メタボローム解析による双極性うつ病に関連する尿中分子変化の検出

Metabolomic analysis to detect urinary molecular changes associated with bipolar depression.

• Yan Ren
• Zhen-Zhu Chen
• Xiao-Li Sun
• Hui-Jun Duan
• Jun-Sheng Tian
• Jia-Ying Wang
• Hong Yang

抄録

双極性障害（BD）は、複雑な臨床症状を呈し、診断精度が低い衰弱性の精神疾患である。うつ病エピソードは、躁病や軽躁病エピソードよりも臨床的に大きな課題となる併存率や自殺率の高い疾患である。しかし、双極性うつ病の客観的なバイオマーカーは存在しない。本研究の目的は、双極性うつ病の診断に有用な尿中代謝物バイオマーカーを検出することである。核磁気共鳴分光法を用いて、双極性うつ病患者（n=37）と健康なボランティア（n=48）の尿サンプルのプロファイリングを行った。データは直交偏最小二乗判別分析とt検定を用いて分析した。差異のある代謝物が同定され（VIP>1、p<0.05）、さらにMetabo Analyst 3.0を用いて解析し、関連する代謝経路を同定した。その結果、BD患者と健常者では合計7種類の代謝物が異なる発現を示しました。健常者と比較して、BD患者の尿サンプル中のベタイン、グリセロール、ヒプル酸、インドール硫酸、トリメチルアミンオキサイド、尿素のレベルは有意に高く、イノシトールのレベルは有意に低かった。これらの低分子のほとんどは脂質代謝と腸内微生物の代謝に関連している。これらの差動代謝物は、双極性うつ病の病理学的メカニズムについての重要な洞察を提供する可能性がある。本研究の結果は、今後の同様の研究やさらなる研究のための有意義な参考となるものである。

Bipolar disorder (BD) is a debilitating mental disorder with complex clinical manifestations and low diagnostic accuracy. Depressive episodes are most common in the course of BD with high comorbidity and suicide rates, which present greater clinical challenges than mania and hypomania episodes. However, there are no objective biomarkers for bipolar depression. The aim of this study was to detect urinary metabolite biomarkers that could be useful for the diagnosis of bipolar depression. Nuclear magnetic resonance spectroscopy was used to profile urine samples of patients with bipolar depression (n = 37) and healthy volunteers (n = 48). Data were analyzed using Orthogonal Partial Least Square Discriminant Analysis and t-test. Differential metabolites were identified (VIP > 1 and p < 0.05), and further analyzed using Metabo Analyst 3.0 to identify associated metabolic pathways. In total, we identified seven metabolites differentially expressed in patients with BD and healthy controls. Compared with healthy group, the levels of betaine, glycerol, hippuric acid, indole sulfate, trimethylamine oxide, and urea in urine samples of BD patients were significantly higher, while the level of inositol was significantly lower. Most of these small molecules are related to lipid metabolism and gut microbiota metabolism. These differential metabolites could provide critical insight into the pathological mechanisms of bipolar depression. The results of this study provide a meaningful reference for similar and further studies in the future.

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