喘息、COPD、健常者におけるメタボロームプロファイリングの違い。LC-MSを用いたメタボローム解析

Metabolomic Profiling Differences among Asthma, COPD, and Healthy Subjects: A LC-MS-based Metabolomic Analysis.

抄録

目的:

喘息と慢性閉塞性肺疾患（COPD）の気道における炎症および細胞プロファイルは異なっており、これらの疾患を制御する細胞代謝経路が異なることが示唆されている。

OBJECTIVE: Asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) feature different inflammatory and cellular profiles in the airways, indicating that the cellular metabolic pathways regulating these disorders are distinct.

方法:

我々は、軽度の持続性喘息患者、安定したCOPD患者、および健常者の血清メタボロームプロファイルを比較し、潜在的な代謝バイオマーカーおよび代謝経路を探索することを目的とした。液体クロマトグラフィー質量分析法を用いたアンターゲットメタボローム解析により、軽度持続性喘息患者17人、安定型COPD患者17人、健常者15人の血清メタボロームプロファイルを決定した。その後、一連の多変量統計解析が行われた。

METHODS: We aimed to compare the serum metabolomic profiles among mild persistent asthmatic patients, individuals with stable COPD, and healthy subjects and to explore the potential metabolic biomarkers and pathways. The serum metabolomic profiles of 17 subjects with mild persistent asthma, 17 subjects with stable COPD, and 15 healthy subjects were determined by an untargeted metabolomic analysis utilizing liquid chromatography-mass spectrometry. A series of multivariate statistical analyses was subsequently used.

結果:

多変量解析により、エレクトロスプレーポジティブイオンモードとネガティブイオンモードにおいて、喘息患者と健常対照者の間でそれぞれ明瞭な分離が確認されました。合計19種類の代謝物が同定されました。同様に、2つのイオンモードでは、喘息患者とCOPD患者の間に明確な分離が検出された。合計16種類の代謝物が同定されました。また、ヒポキサンチンの血清中濃度は、COPD患者や健常者に比べて喘息患者で顕著に高いことが確認された。

RESULTS: Multivariate analysis indicated a distinct separation between the asthmatic patients and healthy controls in electrospray positive and negative ions modes, respectively. A total of 19 differential metabolites were identified. Similarly, a distinct separation between asthma and COPD subjects was detected in the two ions modes. A total of 16 differential metabolites were identified. Among the identified metabolites, the serum levels of hypoxanthine were markedly higher in asthmatic subjects compared with those in COPD or healthy subjects.

結論:

喘息患者にはユニークな血清メタボロームが存在し、COPD患者や健常者と区別することができる。プリン体代謝の変化は、喘息の病態に関与している可能性がある。

CONCLUSION: Patients with asthma present a unique serum metabolome, which can distinguish them from individuals with COPD and healthy subjects. Purine metabolism alteration may be distinct and involved in the pathogenesis of asthma.