溶血磷脂酰胆碱对照品

中国科学院上海营养与健康研究所研究员林旭研究组与中国科学院分子细胞科学卓越创新中心研究员曾嵘研究组合作，分别在Diabetologia、The American Journal of Clinical Nutrition上，发表了题为Associations of plasma glycerophospholipid profile with modifiable lifestyles and incident diabetes in middle-aged and older Chinese、Plasma glycerophospholipid profile, erythrocyte n-3 PUFAs, and metabolic syndrome incidence: a prospective study in Chinese men and women的研究论文。　　近几十年来，我国居民的肥胖、代谢综合征及糖尿病等心血管代谢性疾病的患病率快速攀升，威胁居民健康。健康的生活方式是国际公认的预防和控制这类疾病经济有效的方法，但目前人们对其在疾病过程中的复杂影响和调控路径认识有限。近年来，包括脂质组在内的代谢组学技术的快速发展，为发现疾病早期的生物标记物、阐释疾病发生发展相关的代谢通路和调控因素提供了契机。在诸多脂质分子中，甘油磷脂（glycerophospholipid, GPLs）作为哺乳动物细胞膜含量丰富的磷脂，参与了多种生理功能，如细胞信号传导、脂蛋白分泌和代谢，以及内质网、线粒体的功能等。大量动物研究提示，GPL代谢紊乱能引发内质网应激、以及肥胖、胰岛素抵抗、血脂异常等代谢异常。迄今为止，国际上有关GPL与糖尿病、代谢综合征的前瞻性队列研究有限，尤其是在亚洲人群中的研究十分匮乏。　　林旭团队与曾嵘团队合作，通过采用高通量靶向液相色谱-电喷雾串联质谱法定量检测了2248名参加“中国老龄人口营养健康状况研究”志愿者的基线血浆脂质组（728种脂质），其中包括160种GPLs。林旭组博士生陈双双和副研究员孙亮等在GPL与糖尿病的相关研究（Diabetologia）中发现：（1）8种GPLs [1种溶血磷脂酰胆碱、6种磷脂酰胆碱（PC）以及1种磷脂酰乙醇胺（PE）]，尤其是与脂质从头合成途径（de novo lipogenesis pathway,DNL）脂肪酸相关的PC水平升高可显著增加6年糖尿病发病风险（相对风险比值比：1.13-1.25；图1）；（2）其中4种仅包含饱和、单不饱和的脂肪酸酰基链的GPLs[PC(16:0/16:1, 16:0/18:1, 18:0/16:1)和PE(16:0/16:1)]与高精制谷物（大米和面条），低鱼类、奶制品和大豆制品摄入相关的膳食模式呈显著正相关（P 0.001；图2）；（3）上述8种GPLs与糖尿病风险之间的正相关性在体力活动水平较低的个体中更为显著（P-inter 0.05；图3）。而在与代谢综合征相关的研究（AJCN) 中则发现：（1）11种GPLs（1种PC、9种PE以及1种磷脂酰丝氨酸）水平的升高可显著增加6年后代谢综合征的发病风险（相对风险比值比：1.16-1.30；图4），而这些GPLs的sn-2位置大部分含有长链或超长链多不饱和脂肪酸（PUFAs）；（2）其中7种GPLs与代谢综合征发病风险之间的正相关性在红细胞膜n-3 PUFAs水平较低的人群中更显著（P-inter 0.05；图5）。上述研究提示特定GPL能显著增加6年后糖尿病或代谢综合征的发病风险，但增加体力活动或摄入n-3 PUFAs可能有助于降低其对心血管健康的负面影响。　　研究工作得到中科院战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金及上海市科技重大专项等的资助。　　论文链接：1、2

p　　卫生部临检中心组织的2018年第一次临床微生物室间质评已经结束，但关于流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌的鉴定问题，在微信朋友圈里谈得正热烈 (见文《溶血 or 流感?傻傻分不清?》)[1]。主要是因为在这次质评中，生化鉴定仪和有些品牌的质谱仪的鉴定结果出错了。令小布自豪的是，布鲁克MALDI Biotyper质谱的鉴定结果与标准答案完全相符!所以小布在这里来一段点评。/pp　　流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌虽然同属，但属于两个不同的种，致病性和临床意义也大不相同，前者是上呼吸道感染的常见致病菌，而后者是上呼吸道的正常定植菌。小布认为要认真、仔细地把它们区分开，千万不要混淆!/pp　　可是这两种菌的亲缘关系很近，用传统的形态学和生化方法难以区分。虽然产荚膜的流感嗜血杆菌可以通过荚膜肿胀实验区别于溶血嗜血杆菌，但有些流感嗜血杆菌是不产荚膜的，通常被认为是无法分型的。同样，虽然有的溶血嗜血杆菌能够通过卫星试验观察到溶血环，但不是所有的溶血嗜血杆菌都能观察到明显的溶血环。/pp　　难道就没有好办法了吗?当然不是!/pp　　span style="color: rgb(31, 73, 125) "strong质谱是区分流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌的好方法/strong/span/pp　　早在2013年中国CDC的研究人员就通过质谱图的聚类分析，发现质谱可以把流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌清楚地分成两类，甚至可以把不同地区来源的菌株进一步细分(见图1)[2]。/pp style="text-align: center"strongimg src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/dfbc448c-6829-4363-bbc8-eb80e5161d6e.jpg" title="1.jpg" width="450" height="409" border="0" hspace="0" vspace="0" style="width: 450px height: 409px "//strong/ppstrong　　▲图1. 流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌的聚类分析树状图(MALDI Biotyper结果)/strong/pp　　2014年荷兰公共卫生区域实验室、荷兰医学中心与布鲁克微生物研发中心共同发表了MALDI Biotyper能够正确鉴定流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌的文章 [2]，专家们通过分析不同来源的277个菌株，发现质谱法与测序法鉴定流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌的结果几乎完全一致(见表1)。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/5e7cf664-5cee-4464-b1b3-ac63e6d76a51.jpg" title="2.jpg"//pp　　strong▼表1.流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌的MALDI Biotyper质谱法与测序法鉴定结果比较/strong/pp　　另外，布鲁克公司在美国FDA注册进行临床试验的结果显示：通过对74个流感嗜血杆菌和31个溶血嗜血杆菌的检测MALDI Biotyper质谱法鉴定100%正确!(结果摘自布鲁克公司提交美国FDA的报告)/pp　　可见，质谱是区分流感嗜血杆菌和溶血嗜血杆菌可以信赖的方法!有些老师不免心生疑问：既然布鲁克质谱的鉴定结果都是正确的，那为什么其它品牌的质谱鉴定错了呢?/pp　　strongspan style="color: rgb(31, 73, 125) "质谱法的数据库和鉴定结果的算法非常重要/span/strong/pp　　原来呀，质谱鉴定微生物时，需要通过软件拿采集到的样品“蛋白指纹图”到数据库里进行逐个比对，因此，数据库建立与比对时所采用的理念与算法，以及数据库的容量，是影响鉴定结果非常重要的因素。/pp　　布鲁克MALDI Biotyper的建库理念是以菌株为单位，数据库中每个条目都是一个独立的菌株。它的比对算法是采用指纹识别中的“模式识别”算法，就是把样品的“蛋白指纹图”与数据库中所有菌株的“蛋白指纹图”快速自动地进行逐个图逐个峰的比较，看看每对比对的“蛋白指纹图”之间有哪些峰是匹配的，哪些峰是不匹配的，以及匹配的谱峰之间相对强度的相关性，从而得到一个综合的匹配分数，并根据分数值告诉我们鉴定的可信程度。/pp　　MALDI Biotyper的算法看上去通俗、简单，正可谓“大道至简”吧，不仅非常实用!而且最大程度上避免了误判!就像警察通过指纹比对来识别罪犯一样，只要数据库里有罪犯的指纹，它就能正确地识别出罪犯 即使数据库里没有罪犯的指纹，它也不会找错，只是告诉我们当前数据库里没有匹配的指纹，只要扩大搜索数据库的范围，定会让罪犯无以循形，不会造成冤假错案!/pp　　有些老师可能会问：我们是做菌种鉴定，MALDI Biotyper的数据库为什么不以菌种为单位，而是以菌株为单位建立的呢?难道它能鉴定到菌株吗?/pp　　大家知道，微生物种类繁多，每种微生物又包含丰富多样的不同菌株，而同一菌种内不同菌株之间的差异是天然存在的，并和微生物的种类有关，有的种内差异大，有的种内差异小。所以，布鲁克决定在菌株水平上建库，并在选择每个菌种的建库菌株时，尽可能包含差异大的菌株，而剔除差异小的菌株。MALDI Biotyper在菌株水平建库，具有以下优势：/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "给代表性菌株预留了充分的覆盖范围/span/ppspan style="color: rgb(255, 0, 0) "　　避免了数据库不必要的冗余/span/ppspan style="color: rgb(255, 0, 0) "　　容易实现数据库的扩充和更新/span/ppspan style="color: rgb(255, 0, 0) "　　能快速适应分类学的改变/span/pp　　充分发挥了质谱技术分辨能力远远高于传统方法(如生span style="color: rgb(255, 0, 0) "/span化方法)的特点，不丢失种水平之内菌株之间的差异。/pp　　正是由于上述优势，美国CDC、加拿大国家微生物实验室和美国NIH等多家机构也在采用布鲁克的仪器和理念建立数据库并对外开放。/pp　　通过以上对布鲁克MALDI Biotyper质谱的数据库与软件算法的简单介绍，相信各位老师就能理解为什么这次卫生部的质评中，布鲁克质谱的鉴定结果是正确的，也就很好理解为什么美国FDA批准Bruker MALDI Biotyper CA系统作为首个鉴定新型致病菌耳念珠菌(C. auris) 的新方法了[4-6]。/pp　　参考文献/pp　　1. 溶血 or 流感?傻傻分不清?/pp　　2. B. Q. Zhu, D Xiao et al. MALDI-TOF MS Distinctly Differentiates Nontypable Haemophilus influenzae from Haemophilus haemolyticus.PLoS One. 2013 8(2): e56139/pp　　3. J. P. Bruin, M. Kostrzewa et al. Identification of Haemophilus influenzae and Haemophilus haemolyticus by matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry. Eur J Clin Microbiol Infect Dis 2014, 33:279–284/pp　　4. https://www.fda.gov/NewsEvents/Newsroom/PressAnnouncements/ucm605336.htm/pp　　5. FDA首次批准质谱方法鉴定新型致病菌耳念珠菌 (Candida auris)/pp　　6. “布”下天罗地网，防止“耳念”侵袭/p

创新进展近日，南京中医药大学单进军、谢彤团队在Analytica Chimica Acta（分析化学一区，IF: 6.558）正式发表了题为In-silico-library-based method enables rapid and comprehensive annotation of cardiolipins and cardiolipin oxidation products using high resolution tandem mass spectrometer的研究性论文。该文章基于Orbitrap高分辨质谱平台，创新性的通过计算机模拟方式，建立了心磷脂及其氧化产物的质谱谱库。凭借高分辨质谱平台的超高分辨率、亚ppm级质量精度，及Stepped NCE 高能碎裂模式（HCD）获得的丰富二级碎片信息，使得该方法获得模拟谱图与真实检测样本的谱图匹配一致性高。该创新分析方法的建立，对于解决以心磷脂及其氧化物为代表的、具有结构多样性及低丰度分析挑战的代谢物/脂质，进而研究其在疾病发生发展过程中的生物学效应，都有着广泛而深远的参考与借鉴价值，为探索全新的疾病生物标志物带来可能！（点击查看大图）文章赏析心磷脂（CL）是含有3-4个脂肪酰基侧链的独特磷脂。在真核生物中，它主要分布在线粒体内膜，占线粒体内膜磷脂总量的10-25%。心磷脂独特的锥状结构能稳定线粒体膜结构，参与维持线粒体正常的嵴形态。大量文献报道心磷脂参与细胞色素c、电子呼吸链蛋白的正常功能。异常的心磷脂含量、结构和心磷脂氧化会促使细胞凋亡并触发免疫炎症反应。在非靶向脂质组学研究中，发现并快速注释心磷脂及其氧化产物有助于探索心磷脂代谢在疾病发生发展过程中的生物学效应。然而，由于心磷脂及其氧化物的结构多样性及低丰度特征，给其分析鉴定带来极大的挑战。为了解决这一问题，团队在色谱和质谱条件优化的基础上，基于计算机模拟方法建立了心磷脂及其氧化产物的质谱谱库。谱库中涵盖了31578个单溶血心磷脂、52160个心磷脂以及42180个氧化型心磷脂的质谱谱图（谱图数据基于Q-Exactive-MS/MS质谱方法裂解模拟）。该模拟谱库具有较好的兼容性，且谱库中的模拟谱图与真实检测样本的谱图匹配度好，匹配度得分值高，并成功地运用于线粒体非靶向心磷脂表征以及人工氧化心磷脂的研究中。（点击查看大图）该研究列出了样品与模拟谱库的匹配结果，并附上了谱图相似性评分（所有模拟谱库的二级碎片和丰度均来源于标准品模拟）。在优化的色谱条件下，模拟谱库涵盖了三个常规前体离子[M-2H]2-、[M-H]-和[M+NH4]+的二级谱图，扩充了质谱谱库中心磷脂特异性谱图的数量。三种前体离子的模拟谱库谱图相似性评分较高，均表现出较好的匹配度，体现了该方法的优势。（点击查看大图）运用此方法，该研究对心、肝、脾、肺、肾、大脑、小脑、回肠、结肠、十二指肠以及Hep2、A549两种细胞系中的心磷脂进行了定性定量分析。为了评估匹配结果、验证该数据库的可靠性，对不同谱图相似性得分段的谱图数进行统计，结果显示谱图得分值均较高。在10种动物组织线粒体和细胞系样品中，一共鉴定出392种心磷脂。通过新建的计算机模拟心磷脂谱库，能够很好的区分样本中单溶血心磷脂和心磷脂，实现对复杂生物样本中心磷脂的准确测量。（点击查看大图）该研究还建立了心磷脂氧化产物的模拟谱库，并成功对小鼠心脏和肝脏线粒体中的氧化型心磷脂进行了归属。比较了两种人工氧化方式氧化产物的偏好，发现Fenton反应易于生成+O或者+2O的氧化产物，而过氧化叔丁醇的氧化反应倾向于产生+3O或者+4O的氧化产物。通过对氧化碎片个数的统计，发现占比最多的氧化碎片是C18-OH和C18-OOH，提示含有十八个碳的脂肪酰基更易被氧化。有趣的是，在过氧化叔丁醇的反应中，肝脏线粒体中的心磷脂似乎表现出更高的氧化产率，虽然没有进一步的验证，但是推测这种氧化效率的差异可能源于肝脏和心脏不同的代谢能力。团队介绍单进军，博士，教授南京中医药大学中医儿科学研究所副所长，江苏省儿童呼吸疾病（中医药）重点实验室副主任，南京中医药大学——UC Davis医学代谢组学联合实验室中方负责人。江苏省“333高层次人才培养工程”中青年学术技术带头人，江苏省“六大人才高峰”高层次人才选拔培养对象，NIH West Coast Metabolomics Center访问学者。研究方向：代谢组学与中医药；复杂疾病代谢调控机理及中药防治作用。先后主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省“333”工程科研项目和江苏省高校自然科学研究重大项目等课题；以第yi或（共同）通讯作者在Gut Microbes，Pharmacol Res，Anal Chim Acta，Phytomedicine和药学学报等国内外期刊发表学术论文60余篇；获国家发明专利3项；获教育部科学技术进步二等奖、世界中联中医药国际贡献奖-科技进步二等奖和江苏中医药科学技术奖一、二等奖。现为世界中联儿童医药健康产品产业分会常务理事兼副秘书长、世界中联儿科专业委员会常务理事、中华中医药学会中药实验药理分会青年委员, 中国中医药信息研究会儿科分会理事、中国研究型医院学会儿科学专业委员会青年委员，《世界科学技术-中医药现代化》杂志中青年编委。谢彤，博士，副教授江苏省儿童呼吸疾病（中医药）重点实验室骨干成员。2012年毕业于中国药科大学药学（药物代谢动力学）专业。美国NIH West Coast Metabolomics Center (UC Davis)访问学者。近年来主持国家自然科学基金等厅局级以上课题研究8项；以第yi作者或者通讯作者在Anal Chim Acta，J Chromatogr A等杂志发表SCI论文10篇。现为世界中医药学会联合会儿科专业委员会理事。研究方向：运用代谢组学/脂质组学技术研究（1）呼吸疾病发病机制及中药干预作用；（2）中药复杂组分的体内外物质基础研究；（3）药物安全性。如需合作转载本文，请文末留言。