiàn)以來，不斷發(fā)展的分析技術(shù)極大地推動了該領(lǐng)域的發(fā)展。脂質(zhì)組學可與轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學和代謝組學等技術(shù)相結(jié)合，多組學聯(lián)合分析的生物標志物可應(yīng)用于疾病發(fā)病機制、診斷和分期、藥物治療等研究領(lǐng)域。脂質(zhì)組學的主要分析技術(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行脂質(zhì)提取分離、脂質(zhì)提取物在質(zhì)譜儀中進行分析，以及將獲得的數(shù)據(jù)進行生物信息學和統(tǒng)計學分析[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)生和病情進展密接相關(guān)[15]。目前，脂質(zhì)組學技術(shù)已應(yīng)用于肝腎疾病及腫瘤等的病理機制和生物標志物的研究[16-19]。

2 AID與脂質(zhì)代謝

AID發(fā)病機制復雜，往往是多種機制共同作用的結(jié)果，目前其病因尚未完全清楚。脂質(zhì)代謝異?？捎绊懠毎g和細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導以及免疫應(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，激活自身抗體導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指針對分散在整個機體中的自身抗原產(chǎn)生自身免疫反應(yīng)，最終導致廣泛的組織損傷，主要包括類風濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)、系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)、強直性脊柱炎等[22]。

飲食、病毒感染、環(huán)境因素等導致脂質(zhì)代謝異常，刺激機體自身免疫級聯(lián)反應(yīng)，引起AID。其中，T1DM患者會出現(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)生進展，且通常會增加患者心血管疾病的發(fā)生風險并加重病情。因此，探究脂質(zhì)代謝途徑在AID中的發(fā)病機制可為其治療提供新思路。

3 脂質(zhì)組學與AID

鑒于脂質(zhì)代謝與AID的密切關(guān)系，脂質(zhì)組學技術(shù)通過對大量脂質(zhì)進行非靶向定性分析和靶向定量檢測，在AID潛在機制、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)相互作用導致胰島β細胞破壞、胰島素分泌不足，從而導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水平和分布改變會導致胰島素抵抗和凝血功能增強，參與心血管疾病的發(fā)展。近期一項研究應(yīng)用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對44例T1DM患者和44名健康對照者血漿中的FFA種類和水平進行檢測，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的水平較對照組下降，且與糖化血紅蛋白水平呈負相關(guān)[28]。同時，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，如長鏈脂肪酸會影響細胞膜的通透性和流動性，多不飽和脂肪酸下調(diào)促炎細胞因子發(fā)揮抗炎作用等，T1DM患者血漿FFA譜變化的確切機制目前尚不清楚。Overgaard等[29]通過液相色譜-電噴霧電離-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)對123例青少年T1DM患者在診斷后的第1、3、6和12個月的血漿進行脂質(zhì)組學研究。結(jié)果表明，在診斷1個月時膽固醇、二酰甘油和三酰甘油水平與 1～6個月的C肽水平變化有關(guān)。脂質(zhì)組學是研究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)組學評估的指標有望更好地了解脂質(zhì)代謝失調(diào)對β細胞破壞的影響。

鞘脂是一類由鞘氨醇主鏈組成的脂質(zhì)，它是細胞膜的關(guān)鍵成分，并可調(diào)節(jié)細胞凋亡、增殖等細胞生物過程。此外，鞘脂代謝物(如糖鞘脂和神經(jīng)酰胺)可促進胰島素抵抗、調(diào)節(jié)胰島β細胞功能，在T1DM中具有重要作用[30]。Holm等[31]分離T1DM患者的胰島進行檢測，發(fā)現(xiàn)與鞘脂代謝相關(guān)的13個基因表達量下降，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)。有學者對432例T1DM患者進行血漿鞘脂分析，通過高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)對己糖基神經(jīng)酰胺和乳糖基神經(jīng)酰胺進行檢測以評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患者腎小球濾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)損傷日益嚴重，最后導致不同程度的關(guān)節(jié)功能障礙和畸形，同時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)生風險[33-34]。

有研究使用液相色譜-質(zhì)譜技術(shù)對124例RA患者和56名健康對照者進行脂質(zhì)組學分析，以評估FFA水平及其與臨床檢測指標的相關(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)果表明活動期RA患者5-HETE、15-HETE、9-HODE和13-HODE水平顯著升高。且活動期RA患者脂蛋白中的氧化脂肪酸積累增加，從而導致HDL功能受損和動脈粥樣硬化發(fā)生風險增加[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9例RA患者、9例LA 患者和9名健康志愿者的血漿進行脂質(zhì)組學分析。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)計學意義，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)機制及今后探索相關(guān)疾病的新型診斷標志物奠定了基礎(chǔ)。

3.3脂質(zhì)組學與其他AID 銀屑病是一種常見的慢性炎性皮膚病，病程較長、易復發(fā)，主要累及皮膚和關(guān)節(jié)[39]。一項研究應(yīng)用超高效液相色譜-串聯(lián)四極桿質(zhì)譜技術(shù)對45例銀屑病患者和45名健康志愿者的血漿樣本進行非靶向脂質(zhì)代謝物特征分析，并應(yīng)用酶聯(lián)免疫吸附試驗對差異表達的脂質(zhì)進行檢測。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患者患動脈粥樣硬化和心血管疾病的風險增加[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有關(guān)；與健康對照者相比，SLE患者血清中縮醛磷脂酰乙醇胺種類顯著減少，氧化應(yīng)激標志物4-羥基壬烯醛水平升高[42]。此外，有學者使用超高效液相色譜對230例干燥綜合征患者和240名健康對照的血清樣本進行脂質(zhì)組學分析，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，?；鈮A(12∶0)水平下降[43]。這進一步闡明脂質(zhì)調(diào)節(jié)對各種AID患病風險的影響至關(guān)重要。

4 小結(jié)與展望

脂類在許多細胞內(nèi)和細胞間信號通路中起關(guān)鍵作用并可以維持細胞和組織穩(wěn)態(tài)，調(diào)節(jié)細胞增殖、凋亡、血管生成和炎癥等多種生物學過程。脂質(zhì)代謝可以直接或間接地反映脂質(zhì)與細胞、組織和機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,造成患者不能及時進行有效治療[46]。而脂質(zhì)組學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步，但目前脂質(zhì)組學研究尚處于起步階段。脂質(zhì)組學的臨床應(yīng)用還存在諸多問題亟待解決：①鑒于脂質(zhì)化學成分和結(jié)構(gòu)復雜性及相關(guān)檢測分析手段的局限性，脂質(zhì)組學領(lǐng)域的研究落后于其他組學。脂質(zhì)組學技術(shù)在樣本制備、檢測流程和數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)需要做到標準化、自動化和批量化。檢驗前樣本處理是影響檢驗結(jié)果的重要因素之一，目前脂質(zhì)組學分析對樣本處理要求較高，研究表明如果樣品在室溫下放置時間過長許多酶促和化學反應(yīng)將繼續(xù)進行，造成結(jié)果分析時存在誤差[22,47]。②AID發(fā)病機制復雜，要實現(xiàn)對AID中脂質(zhì)組學進行精確和全面的評估并將其與其他組學進行聯(lián)合分析，以達到多組學數(shù)據(jù)整合并相互補充驗證，需今后不斷發(fā)展和改進相關(guān)數(shù)據(jù)挖掘平臺和生物信息資源[48]。③目前針對AID的脂質(zhì)組學的研究相對較少，其檢測篩選的潛在生物標志物需在臨床應(yīng)用中反復驗證。今后需要進一步的大型人群隊列研究充分驗證脂質(zhì)代謝變化并確定靶向生物標志物，從而應(yīng)用于AID早期診斷、監(jiān)測疾病發(fā)展和評估治療效果。