呼出气体活体质谱分析技术及其在肾功能不全患者蛋白质代谢评价中的应用研究

In China, it is predicated that more than 50 million of the general population is the patients with renal insufficiency, and the number is increasing year by year. Nutrition therapy is the primary means of clinical treatment of chronic kidney disease, and strict control of dietary protein intake is of great significance for disease treatment and prognosis of renal insufficiency. Currently, evaluation of protein intake is mainly through the detection of glomerular filtration rate (GFR) using blood samples labeled by radioisotope. This method is cumbersome and expensive, and brings pain and inconvenience to patients, so its compliance is poor. This project builds a new technological platform of tandem mass spectrometry using breath as samples based on extractive electrospray ionization mass spectrometry (EESI) for in vivo breath analysis. This platform can be used for in vivo and real-time analysis of exhaled breath of patients with renal insufficiency, and the massive MS data obtained can be handled out scientifically by special data processing software. Therefore, this method can be developed to evaluate the protein metabolism in patients with renal insufficiency rapidly and non- invasively. It provides new ideas for rapid evaluation of nutrition and prognosis of patients with renal insufficiency, and lays the foundation for clinical application of this technique and method.

我国肾功能不全患者超过5000万，且呈逐年上升之势。营养治疗是临床治疗慢性肾脏病的主要手段之一，严格控制饮食中蛋白质摄入量对肾功能不全症的治疗和预后具有重大意义。目前，评估蛋白质摄入量合理与否主要通过抽取患者放射性同位素标记的血样后检测其中肾小球滤过率(GFR)来进行，该方法因过程繁琐、费用高昂、给患者带来痛苦，使其依从性差。针对此现状，本项目以自主研发的电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)技术为基础，以呼出气体为样品，构建新型呼出气体串联质谱活体分析技术平台，并将其用于肾功能不全患者呼出气体的活体实时分析，以专用数据处理算法和软件对所获得的海量质谱数据进行科学处理，发展出无创、快速评估肾功能不全患者蛋白质代谢情况的新技术和新方法，为肾功能不全患者的营养调节及预后情况的快速评价提供新思路，并为该技术和方法在临床上的应用打下基础。

我国肾功能不全患者超过5000万，且呈逐年上升之势。营养治疗是临床治疗慢性肾脏病的主要手段之一，严格控制饮食中蛋白质摄入量对肾功能不全症的治疗和预后具有重大意义。目前，评估蛋白质摄入量合理与否主要通过抽取患者放射性同位素标记的血样后检测其中肾小球滤过率(GFR)来进行，该方法因过程繁琐、费用高昂、给患者带来痛苦，使其依从性差。针对此现状，本项目以自主研发的电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)技术为基础，以呼出气体为样品，构建新型呼出气体串联质谱活体分析技术平台，并将其用于肾功能不全患者呼出气体的活体实时分析，以专用数据处理算法和软件对所获得的海量质谱数据进行科学处理，发展出无创、快速评估肾功能不全患者蛋白质代谢情况的新技术和新方法，为肾功能不全患者的营养调节及预后情况的快速评价提供新思路，并为该技术和方法在临床上的应用打下基础。.通过本项目研究，我们将自主研制的EESI源及呼出气体采样与输出装置耦合到LTQ Orbitrap XL质谱仪器上，构建了新型呼出气体活体分析技术平台；采用标准样品对该技术平台的分析性能进行了优化和表征；运用以上技术平台对肾功能不全患者及健康人群的呼出气体进行了在线和离线分析，分别获得足够数量的代谢物分子指纹谱图；采用主成分分析法（PCA）对指纹谱图进行了分类识别分析，建立了基于呼出气体的肾功能不全评价模型，采用临床病例和实验数据对该评价模型进行了交叉验证，并筛选出复杂数据中的十余种潜在的分子标志物，通过串联质谱确定了其中两种物质的结构，根据这两种分子标志物，初步探讨了其分子生物学机制，为肾功能不全患者诊断、营养及预后的评价提供了物质基础和科学依据，也为临床疾病诊断技术的发展提供了新的思路。