公开课回顾--血清游离脂肪酸在个体发生代谢异常的重要作用

2018-12-27 12:00:30, Metabo-Profile 麦特绘谱生物科技(上海)有限公司

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18年首场网络公开课麦特绘谱携手Waters盛大起航，本期课程由美国夏威夷癌症研究中心助理教授、麦特绘谱生物信息资深科学家倪艳博士主讲“血清游离脂肪酸在个体发生代谢异常中的重要作用”，围绕该主题倪博士主要讲述了以下5个方面的内容：

游离脂肪酸的定义、功能及分类
日常饮食中的常见游离脂肪酸
如何检测临床生物样本的游离脂肪酸
案例分享-游离脂肪酸预测肥胖人群代谢异常
游离脂肪酸在其他临床疾病的研究热点

游离脂肪酸的定义、功能和日常

饮食中的常见游离脂肪酸

自然界中90%以上的脂肪酸都以酯的形式存在，是各种脂质的组成部分，游离脂肪酸主要是中性脂肪特别是甘油三酯分解产生，分解过程中产生大量的能量提供给机体，通过血液循环输送到身体各个部位。游离脂肪酸可分为饱和与不饱和（单不饱和、多不饱和）脂肪酸；根据碳链长短又分为短链（＜6C）、中链（6-12C）、长链（＞12C）脂肪酸。动物油富含饱和脂肪酸，植物油富含不饱和脂肪酸。纤维类食物、杂粮、水果等被肠道代谢可产生大量的短链脂肪酸（如乙酸、丙酸、丁酸等与肠道微环境密切相关），它可减轻胰岛素炎症从而改善糖尿病。深海鱼及某些植物中富含ω3系的EPA&DHA研究报道具有抗炎作用，而反式脂肪酸则对健康有害。多临床和营养学的研究发现ω3可以降低心血管类疾病，有利于大脑发育，改善精神类疾病。

如何检测临床生物样本的游离脂肪酸

医院检验科会检测血清中游离脂肪酸反映人体综合的脂肪酸代谢情况，临床上评估主要是两个方面，一是必需脂肪酸的营养健康状态，二是新生儿代谢疾病筛查用于评价线粒体脂肪酸的氧化功能。过去主要采用气质联用的方法来检测，但是单个游离脂肪酸在个体中含量比较低，需采用灵敏度更高的UPLC-MS/MS，因此，我们针对血样、尿样、组织等生物样本开发全新的液质联用方法可以绝对定性定量检测饱和、单不饱和、多不饱和类脂肪酸达65种。

案例分享-游离脂肪酸预测

肥胖人群代谢异常

倪博士引用研究文献指出目前定义肥胖人群的健康与不健康是存在争议的，不能简单以BMI去衡量体内多余的脂肪对人体的影响，因此研究团队开展了以下四个独立的研究，期望通过结合临床和生化指标去分析与胰岛素抵抗密切相关的脂肪酸，探索脂肪酸作为生物标志物来有效评估个体的健康状态和预测疾病的风险。

横断面研究：经过分析发现脂肪酸和大部分临床指标具有非常显著的相关性，采用脂肪酸区分DGLA，其区分结果明显；
10年随访研究：提出6个脂肪酸或者3个Ratio值和临床指标TG有望作为标志物来预测肥胖和糖尿病人群的患病风险；
胃旁路手术：脂肪酸水平上共有5个多不饱和脂肪酸特别是C20:3 n6-DGLA有显著差异，提出这些不饱和脂肪酸有望成为评估代谢手术疗效或者复发情况的标志物；
8周低脂饮食干预： 9个多不饱和脂肪酸在8周干预后显著下降，其中4个在代谢手术干预中也被发现与临床指标的改善有很大关联系，包括C20:3 n6-DGLA；

综合上述四个研究发现，游离脂肪酸在肥胖、糖尿病人群中是显著升高的，游离脂肪酸特别是不饱和脂肪酸与肥胖人群的代谢状态紧密相关，能够反映临床干预的效果；其中不饱和脂肪酸DGLA&PA和3个FFA的Ratios可以合并作为作为预测肥胖人群代谢异常的风险，并可以评估临床干预效果。

游离脂肪酸在其他临床疾病的研究热点

游离脂肪酸的检测不仅可以应用于肥胖和糖尿病人群的研究，文献调查显示心脏病发病风险、妊娠期糖尿病、肠道菌群-肠/脑轴-炎症代谢通道、免疫调节、耐药机制等多个领域都与游离脂肪酸相关，因此游离脂肪酸与上述疾病的关联值得相关领域研究者深入探索和思考。

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Q&A

Q：在测游离脂肪酸时，哪种样本最好？血清？血浆？有的研究好像采用的是红细胞膜？该如何选择？
A：血清、血浆、红细胞膜都是可检测的样本，具体采用哪种样本最合适应根据研究课题和实验设计去作判断，再选择合适的生物样本。
Q:不饱和脂肪酸在术后1个月先上升后下降？是什么原因导致的？
A：术后一个月不饱和脂肪酸先上升，3, 6, 9, 12个月后渐渐下降，医生指出手术后会有术后应激的状态，术后的1个月脂肪酸显著上调紧接着才出现各项治疗指标慢慢往下降的趋势，在所有检测样本中都看到类似的术后应激现象。
Q:用3个FFAratio作为预测因子，这种风险率怎么定义？比例变化到多少的时候发病风险的百分比可以计算出来？
A：这个问题可以直接联系到研究结果应该怎么应用和转化，不仅是3个FFA-ratio，单个脂肪酸包括临床指标TG都发现有一定的预测功能，需要综合运用多因子回归方法建立相关的模型并计算Score值，这个Score值是基于更大人群样本计算，为了更好的解释这个Score值Normalize到0-100这个区间，然后给出一个确定的Cutoff值，比如高于50风险率比较高，让临床医生更好的解读这个Score值。
Q:非靶向代谢组学研究中如何对不饱和脂肪酸精确鉴定结构，比如双键位置及构型。
A：非靶向代谢组学测试基于贾伟老师开发的1500多种物质标准品数据库，已经涵盖非常多的不饱和脂肪酸的标准品，非靶向主要是通过与标准品数据库比对然后精确鉴定结构。
Q: 肠道菌群-宿主共代谢物检测平台中主要关注的代谢物种类是什么？可定量到多少种？
A：肠道菌群-宿主共代谢物检测平台可高通量绝对定量检测130多种重要肠道菌群代谢物,主要包括短链脂肪酸、胆酸（特别是次级胆酸）、胆碱代谢物（如三甲胺-N-氧化物）、酚类、苯基（或苄基）衍生物、吲哚类、多胺类、脂类（如共轭脂肪酸）、维生素类、激素类等多种类型，涉及与肠道菌群代谢相关的多条重要代谢通路。能够在15分钟内实现对血清、尿液、粪便或者细菌（如大肠杆菌）等样本中的肠道菌群代谢物进行全自动化学衍生和定量分析。
具体可参考已发表的方法学文献：Zhao, L.J., Ni, Y., Su,M.M, Xie, G.X., Jia, ω.* High throughput andquantitative measurement of microbial metabolome by gas chromatography/massspectrometry using automated alkyl chloroformate derivatization.Analytical Chemistry.doi: 10.1021/acs.analchem.7b00660.
Q: 前期的一个例子提到脂肪酸有显著差异，可以作为marker，那这个差异是怎么界定的？
A：多维统计和单维统计的评估和验证，ROC曲线的测定（根据sensitivity 和 specificity去评估Cutoff值），多个独立实验的相互验证（如讲到的横断面研究、10年随访研究、胃旁路手术研究、8周低脂饮食干预），在数据分析和多个验证的基础上筛选marker。
Q:游离脂肪酸主要来源于甘油三酯的分解，磷脂中脂肪酸的比例及含量是否有测定意义？
A：主要看研究人员本身对小分子代谢物关注点，游离脂肪酸和LIPID的磷脂检测都具有检测意义，除了游离脂肪酸的方法，也有脂质组的方法可供选择。
Q：3个FFA ratio是否有生物学意义？
A：这3个FFA ratio分别是oleic acid/stearic acid (OA/SA), stearic acid/ palmitic acid (SA/PA) ，arachidonic acid/dihomo-γ-linolenic acid (AA/DGLA) 。随访的数据发现，OA/SA比值偏高，SA/PA, AA/DGLA比值偏低的肥胖人群将来发生代谢异常的风险更大。这三个脂肪酸比值分别能反应体内硬脂酰辅酶A脱氢酶1（SCD-1）Δ5去饱和酶（D5D）超长链脂肪酸延伸酶6（ELOVL 6）活性，与FFA代谢、转运、储存和利用有关。
具体请参考文章：Zhao L, Ni Y, Ma X, Zhao A, Bao Y, Liu J, Chen T, Xie G, Panee J, Su M et al: A panel of free fatty acid ratios to predict the development of metabolic abnormalities in healthy obese individuals. Sci Rep 2016, 6:28418.
Q：基线代谢检测指标是指什么，用于研究的脂肪酸基线怎么获得？人群数量需达到什么程度才能获得cutoff值？
A：这里所说的基线是指，在随访研究的初始时间每个志愿者（代谢健康肥胖者）所检测的各项指标，包括临床代谢指标和FFA浓度。目前的样本量不大，但结果在其他独立研究中得到了一定的验证。今后，我们需要扩大人群做调研，更好的锁定各个潜在标志物的波动范围，特别是我们发现的2个FFA和3个FFA ratio。并且在原有的基础上，不断优化cutoff值，提高预测准确性。Cutoff是否准确，取决于该值在独立的人群中做预测的准确性。