Lipidomics: ความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับโรคไต

ติดต่อ: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 อีเมล:audrey.hu@wecistanche.com

Ying-Yong Zhao, Nosratola D. Vaziri, รุย-เฉาหลิน

เชิงนามธรรม

เนื่องจากอุบัติการณ์ของโรคเบาหวานและความดันโลหิตสูงชนิด-2 เรื้อรังไตโรค (CKD) ได้กลายเป็นปัญหาสาธารณสุขที่สำคัญทั่วโลก CKD ส่งผลให้เสียชีวิตก่อนวัยอันควรจากโรคหลอดเลือดหัวใจและโรคแทรกซ้อนอื่นๆ การตรวจหาตั้งแต่เนิ่นๆ การตรวจสอบการทำงานของไตอย่างรอบคอบ และการตอบสนองต่อการแทรกแซงการรักษาเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการป้องกันการลุกลามของ CKD และภาวะแทรกซ้อน น่าเสียดายที่ biomarkers แบบดั้งเดิมของการทำงานของไตมีความไวไม่เพียงพอหรือมีความเฉพาะเจาะจงในการตรวจหาระยะเริ่มต้นของโรคเมื่อการแทรกแซงทางการรักษามีประสิทธิภาพมากที่สุด ดังนั้น biomarkers ที่มีความละเอียดอ่อนมากขึ้นของไตโรคจำเป็นสำหรับการวินิจฉัย การตรวจติดตาม และการรักษาที่มีประสิทธิภาพ CKD ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างลึกซึ้งในการเผาผลาญไขมันและไลโปโปรตีน ซึ่งส่งผลให้ CKD ลุกลามและภาวะแทรกซ้อนของหัวใจและหลอดเลือด ลิปิดและเมแทบอไลต์ที่ได้มาจากลิพิดมีบทบาทสำคัญในโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์ เนื้อเยื่อ และไบโอฟลูอิดที่หลากหลายและมีความสำคัญอย่างยิ่ง Lipidomics เป็นสาขาหนึ่งของเมตาโบโลมิกส์ ซึ่งครอบคลุมการศึกษาทั่วโลกเกี่ยวกับไขมันและหน้าที่ทางชีวภาพของไขมันในด้านสุขภาพและโรค ซึ่งรวมถึงการระบุตัวบ่งชี้ทางชีวภาพสำหรับการวินิจฉัย การพยากรณ์โรค การป้องกัน และการตอบสนองในการรักษาโรคต่างๆ การทบทวนนี้สรุปพัฒนาการล่าสุดของไขมันในเลือดและการประยุกต์ใช้กับสารต่างๆไตโรครวมถึงโรคไตวายเรื้อรัง โรคไต IgA ภาวะไตวายเรื้อรัง มะเร็งเซลล์ไต โรคไตจากเบาหวาน และภาวะไตวายเฉียบพลันในการวิจัยทางคลินิกและการทดลอง เทคโนโลยีการวิเคราะห์ การวิเคราะห์ข้อมูล รวมถึงตัวบ่งชี้ทางชีวภาพการเผาผลาญที่เป็นที่รู้จักในปัจจุบันของโรคไต มีการหารือเกี่ยวกับมุมมองในอนาคตและข้อจำกัดที่อาจเกิดขึ้นของไขมันในเลือด

Cistanche Deserticola ป้องกันไตโรค, คลิกที่นี่เพื่อรับตัวอย่าง

1. บทนำ

เนื่องจากอุบัติการณ์ของโรคเบาหวานและความดันโลหิตสูงชนิด-2 เรื้อรังไตโรค(โรคไต) ได้กลายเป็นปัญหาด้านสาธารณสุขที่สำคัญทั่วโลก CKD ส่งผลให้ทุพพลภาพและเสียชีวิตก่อนวัยอันควรจากโรคหัวใจและหลอดเลือดที่เร่งขึ้นและภาวะแทรกซ้อนจากผู้ดูแล [1] เงื่อนไขทางพยาธิวิทยาจำนวนมากรวมถึงความผิดปกติทางพันธุกรรม, เมแทบอลิซึม, พิษ, ภูมิคุ้มกัน, การติดเชื้อ, การไหลเวียนโลหิต, กลไกและความผิดปกติอื่น ๆ ที่นำไปสู่การพัฒนาและความก้าวหน้าของไตโรค. การตรวจหาตั้งแต่เนิ่นๆ การเฝ้าสังเกตการทำงานของไตอย่างรอบคอบ และการตอบสนองต่อการแทรกแซงการรักษาเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวินิจฉัยและป้องกันความก้าวหน้าของ CKD และภาวะแทรกซ้อนได้ทันท่วงที น่าเสียดายที่ตัวบ่งชี้การทำงานของไตแบบเดิมมีความไวไม่เพียงพอหรือมีความเฉพาะเจาะจงในการตรวจหา CKD และโรคหลอดเลือดหัวใจหรือภาวะแทรกซ้อนอื่น ๆ ในระยะเริ่มแรกเมื่อการรักษามีประสิทธิภาพมากที่สุด ตัวอย่างเช่น ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่ใช้บ่อยที่สุด เช่น ซีรั่มครีเอตินีนและยูเรียและการกวาดล้างครีเอตินีนได้รับอิทธิพลอย่างมากจากปัจจัยต่างๆ ที่ไม่ขึ้นกับการทำงานและโครงสร้างของไตภายใน ในบริบทนี้ มวลกล้ามเนื้อส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อครีเอตินีน ปริมาณโปรตีนและความสมดุลของของเหลวที่ปรับยูเรีย และการใช้สารยับยั้งเอนไซม์ที่ทำให้เกิดการสร้างแองจิโอเทนซินหรือสารยับยั้งตัวรับแอนจิโอเทนซิน เช่นเดียวกับการบริโภคโปรตีนในอาหาร ส่งผลต่อการกวาดล้างของครีเอตินีน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพัฒนา biomarkers ที่มีความละเอียดอ่อนและเฉพาะเจาะจงสำหรับการตรวจหาโรคไตในระยะเริ่มต้นและการติดตามความก้าวหน้าและการตอบสนองต่อการแทรกแซงการรักษา การเข้าใจถึงความแตกต่างแบบไดนามิกในการควบคุมยีน โปรตีน และเมแทบอไลต์ ปฏิสัมพันธ์ และการทำงานในโรคไต อาจระบุตัวบ่งชี้ทางชีวภาพในการวินิจฉัยและพยากรณ์โรคและเป้าหมายการรักษา [2–4]

CKD ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในการเผาผลาญไขมันและไลโปโปรตีน [5–7] ในทางกลับกัน ความผิดปกติของไขมันที่เกี่ยวข้องส่งผลให้เกิดการลุกลามของ CKD และโรคหลอดเลือดหัวใจและภาวะแทรกซ้อนอื่นๆ [8–10] Lipidomics ซึ่งเป็นการศึกษาระดับสากลของไขมันภายในเซลล์ เนื้อเยื่อ และของเหลวชีวภาพ เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ชนิดของไขมันและความอุดมสมบูรณ์ของไขมันเพื่ออธิบายการทำงานทางชีววิทยา การแปลเป็นภาษาท้องถิ่น และการกระจายเนื้อเยื่อ ลิพิดที่มีน้ำหนักโมเลกุลขนาดเล็ก เช่น กรดไขมัน กลีเซอโรลิปิด กลีเซอโรฟอสโฟลิปิด (GPs) และสฟิงโกลิปิดทำหน้าที่ที่หลากหลายและซับซ้อนในด้านสุขภาพและโรค มีบทบาทสำคัญในการควบคุมภาวะปกติไตหน้าที่และการเกิดโรคของไตโรค. การศึกษาก่อนหน้านี้ได้แสดงการแสดงออกของ glomerular cyclooxygenase-1 หรือ -2 ที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในแบบจำลองผู้ป่วยในและสัตว์ของ glomerulonephritis [11-13] และการควบคุมการแสดงออกของ glomerular cyclooxygenase-2 ในผู้ป่วยในและในสัตว์ของ lupus โรคไตอักเสบ [13,14] แสดงให้เห็นว่าการยับยั้ง Cyclooxygenase ช่วยบรรเทาอาการไตอักเสบ Heymann และโรคไตอักเสบลูปัสในสัตว์ทดลอง [14-16] ลิวโคไตรอีนที่เกี่ยวข้องกับการอักเสบของไตและผลิตภัณฑ์ลิพอกซีเจเนส (12-กรดไฮดรอกซีอิโคซาเตตระอีโนอิก) ซึ่งเป็นสื่อกลางของแองจิโอเทนซิน II และปัจจัยการเจริญเติบโตที่เปลี่ยนแปลง- -ทำให้เกิดการขยายตัวของ mesangial ในโรคไตจากเบาหวาน (DN) [17] 20-กรด Hydroxyeicosatetraenoic และ epoxyeicosatrienoic มีส่วนเกี่ยวข้องกับการบาดเจ็บที่ไตหลายรูปแบบ รวมถึงการบาดเจ็บที่ไตในกลุ่มอาการเมตาบอลิซึม [18-20] และเซราไมด์แสดงให้เห็นว่ามีบทบาทในการเกิดโรคของการบาดเจ็บที่ไตเฉียบพลัน เมื่อนำมารวมกันมีหลักฐานสนับสนุนบทบาทของลิพิดและเมแทบอไลต์ที่ได้มาจากลิพิดในการเกิดโรคไต ดังนั้น การวิเคราะห์สารไกล่เกลี่ยไขมันที่สำคัญจึงกลายเป็นเครื่องมือสำคัญในการวินิจฉัย การพยากรณ์โรค และการรักษาโรคไต

บทความนี้ทบทวนความก้าวหน้าล่าสุดในการใช้ลิพิโดมิกส์ในการอธิบายการเกิดโรคและศักยภาพการรักษาไตโรค.

2. โรคไต

ชีววิทยาของระบบช่วยให้สามารถวิเคราะห์เครือข่ายกฎระเบียบและทางชีววิทยาได้อย่างตรงเวลาในการเผาผลาญของเซลล์ [21-23] การจำแนกลักษณะเฉพาะของโรคไตอย่างครอบคลุมสามารถให้ข้อมูลที่สำคัญและบูรณาการเพื่อระบุลักษณะความสัมพันธ์ของโมเลกุลที่อยู่ภายใต้พยาธิสรีรวิทยานี้ได้ดีขึ้น เพื่อพัฒนาเครื่องหมายที่น่าเชื่อถือและเฉพาะเจาะจงมากขึ้นสำหรับการวินิจฉัย การพยากรณ์โรค การป้องกัน และการตอบสนองทางการรักษา [2,24] การเติบโตของชีววิทยาระบบและการพัฒนาเครื่องมือทดลองและการคำนวณใหม่ได้เปิดใช้งานการเชื่อมต่อของกลไกการควบคุมยีน-เซลล์-อวัยวะในหลายระดับเพื่อบูรณาการชีววิทยาระดับโมเลกุลและเซลล์ของไตโครงสร้างและหน้าที่ [25–29]. ลิปิดมีบทบาทสำคัญและหลากหลายในระบบทางชีววิทยา รวมถึงโครงสร้างเมมเบรนไบเลเยอร์ การจัดเก็บพลังงาน การถ่ายโอนสัญญาณ และยังให้การสนับสนุนการทำงานสำหรับโปรตีนเมมเบรนและปฏิกิริยาของพวกมัน [30] ตัวอย่างเช่น กรด arachidonic เป็นสารตั้งต้นของ eicosanoids ซึ่งทำหน้าที่เป็นโมเลกุลส่งสัญญาณผ่านตัวรับเฉพาะที่นำไปสู่กระบวนการอักเสบ [31] Triacylglycerides ทำหน้าที่เป็นที่เก็บพลังงานของเซลล์และมีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญและโรค [32] ไขมันบางชนิด เช่น lysophosphatidylcholines (LPC), glycerophosphoethanolamines (PE), phosphatidylcholines (PC) และ glycerophosphoinositols (PI) มีศักยภาพไตเครื่องหมายโรค [33]. ที่นี่เราให้ภาพรวมของแนวทางไขมันในไตโรค.

ประโยชน์ของ cistanche: รักษาโรคไต

3.ไขมันและไขมัน

3.1.คำจำกัดความ การจำแนกประเภท และหน้าที่ทางชีววิทยาของไขมัน

ลิปิด ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของเยื่อหุ้มเซลล์ชีวภาพ เป็นชั้นโมเลกุลที่มีความหลากหลายทางโครงสร้างและหน้าที่การใช้งาน ขึ้นอยู่กับการสังเคราะห์ทางชีวภาพและโครงสร้างทางเคมี ลิพิดถูกกำหนดให้เป็นแบบไม่ชอบน้ำหรือแบบครึ่งบกครึ่งน้ำ ไขมันแอมฟิฟิลิกมีอยู่ในถุงน้ำ เยื่อหุ้มเซลล์ หรือไลโปโซมในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำ ลิปิดชีวภาพมีหน่วยย่อยทางชีวเคมีที่แตกต่างกันสองประเภท: กลุ่มไอโซพรีนและคีโตเอซิล [34] ตามคำจำกัดความนี้ ลิปิดสามารถแบ่งออกเป็นแปดประเภท: กรดไขมัน กลีเซอโรลิปิด สฟิงโกลิปิด จีพี แซคคาโรลิปิด สเตอรอลลิปิด พรีนอลลิปิด และโพลีคีไทด์ (รูปที่ 1) [34] กรดไขมันและกลีเซอโรลิปิดมีโครงสร้างที่ค่อนข้างง่าย กรดไขมันเป็นหนึ่งในกลุ่มไขมันที่สำคัญที่สุดและเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของไขมันทั้งหมด กรดไขมันมีโซ่คาร์บอนตรงที่อิ่มตัวหรือไม่อิ่มตัวที่มีความยาวอะตอมของคาร์บอน 4–24 อะตอมและพันธะคู่ 0–6 กรดไขมันเป็นสารตั้งต้นของไขมันที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพหลายชนิด Eicosanoids ได้แก่ leukotrienes, prostaglandins และ thromboxanes ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการพัฒนากระบวนการอักเสบ [35] กลีเซอโรลิปิดประกอบด้วยกลีเซอรอลแบบโมโน- ได- และไตร-แทน ซึ่งมีปริมาณกรดไขมันที่เอสเทอร์กับกลุ่มไฮดรอกซิลของแกนหลักกลีเซอรอลต่างกัน จากการศึกษาที่หลากหลายแสดงให้เห็นว่าการสังเคราะห์ไตรกลีเซอไรด์ที่เปลี่ยนแปลงไปและแคแทบอลิซึมมีบทบาทสำคัญในการเกิดขึ้นและการพัฒนาของโรคต่างๆ [37,38] ไขมันสเตอรอล ซึ่งรวมถึงโคเลสเตอรอลและอนุพันธ์ของพวกมันซึ่งประกอบด้วยโครงสร้างแกนกลางสี่วงแหวนที่หลอมรวมเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของลิพิดของเมมเบรน ไขมันสเตอรอลมีบทบาททางชีววิทยาที่แตกต่างกัน เช่น หน้าที่การกำกับดูแลของการส่งสัญญาณของเซลล์และการปรับของไหลในเซลล์ [39]

GP หรือที่เรียกว่า phospholipids มีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของไขมัน bilayers และเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณและการเผาผลาญของเซลล์ ตามลักษณะของกลุ่มหัวขั้วโลกที่ตำแหน่ง sn-3 ของแกนหลักกลีเซอรอลในยูคาริโอตและยูแบคทีเรีย หรือตำแหน่ง sn-1 ในกรณีของอาร์คีแบคทีเรีย [40] GP อาจแบ่งย่อยออกเป็น คลาสต่างๆ รวมถึง glycerophosphocholines, glycerophosphatidic acids, glycerophosphoglycerols (PG), glycerophosphoserines (PS), PE และ PI เนื้อเยื่อสมองมี G ค่อนข้างสูง และการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบเกี่ยวข้องกับความผิดปกติของระบบประสาท [41] GP บางตัวเช่น LPC, PC, PE และ PI ได้รับการระบุว่าเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของมะเร็ง ไต และโรคหลอดเลือดหัวใจ [33,42,43] สฟิงโกลิปิดประกอบด้วยกลุ่มสารประกอบเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยแกนหลักเป็น 1,3- ไดไฮดรอกซิล, 2-อะมิโน แอลเคน หรือแอลคีน (ฐานสฟิงกอยด์) Sphingomyelin (SM) และ sphingosine เป็นสฟิงโกลิปิดที่สำคัญสองกลุ่มซึ่งประกอบด้วยกลุ่มเฮดฟอสโฟรีลโคลีนและกรดไขมันที่เชื่อมโยงกับกลุ่ม 1-ไฮดรอกซิล และ 2-กลุ่มอะมิโนของสายสฟิงกอยด์ ตามลำดับ การศึกษาก่อนหน้านี้ได้แสดงให้เห็นว่าเซราไมด์ซึ่งเป็นของอนุพันธ์ N-acyl ของสฟิงโกซีนมีความเกี่ยวข้องกับ CKD [44]

3.2.ลิพิโดมิกส์

แม้ว่าจะเป็นเศษย่อยของเมตาโบโลม แต่ความซับซ้อนของสปีชีส์ไขมัน คุณสมบัติทางเคมีที่โดดเด่นของพวกมัน และกิจกรรมทางชีววิทยาที่สำคัญทำให้ลิพิโดมเป็นจุดสนใจของการวิจัยจำนวนมาก เมตาโบโลมิกส์ถูกกำหนดให้เป็น "การวัดเชิงปริมาณของการตอบสนองเมแทบอลิซึมหลายพารามิเตอร์แบบไดนามิกของระบบสิ่งมีชีวิตต่อสิ่งเร้าทางพยาธิสรีรวิทยาหรือการดัดแปลงทางพันธุกรรม" [45,46] เมตาโบโลมิกส์เป็นการวิเคราะห์เชิงปริมาณที่ไม่กำหนดเป้าหมายของของเหลวชีวภาพและเนื้อเยื่อสำหรับสารเมตาโบไลต์ภายในที่มีมวลโมเลกุลต่ำ Lipidomics เป็นสาขาหนึ่งของเมตาบอลิซึม ได้รับการแนะนำครั้งแรกโดย Han and Gross ในปี พ.ศ. 2546 [47] Lipidomics ถูกกำหนดให้เป็น "ลักษณะที่สมบูรณ์ของชนิดโมเลกุลของไขมันและบทบาททางชีวภาพของพวกมันในการแสดงออกของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญไขมันและการทำงานของไขมัน รวมทั้งการควบคุมยีน" [48] Lipidomics แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงจากการศึกษาระดับไขมันเป็นรายบุคคลไปเป็นการตรวจสอบเมตาโบไลต์ของไขมันทั่วโลกในบริบทที่รวมระบบเข้าด้วยกัน เพื่อให้เข้าใจถึงบทบาทของพวกเขาในกระบวนการทางพยาธิสรีรวิทยาอย่างถ่องแท้มากขึ้น ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา ไขมันในเลือดได้กลายเป็นสาขาใหม่ในชีววิทยาระบบ และมีความสนใจเพิ่มขึ้นในการวินิจฉัยโรคและการค้นพบไบโอมาร์คเกอร์ (โรคอ้วน เบาหวาน โรคหัวใจและหลอดเลือด โรคอัลไซเมอร์ มะเร็งตับอ่อน ฯลฯ) การค้นพบและการพัฒนายา มนุษย์ การวิจัยอาหารและโภชนาการ [49–55] วิธีที่มีประสิทธิภาพนี้สามารถเปิดเผยลักษณะการเผาผลาญที่เป็นเอกลักษณ์ของเหตุการณ์ปกติ พยาธิวิทยา หรือการรักษาเฉพาะ เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีการเผยแพร่การศึกษาและการทบทวนเกี่ยวกับไขมันในปริมาณที่เพิ่มขึ้นโดยใช้แมสสเปกโตรเมตรี (MS), นิวเคลียสแม่เหล็กเรโซแนนซ์ (NMR) และรังสีอื่นๆ [56–61] เทคโนโลยีการแยกสาร แก๊สโครมาโตกราฟี (GC) โครมาโตกราฟีของเหลว (LC) โครมาโตกราฟีของไหลวิกฤตยิ่งยวด และอิเล็กโตรโฟรีซิสของเส้นเลือดฝอย มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการตรวจสอบไขมันในตัวอย่างที่ซับซ้อน [62] เพื่อให้ได้ข้อมูลโครงสร้างโมเลกุลไอออน พลังงานการชนกันต่ำ MS ถูกใช้ครั้งแรก ตามด้วยสภาวะ MS2 พลังงานการชนที่สูงขึ้นเพื่อให้ได้ชิ้นส่วนไอออน โดยทั่วไป ไอออนของสารตั้งต้นจะถูกเลือกและการตรวจสอบการกระจายตัวของอนุภาคโดยควบคู่แมสสเปกโตรเมตรี (MS/MS) วิธีการนี้ให้ข้อมูลโครงสร้างและการตรวจหาไขมันแต่ละชนิดในตัวอย่างทางชีววิทยาที่ซับซ้อนมากขึ้น นอกจากนี้ MS/MS ได้ถูกนำมาใช้มากขึ้นในการพัฒนาวิธีการเชิงปริมาณสำหรับไขมันเป้าหมาย [63] อย่างไรก็ตาม แนวทางนี้ต้องการข้อมูลโดยอิงจาก MS ที่สแกนแบบเต็มก่อนหน้านี้ ในปี 2548 Wrona et al.[64] แนะนำเทคนิค MSE ซึ่งมีฟังก์ชันการสแกนสองฟังก์ชันพร้อมกันสำหรับการรวบรวมข้อมูล MSE ให้การสแกนแบบสลับคู่ขนานกันเพื่อได้มาซึ่งพลังงานการชนกันต่ำสำหรับข้อมูลพรีเคอร์เซอร์ไอออน (MS) หรือพลังงานการชนกันสูงสำหรับชิ้นส่วนมวลสารที่มีความแม่นยำในการสแกนเต็มรูปแบบ ไอออนของสารตั้งต้น และข้อมูลการสูญเสียที่เป็นกลาง (MSE) วิธีการนี้ให้ข้อมูลที่คล้ายคลึงกันกับ MS2 แบบเดิม (MS/MS) ในการวิเคราะห์ครั้งเดียวและข้อมูลโครงสร้างที่จำเป็นสำหรับการระบุไบโอมาร์คเกอร์ที่ไม่รู้จักในการวิเคราะห์ที่ไม่ตรงเป้าหมาย [65–70]

cistanche ประโยชน์ต่อสุขภาพ

3.3.วิธีการวิเคราะห์ไขมันในเลือด

วิธีดั้งเดิมของการวิเคราะห์ไขมันมักจะเกี่ยวข้องกับการสกัดด้วยตัวทำละลายของตัวอย่างทางชีววิทยา (เลือด เนื้อเยื่อ เซลล์ และสิ่งมีชีวิต) ตามด้วยการแยกไขมันโดยใช้โครมาโตกราฟีแบบชั้นบาง การสกัดด้วยโซลิดเฟส หรือ LC เฟสปกติ และการแยกคลาสเฉพาะ ของลิพิดออกเป็นโมเลกุลแต่ละสปีชีส์โดยโครมาโตกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง (HPLC) - เครื่องตรวจจับรังสีอัลตราไวโอเลตหรือเครื่องตรวจจับการกระเจิงแสงระเหย ด้วยวิธีการดั้งเดิมเหล่านี้ จึงสามารถวิเคราะห์สปีชีส์โมเลกุลเดี่ยวของคลาสลิพิดจำนวนมากได้ [71] แม้ว่า GC จะถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดปริมาณกรดไขมันของไขมันต่างๆ โดยวิธีเมทิลเอสเทอร์ แต่วิธีนี้มักใช้เวลานานและเกี่ยวข้องกับการไฮโดรไลซิสของตัวอย่างและการทำให้เกิดอนุพันธ์ โดยทั่วไป การวิเคราะห์ไขมันทั่วไปมักต้องการปริมาณตัวอย่างจำนวนมาก เนื่องจากมีสปีชีส์ที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพจำนวนมากอยู่ในปริมาณที่น้อยมาก เนื่องจากความซับซ้อนโดยธรรมชาติ การเตรียมตัวอย่างอาจเกี่ยวข้องกับการสกัดหลายครั้ง ซึ่งจะทำให้ความไวและความละเอียดลดลงไปอีก นอกจากนี้ วิธีการเหล่านี้ต้องใช้แรงงานจำนวนมากและมักต้องมีการสร้างอนุพันธ์ซึ่งจะเป็นการจำกัดปริมาณงาน

ในทางตรงกันข้าม การวิเคราะห์ตัวอย่างโดยตรงอาจใช้สำหรับ MS lipidomics [72,73] เทคโนโลยี MS แบบฉีดโดยตรงมีความสามารถในการทำซ้ำ ความแม่นยำ และความไวสูงได้ดี และใช้เวลาน้อยกว่าวิธีการแบบเดิม โดยทั่วไปแล้ว electrospray ionization quadrupole-time-of-flight (ESI-QTOF) และ matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) เป็นแหล่งไอออนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการวิเคราะห์ MS แบบฉีดโดยตรง [74,75] Direct-infusion MS ทำได้ง่ายและรวดเร็ว ข้อจำกัดหลักคือการปราบปรามไอออน ซึ่งขัดขวางความไวและความแม่นยำในเชิงปริมาณ น่าเสียดายที่วิธีนี้ไม่สามารถระบุไขมันไอโซบาริกและไอโซเมอร์ที่มีมวลเท่ากันและมักสร้างรูปแบบการแตกแฟรกเมนต์ที่คล้ายคลึงกัน แม้ว่าการแช่โดยตรงของ MS จะค่อนข้างจำกัดในการค้นหาสารประกอบที่แปลกใหม่และไม่รู้จักจากฐานข้อมูลไขมัน แต่อาจเป็นประโยชน์ในการคัดกรองวิถีทางชีวเคมีในโรคต่างๆ ในอนาคต มีการตีพิมพ์บทวิจารณ์ที่ครอบคลุมของ ESI/ MS แบบฉีดตรง, ESI-QTOF/MS และ MALDI/MS และการใช้งานในไขมันในเลือด [74,75]

โดยทั่วไป MS จะถูกรวมเข้ากับ LC สำหรับลิพิโดมิกส์ และการศึกษาที่ใช้ LC–MS ในลิพิโดมิกส์ได้รับการตรวจสอบแล้ว [76] โดยทั่วไป ข้อดีของแนวทาง LC-MS คือความสามารถในการทำซ้ำ ความแม่นยำ และความไวสูงสำหรับการจำแนกไขมันที่รู้จักหรือชนิดใหม่ ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา HPLC–MS มีการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการวิเคราะห์ทั้งแบบเจาะจงและไม่ตรงเป้าหมายในเมตาโบโลมิกส์และลิพิโดมิกส์โดยใช้เครื่องมือแบบควอดรูโพลเดี่ยว แบบผสม และแบบความละเอียดสูง สำหรับการจัดทำโปรไฟล์ทั่วโลก การใช้โครมาโตกราฟีของเหลวสมรรถนะสูง (UPLC) ร่วมกับ QTOF/MS หรือการเคลื่อนย้ายไอออนควบคู่ TOF/MS เป็นตัวเลือกยอดนิยม [77–80] สิ่งเหล่านี้ให้การวิเคราะห์อย่างรวดเร็วด้วย MS ที่มีความละเอียดสูง UPLC ใช้อนุภาคขนาดย่อย-2 μm และทำงานที่ความดันที่เพิ่มขึ้น (6000–15,000 psi) ดังนั้นจึงให้ความละเอียดของโครมาโตกราฟีสูงเมื่อเทียบกับ HPLC ทั่วไปที่มีอนุภาค 5 μm [81] ความละเอียดที่เพิ่มขึ้นเป็นผลมาจากอัตราส่วนสัญญาณ/สัญญาณรบกวนที่ดีขึ้นและความกว้างของจุดสูงสุดที่แคบเมื่อเทียบกับ HPLC แบบเดิม วิธีนี้เป็นประโยชน์สำหรับการทำโปรไฟล์เมแทบอลิซึม เนื่องจากอาจตรวจพบเมตาโบไลต์จำนวนมากที่ความเข้มข้นทางสรีรวิทยา แม้ว่าไขมันจากแหล่งทางชีววิทยาต่างๆ อาจถูกแยกออกโดย UPLC–MS [82] ผลกระทบของเมทริกซ์มีอิทธิพลสำคัญต่อโปรไฟล์ทั่วโลก [83] น่าเสียดายที่ความไวโดยทั่วไปไม่สูงเท่ากับไขมันในเลือดเป้าหมาย นอกจากนี้ สภาวะการทดลองของสารประกอบที่แยกจากกันแต่ละชนิดไม่สามารถปรับให้เหมาะสมได้ โดยทั่วไปแล้ว Triple Quadrupole MS จะใช้สำหรับการวิเคราะห์แบบกำหนดเป้าหมายโดย UPLC–MS พร้อมการตรวจสอบอิออนแบบเลือก วิธีการกำหนดไขมันเป้าหมายอาจรวมถึงสเตอรอลและไอโคซานอยด์ เช่น กรดน้ำดีและสเตียรอยด์ [84,85] วิธีการแบบ GC-based เหมาะสำหรับส่วนประกอบที่ระเหยง่าย และไม่สามารถใช้กับไขมันส่วนใหญ่ได้ สิ่งที่น่าสนใจคือ GC–MS เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการวิเคราะห์กรดไขมันอิสระ กรดไขมันเอสเทอริไฟด์ และสเตียรอยด์ กรดไขมันอิสระและสเตียรอยด์จำเป็นต้องมีการสร้างอนุพันธ์หรือซิลิเลชัน ในขณะที่กรดไขมันเอสเทอริไฟด์มักจะถูกวิเคราะห์เป็นเมทิลเอสเทอร์ [86] โครมาโตกราฟีของเหลววิกฤตยิ่งยวดเป็นเทคนิคความละเอียดสูงอีกวิธีหนึ่งที่สามารถใช้สำหรับการแยกไขมันต่างๆ โครมาโตกราฟีของไหลวิกฤตยิ่งยวด MS สามารถใช้สำหรับการทำโปรไฟล์ไขมันที่ครอบคลุมของจำนวนตัวอย่างจำนวนมาก [87]

การเคลื่อนที่ของไอออน MS (IM-MS) และวิธีการหลายมิติถือเป็นวิธีการใหม่ และถูกนำมาใช้ในลิพิโดมิกส์ [88,89] ไอโซเมอร์ คอนฟอร์เมอร์ และอีแนนชิโอเมอร์สามารถแยกออกได้อย่างรวดเร็วโดย IM-MS และได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์ในการวิเคราะห์ตัวอย่างทางชีววิทยาที่ซับซ้อน [78] การพัฒนาอิมเมจ MS ยังมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาอิมเมจอิออนโมบิลิตี้สเปกโตรเมตรีด้วย MS สำหรับการวิเคราะห์ไขมัน สเปกโตรเมตรีการเคลื่อนที่ของไอออนกับ MS ร่วมกับการสร้างแบบจำลองเชิงคำนวณเชิงพลศาสตร์ของโมเลกุล สามารถใช้สำหรับการกำหนดลักษณะเฉพาะในอนาคตของโครงสร้างและความเสถียรของสารเชิงซ้อนที่รวมไขมันไว้ นอกจากนี้ LC-MS แบบหลายมิติที่ครอบคลุมยังเป็นแนวทางใหม่ที่น่าสนใจสำหรับการกำหนดลักษณะเฉพาะของไขมันในตัวอย่างทางชีววิทยาที่ซับซ้อน [90]

3.4.การวิเคราะห์ข้อมูลไขมันในเลือด

Lipidomics สร้างข้อมูลจำนวนมหาศาลและการวิเคราะห์มีบทบาทสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการศึกษาที่ไม่ตรงเป้าหมาย ดังนั้น ชีวสารสนเทศที่แข็งแกร่งจึงเป็นสิ่งสำคัญ ก่อนการวิเคราะห์ทางสถิติ จำเป็นต้องมีการประมวลผลข้อมูลล่วงหน้ารวมถึงการประมวลผลสัญญาณ การปรับข้อมูลให้เป็นมาตรฐาน และการแปลงข้อมูล เพื่อให้ข้อมูลดิบถูกแปลงเป็นรูปแบบที่เข้ากันได้กับการวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติ [91,92] เนื่องจากความแปรผันของไขมันในระดับสูง ขั้นตอนแรกของการวิเคราะห์ทางสถิติแบบไม่มีผู้ดูแลและอยู่ภายใต้การดูแลคือการลดข้อมูล ซึ่งอาจทำได้หลายวิธี เช่น การวิเคราะห์แบบแยกส่วนน้อยที่สุดในมุมฉากบางส่วน การวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (PCA) และการวิเคราะห์แบบแยกส่วนน้อยที่สุดบางส่วนในมุมฉาก (PLS-DA) สามารถใช้ทั้งวิธีการแบบไม่มีผู้ดูแลและแบบมีผู้ดูแลได้ ขึ้นอยู่กับเป้าหมายของการวิเคราะห์เฉพาะ ในการวิเคราะห์ข้อมูลแบบไม่มีผู้ดูแล ข้อมูลที่ไม่รู้จักเกี่ยวกับกลุ่มต่างๆ ถูกใช้โดย PCA และการวิเคราะห์คลัสเตอร์แบบลำดับชั้น ในแนวทางภายใต้การดูแล ตัวอย่างหรือเมแทบอไลต์แต่ละตัวจะสัมพันธ์กับสารประกอบที่ทราบ จากนั้นข้อมูลก่อนหน้านี้จะถูกใช้สำหรับการวิเคราะห์ผ่านการถดถอยองค์ประกอบหลักและโครงข่ายประสาทเทียม [91,92] วิธีการถดถอยอื่น ๆ รวมถึง Elastic Net และ Least Absolute Shrinkage และ Selection Operator ยังมีให้สำหรับการวิเคราะห์ชุดข้อมูลไขมันเพื่อตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปร [93]

cistanche testosterone: ปรับปรุงการทำงานของไต

4. การประยุกต์ใช้ไขมันในโรคไต

ฟอสโฟลิปิดเป็นตัวแทนของกลุ่มองค์ประกอบเซลล์ที่สำคัญที่มีส่วนร่วมในกระบวนการทางชีววิทยาและวิถีทางมากมายที่สะท้อนสถานะการเผาผลาญในสุขภาพและโรค Lipidomics เป็นเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับการค้นพบ biomarker โรคในระบบชีววิทยา [94,95] ความเข้าใจอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับการใช้งานเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับไขมันในเลือด การศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าความผิดปกติของการเผาผลาญหรือความผิดปกติของไขมันต่างๆ นำไปสู่โรคไต [96–99] การใช้ภาวะไตวายเรื้อรัง (CRF), มะเร็งเซลล์ไต (RCC), glomerulonephritis เรื้อรัง, โรคไตจาก IgA และ DN เราหารือเกี่ยวกับไขมันในเลือดในโรคไตในมนุษย์และสัตว์- และการศึกษาแบบจำลองเซลล์

4.1.ไขมันในโรคไตทางคลินิก

4.1.1ผลของโรคไตเรื้อรังและโรคไตวายเรื้อรัง

ความผิดปกติของไขมันเป็นเรื่องปกติในโรคไต [100,101] และมีส่วนทำให้เกิดความผิดปกติของระบบหัวใจและหลอดเลือดในประชากรกลุ่มนี้สูง โปรไฟล์ของไขมันในพลาสมาและเม็ดเลือดแดงถูกตรวจสอบในผู้ป่วย CRF ในการฟอกไตเป็นเวลา 30 เดือน [102] พบไตรกลีเซอไรด์เพิ่มขึ้นในพลาสมาและเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดง กรดปาลมิติกในพลาสมาที่เพิ่มขึ้นและกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยวและกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนในพลาสมาลดลงยังพบใน CRF ความผิดปกติของไขมันจะสังเกตได้เมื่ออายุ 18 เดือน และพบได้ลึกขึ้นเมื่ออายุ 30 เดือน รูปแบบของไขมันในพลาสมาและเยื่อหุ้มเม็ดเลือดแดงไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงระยะเวลาการฟอกไต ผู้ป่วย CRF ที่ได้รับการฟอกไตเป็นประจำพบว่าไตรกลีเซอไรด์และกรดไขมันจะค่อยๆ ลดลง ในการศึกษาอื่น HPLC–MS ถูกใช้เพื่อสร้างโปรไฟล์ของฟอสโฟลิปิดในพลาสมาในผู้ป่วยโรคไตวายเรื้อรังและ CRF โดยไม่มีการบำบัดทดแทนไต [103] ผลการศึกษาพบว่า glomerulonephritis เรื้อรังเบื้องต้นและ CRF มีรูปแบบการเผาผลาญของฟอสโฟลิปิดผิดปกติ ฟอสโฟลิปิดจำนวนหนึ่ง (n ¼ 19) ถูกระบุว่าเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่มีศักยภาพ กลไกที่เป็นไปได้ที่นำไปสู่ความผิดปกตินี้รวมถึงการไฮโดรไลซิสฟอสฟาติดิลลิโนซิทอล (PI) ผ่านการกระตุ้นของฟอสโฟไลเปสซีจำเพาะ PI ซึ่งนำไปสู่การผลิตสารสองวินาที อิโนซิทอล (1,4,5) - ทริสฟอสเฟต (IP3) และไดเอซิลกลีเซอรอล [104] ที่มีส่วนร่วมในการส่งสัญญาณอย่างอิสระ IP3 เพิ่มไซโตพลาสซึม Ca2 plus โดยการกระตุ้นการปลดปล่อย Ca2 plus จาก sarcoplasmic reticulum [105] โปรตีน kinase C (PKC) ถูกกระตุ้นโดย phosphatidylserine, Ca2 plus และ diacylglycerol ในทางกลับกัน การเปิดใช้งานระบบส่งสัญญาณ PKC ภายในเซลล์จะกระตุ้นปฏิกิริยาทางสรีรวิทยาและกายภาพเคมีหลายชุด

ขึ้นอยู่กับลักษณะทางสัณฐานวิทยาและพันธุกรรม RCC แบ่งออกเป็นประเภทย่อยต่างๆ การพยากรณ์โรค RCC แตกต่างกันไปและ RCC ที่แพร่กระจายหรือเกิดซ้ำมีความเกี่ยวข้องกับการพยากรณ์โรคที่ไม่ดีกับการอยู่รอดในระยะยาวที่หายาก ESI/MS การขจัดการดูดซึมถูกใช้ในโหมดการถ่ายภาพเพื่อศึกษาการทำโปรไฟล์ไขมันของส่วนเนื้อเยื่อบางของ RCC ของพาพิลลารีของมนุษย์เทียบกับเนื้อเยื่อปกติที่อยู่ติดกัน (11 คู่ตัวอย่าง) และ RCC เซลล์ใสเทียบกับเนื้อเยื่อปกติที่อยู่ติดกัน (9 คู่ตัวอย่าง) [16] พบการเพิ่มขึ้นของ GP และกรดไขมันอิสระในบริเวณเนื้องอก PLS- DA พบเนื้องอกใน RCC papillary และ clear cell และ papillary จาก clear cell RCC องค์ประกอบเนื้อเยื่อ GP ที่เปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในมะเร็ง [107] และปรากฏว่ามีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของมะเร็ง [108] Micro-LC-QTOF/MS ถูกใช้เพื่อตรวจสอบไขมันในปัสสาวะใน RCC เทียบกับอาสาสมัครที่มีสุขภาพดี ไขมันสามสิบห้าชนิดถูกระบุอย่างไม่แน่นอนรวมถึงการเปลี่ยนแปลงของไขมันใน exosomes ของปัสสาวะ [109] เนื้อเยื่อ GP และผลพลอยได้จากเอนไซม์ของพวกมันสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของมะเร็ง [110,111] และสังเกตเห็น PI ที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในเซลล์ที่ถูกแปลงสภาพ [112]

4.1.2ผลกระทบของDN

DN เป็นปัญหาร้ายแรงทั่วโลก ฟอสโฟลิปิดและเมแทบอไลต์ของพวกมันสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการเกิดโรคและการลุกลามของ DN ลิพิโดมิกส์ที่ไม่ตรงเป้าหมายของฟอสโฟลิปิดในซีรัมโดยใช้ LC-TOF/MS เฟสปกติและ ion trap-MS/MS ถูกดำเนินการกับผู้ป่วย DN [113] เมื่อเปรียบเทียบกับคนที่มีสุขภาพดีพบว่ามีไขมัน 8 ชนิดในฟอสโฟลิปิด 7 คลาสเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของ DN ไบโอมาร์คเกอร์ใหม่สองตัวรวมถึง PI (18:{5}}/22:6) และ SM (d18:0/20:2) ถูกเลือกปฏิบัติต่อผู้ป่วย DN อย่างมีประสิทธิภาพ คลาสฟอสโฟลิปิดเดียวกันมีแนวโน้มการแปรผันที่คล้ายคลึงกันกับความก้าวหน้าของ DN LPC ที่ได้รับการควบคุม, PE, PG, SM, พีซีหนึ่งเครื่อง และหนึ่ง PI และ PE, PS ที่ปรับลดการควบคุม และพีซีสองเครื่อง การศึกษาจำนวนหนึ่งแสดงให้เห็นว่ามีการสะสมของไขมันในไตของสัตว์ทดลองที่เป็นโรคเบาหวานและมนุษย์ และไขมันนั้นมีอิทธิพลต่อการเกิดโรค DN [114,115] มีรายงานว่า lipid phosphatase ส่งเสริมการตายของเซลล์ podocyte ซึ่งนำไปสู่ ​​DN และ lipid phosphatase เพิ่มขึ้นก่อนการเปลี่ยนแปลงทางเนื้อเยื่อ [116] หลักฐานเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าการเผาผลาญไขมันผิดปกติและการสะสมของไขมันในไตมีบทบาทสำคัญในการเกิดโรค DN [117–119] และ PC สปีชีส์ที่ถูกออกซิไดซ์เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของไต [120] กลไกที่เป็นไปได้เกี่ยวข้องกับการสะสมของไขมันเนื่องจากความเข้มข้นของซีรั่มที่เพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับการกรองไตของไขมันที่จับกับโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับโปรตีนในปัสสาวะ ไขมันสะสมเพิ่มการแสดงออกของปัจจัยการเจริญเติบโตของบุผนังหลอดเลือดและเปลี่ยนปัจจัยการเจริญเติบโต - เช่นเดียวกับการส่งเสริมโปรตีนในปัสสาวะและโรคหลอดเลือดตีบเบาหวาน [121] ในทางกลับกัน การปรากฏตัวของฟอสโฟลิปิดที่ผิดปกติอาจส่งเสริมการกระตุ้นวิถีของซอร์บิทอล ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน และการกระตุ้น PKC [122–124] ใน DN ค่า PI ที่ลดลงนั้นสัมพันธ์กับการกระตุ้นวิถีของซอร์บิทอลที่นำไปสู่การเสื่อมสภาพของอิโนซิทอลภายในเซลล์ การลดลงของไมโออิโนซิทอล และการลดลงของการสังเคราะห์ PI

4.1.3ผลของวิธีการทดแทนไต

ภาวะแทรกซ้อนทางคลินิกที่เกี่ยวข้องกับการล้างไตทางช่องท้องมีความชัดเจนมากขึ้น LC-QTOF/MS สองมิติแบบออนไลน์ได้รับการพัฒนาสำหรับการทำโปรไฟล์ไขมันในพลาสมาในผู้ป่วยล้างไตทางช่องท้อง [125] การศึกษาที่ครอบคลุมนี้รวมกลุ่มไขมัน 10 คลาสและไขมัน 190 สปีชีส์ มีการระบุไบโอมาร์คเกอร์ 30 ตัว รวมทั้ง PE และ PC เป็นตัวชี้วัดภาวะทุพโภชนาการ การอักเสบ และโรคหลอดเลือดแข็งตัว การศึกษานี้ยังตรวจสอบความแตกต่างของโปรไฟล์ไขมันในพลาสมาจากบุคคลที่มีการควบคุมของเหลวไม่ดีและผู้ที่มีสถานะปริมาตรดี PC และ PE เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (และคลาสย่อยพลาสมาโลเจนของ PC และ PE) ในกลุ่มที่มีสถานะปริมาตรต่ำ ที่น่าสนใจคือ การศึกษาอื่นที่คล้ายคลึงกันแสดงให้เห็นว่าอุบัติการณ์ของภาวะทุพโภชนาการมีความสัมพันธ์กับฟอสโฟลิปิดในพลาสมาโลเจน [126] การค้นพบนี้สนับสนุนความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณและภาวะโภชนาการในการฟอกไตทางช่องท้อง [127] GC–MS ถูกใช้เพื่อหาปริมาณ F2-isoprostanes ในผู้ป่วยไตเทียมที่มีโรคไตวายเรื้อรังระยะสุดท้าย [128] F2-isoprostanes เพิ่มขึ้น ~100-เท่าหลังจากความเครียดออกซิเดชันที่เกิดจากธาตุเหล็ก/แอสคอร์เบต และ 2- ถึง 4-เท่าหลังจากชักที่เกิดจาก pentylenetetrazol ในผู้ป่วยไตเทียม ทั้งการศึกษาในมนุษย์และการทดลองสนับสนุนความสัมพันธ์ระหว่าง F2-isoprostanes กับการอักเสบ

ปริมาณซิสแทนเช่

4.2.ไขมันในแบบจำลองสัตว์หรือแบบจำลองเซลล์

4.2.1 ผลของ IgA nephropathy

IgA nephropathy เป็นรูปแบบที่พบบ่อยที่สุดของ glomerulonephritis และสามารถพัฒนาไปสู่ภาวะไตวายระยะสุดท้ายได้ เพื่อระบุตัวบ่งชี้ของความก้าวหน้า HPLC–MS ที่มี PCA และ PLS-DA ถูกใช้เพื่อประเมินโพรไฟล์การเผาผลาญของฟอสโฟลิปิดในพลาสมาในแบบจำลองหนูเมาส์ Balb/c ทดลอง [129] คลาสลิพิด PC, LPC, PI, PS, PE และ SM ซึ่งรวมถึง 90 ลิปิดสปีชีส์ถูกระบุ PS(18:0/18:0), PS(18:0/22:5) และ PI(18:{{20}}/ 20:4) ถูกระบุว่าเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่เป็นไปได้ ยังได้ตรวจสอบความสัมพันธ์ของฟอสโฟลิปิดและโมเลกุลการยึดเกาะระหว่างเซลล์-1 (ICAM-1) หลังมีความสัมพันธ์อย่างมากกับโปรตีนในปัสสาวะ การศึกษาอื่นระบุการแสดงออกของ ICAM-1 เป็นตัวบ่งชี้ความก้าวหน้าของโรคและ PS(18:{28}}/18:0) ที่แนะนำ PS(18:0/22:5) และ PI(18:0 /20:4) เป็น biomarkers ที่เป็นไปได้ของ IgA nephropathy [130]

การถ่ายภาพ MS lipidomics มีประโยชน์สำหรับการแสดงภาพการแปลของไขมันต่างๆ ในไตและเนื้อเยื่ออื่นๆ [131,132] เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการวิเคราะห์การกระจายตัวของโมเลกุลของไขมันในไฮเปอร์-IgA murineไตโดยใช้ MALDI-quadrupole ion trap-TOF-based Imaging MS [133] พีซีสองเครื่อง, พีซี(18:2/22:6) และพีซี(16:0/22:6) ส่วนใหญ่พบในคอร์เทกซ์และไตรเอซิลกลีเซอรอลสองชนิด TAG(18:1/18:2/18: 1) และ TAG(16:0/18:2/18:1) พบในไฮลัม อย่างไรก็ตาม พบไขมันอื่น ๆ อีกหลายชนิดในไตที่มีภาวะ hyper-IgA โดยเฉพาะในบริเวณท่อ ไขมันจำเพาะไฮเปอร์-IgA สองตัวคือ O-PC รวมถึง PC(O-18:1/22:6) และ PC(O-16:0/22:6) มีรายงานว่า PC(O-18:1/22:6) และ PC(O{{40}}:0/22:6) มีความคล้ายคลึงกันของพลาสมาโลเจนและปัจจัยกระตุ้นเกล็ดเลือด ตามลำดับ [134,135] การศึกษานี้ยังระบุด้วยว่าลิพิดจำเพาะ hyper-IgA ทั้งหมดได้มาจากปัสสาวะ และความซบเซาเนื่องจากการอุดตันของท่อไตข้างเดียวทำให้เกิดการกระจายไขมันจำเพาะของ hyper-IgA ในท่อไต

กลไกที่เป็นไปได้เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นเส้นทาง PKC ที่นำไปสู่การขยายตัวของเมทริกซ์นอกเซลล์และความหนาของเยื่อหุ้มเซลล์ไตที่หนาขึ้น [136] อันที่จริง การกระตุ้นด้วย PKC แสดงให้เห็นแล้วว่าเพิ่มการซึมผ่านของโมโนเลเยอร์บุผนังหลอดเลือดไปยังอัลบูมิน [137] เซลล์เยื่อบุผิวและเยื่อหุ้มชั้นใต้ดินจากสิ่งกีดขวางของเส้นเลือดฝอยในไต การกระตุ้น PKC แสดงให้เห็นว่าสร้างความเสียหายให้กับสิ่งกีดขวางของเส้นเลือดฝอยที่ไตซึ่งนำไปสู่โปรตีนในปัสสาวะ [138,139]

4.2.2ผลกระทบของDN

ราพามัยซินแสดงเพื่อป้องกันการพัฒนา DN ในหนูเบาหวานที่เกิดจากสเตรปโตโซโตซิน MALDI-TOF/MS ของเยื่อหุ้มไตของไตเผยให้เห็นสฟิงโกลิปิดสามกลุ่ม ได้แก่ เซราไมด์ SM และเซราไมด์โมโนเฮกโซส [140] เมตาโบไลต์ของเซราไมด์หนึ่งตัวเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในขณะที่สามตัวหายไป องค์ประกอบของสฟิงโกลิปิดเปลี่ยนแปลงอย่างมากโดยการรักษาด้วยราพามัยซิน เพิ่มเซราไมด์(d18:0/16:0), เซราไมด์โมโนเฮกโซไซด์(d18:1/15:0), SM(d16:1/18:0 ) และ SM(d18:1/18:0) ถูกย้อนกลับโดยราพามัยซิน การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าเซราไมด์เพิ่มขึ้นในไตของผู้ป่วยเบาหวานและลดลงหลังการรักษาด้วยราพามัยซิน และความสัมพันธ์ที่มีมายาวนานของเซราไมด์และอะพอพโทซิสสนับสนุนเซราไมด์ในฐานะสารบ่งชี้ทางชีวภาพที่เหมาะสม [141] สเตรปโตโซโตซินเพิ่มการสังเคราะห์สฟิงโกลิปิดจำนวนมากที่ถูกยับยั้งโดยราพามัยซินอย่างมีนัยสำคัญ การศึกษาอื่น ๆ พบว่าการยับยั้งเซราไมด์โดยการปิดกั้นเซราไมด์ซินเทสหรือซีรีนพาลมิโตอิลทรานสเฟอเรสช่วยลดการตายของเซลล์ที่เกิดจากการขาดออกซิเจน-รีออกซิเจเนชัน การขาดออกซิเจนทางเคมี และสารเรดิโอคอนทราสต์ในเซลล์เยื่อบุผิวท่อไต [142–144]

4.2.3ผลของภาวะไตวายเฉียบพลัน

การอักเสบมีบทบาทสำคัญในการเกิดโรคของภาวะไตวายเฉียบพลัน [145,146] LC-MS lipidomics ถูกใช้เพื่อตรวจสอบผลกระทบของกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนในอาหารระยะสั้น ω-3 หรือ ω-6 ต่อการบาดเจ็บของไตที่ขาดเลือดและวงจรออโตคอยด์ของไขมันในไต [147] ภาวะไตขาดเลือด (30 นาที) ส่งผลให้การทำงานของไตลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และเพิ่มระดับ creatinine ในซีรัมในหนูที่ได้รับอาหารเสริม ω-6 แต่ยังคงปกติในหนูที่ได้รับอาหารเสริม ω-3 นอกจากนี้ ภาวะขาดเลือดในไตที่ขยายออกไป (45 นาที) ทำให้เกิดการตาย 100 เปอร์เซ็นต์ใน ω-6 หนูที่เสริมแต่ไม่ตายในกลุ่มที่เสริม ω-3 ผลการป้องกันของกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน ω-3 ต่อการบาดเจ็บของไตขาดเลือดสัมพันธ์กับการลดการจัดหาลิวโคไซต์ลิวโคไซต์ที่มีโพลีมอร์โฟนิวเคลียส การผลิตคีโมไคน์ และไซโตไคน์ การก่อตัวของไอโคซาโนดที่ได้รับจากไลพ็อกซีเจเนสและไซโคลออกซีเจเนสที่ลดลง และเพิ่มการแสดงออกของ Protectin D1 [148] . การรักษาอย่างเป็นระบบด้วย Protectin D1 ช่วยลดการไหลเข้าของเม็ดเลือดขาว polymorphonuclear ในไตและควบคุมการแสดงออกของโปรตีน heme oxygenase-1 และ mRNA ในผู้ได้รับบาดเจ็บและไม่ได้รับบาดเจ็บไต. Protectin D1 มีประสิทธิภาพในการป้องกันโรคเฉียบพลันไตการบาดเจ็บและผลของอาหาร ω-3 และ ω-6 กรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนต่อการสร้างออโตคอยด์ในไตและผลของการบาดเจ็บที่ไตขาดเลือด [149]

4.2.4การวิจัยเซลล์

ลิพิโดมิกส์ ESI/MS ใช้เพื่อระบุการเปลี่ยนแปลงของฟอสโฟลิปิดในไตตัวอ่อนของมนุษย์ (HEK293) และมนุษย์ไตมะเร็ง (Caki{{0}}) การตายของเซลล์ [150] พีซีลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (14:0/16:0) และ PC(16:0/16:0) ที่บำบัดด้วยซิสพลาตินและเค้ก{{ 12}} เซลล์ การรักษาด้วยโบรโมฟีนอลแลคโตนก่อนได้รับซิสพลาตินทำให้ PC(14:{18}}/16:0 ลดลงอีก (14:0/16:0) พลาสเมนิลโคลีน (16:0/16:1) และพลาสเมนิลโคลีน (16:{{ 41}}/18:1) ใน HEK293 และยับยั้งการเพิ่มขึ้นของ plasmenylcholine (16:1/22:6) ที่เกิดจากซิสพลาตินใน Caki-1 การรักษาด้วยโบรโมฟีนอลแลคโตนก่อนสัมผัสซิสพลาตินยังเพิ่ม arachidonic หลายตัวที่มีฟอสโฟลิปิด เช่น PC(16:0/20:4) PC(18:1/20:4) และ PC(18 :0/20:4) เทียบกับการรักษาด้วยซิสพลาตินเท่านั้น ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการยับยั้งฟอสโฟลิเปส A2 ป้องกันการตายของเซลล์ที่เกิดจากเคมีบำบัดในเซลล์ไตของมนุษย์หลายสายพันธุ์ และยังระบุฟอสโฟลิปิดที่เปลี่ยนแปลงโดยเฉพาะในระหว่างการตายของเซลล์ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นเพิ่มเติมว่าการเปลี่ยนแปลงในฟอสโฟลิปิดเหล่านี้สัมพันธ์กับการป้องกันการตายของเซลล์เมื่อมีสารยับยั้งฟอสโฟไลเปส A2 Masood และเพื่อนร่วมงานใช้ LC-MS/MS เฟสปกติและเฟสย้อนกลับเพื่อหาปริมาณคลาสสฟิงโกลิปิดหลายคลาสในเซลล์ HEK293 [151] ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่ามากกว่า 75 เปอร์เซ็นต์ของเซราไมด์ โมโนเฮกโซ ซิลเซราไมด์ และ SM มีอยู่ในรูปแบบ d18:1Δ4 c16:0, d18:1Δ4 c24:1 และ d18:1-4 c24:0

5. ข้อสังเกตและมุมมองสรุป

ลิพิโดมิกส์แบบใหม่เป็นวิธีการที่เกิดขึ้นใหม่ซึ่งรับประกันการศึกษาอย่างเป็นระบบและครอบคลุมเกี่ยวกับลิพิดและอนุพันธ์ของไขมันในสุขภาพและโรค หลากหลายไตโรคต่างๆ เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในการเผาผลาญและความเข้มข้นของไขมันและไลโปโปรตีนในพลาสมาในพลาสมา เช่นเดียวกับสารเมตาโบไลต์ที่เกี่ยวข้องกับไขมันและวิถีทางเมแทบอลิซึม การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการเกิดโรคของการอักเสบเฉพาะที่และระบบการเผาผลาญพลังงานที่บกพร่องและความก้าวหน้าของไตโรค. การรวมกันของการทำโปรไฟล์ไขมันและสถิติหลายตัวแปรมีประโยชน์สำหรับการค้นพบไบโอมาร์คเกอร์ที่เป็นไปได้และรูปแบบการรักษาแบบใหม่ รวมถึงการเฝ้าติดตามการตอบสนองต่อการแทรกแซงการรักษา

ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยี MS-based และการปรับปรุงอย่างรวดเร็วในโครมาโตกราฟี โดยเฉพาะอย่างยิ่ง UPLC–MS ร่วมกับชีวสารสนเทศ ได้ปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับบทบาทของเมแทบอไลต์ที่ได้มาจากไขมันในการเกิดโรคและความก้าวหน้าของไตโรค. แม้ว่าเครื่องมือที่มีอยู่ในปัจจุบันจะช่วยให้สามารถระบุโครงสร้างเมตาโบไลต์ที่ได้จากลิพิดที่มีความละเอียดสูงได้ ความก้าวหน้าเพิ่มเติมในเทคนิคการวิเคราะห์และการจัดการข้อมูลมีความจำเป็นอย่างชัดเจนสำหรับการประมวลผลข้อมูลล่วงหน้า การทำเหมืองข้อมูล การวิเคราะห์ทางสถิติ การระบุไบโอมาร์คเกอร์ และการตีความวิถีทางชีวเคมีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

สารสกัดจากซิสแทนเช่: การทำงานของไตดีขึ้น

กิตติกรรมประกาศ

การศึกษานี้ได้รับการสนับสนุนโดย Program for New Century Excellent Talents in University (NCET-13-0954) และ Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University (IRT1174) จากกระทรวงศึกษาธิการของจีน, National Natural Science Foundation of China (J1210063) , 81202909, 81274025, 81001622) โครงการ "As a Major New Drug to Create a Major National Science and Technology Special" (2014ZX09304307- 002), China Postdoctoral Science Foundation (2012M521831, 2014T70984), National Innovation Training Plan Program (201310697004), โครงการสำคัญสำหรับโครงการความร่วมมือ S&T ระหว่างประเทศของมณฑลส่านซี (2013KW31-01), มูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติของกรมสามัญศึกษามณฑลส่านซี (2013JK0811) และการบริหารงานการแพทย์แผนจีนของมณฑลส่านซี ({{17} }ZY006).

*ห้องปฏิบัติการหลักของชีววิทยาทรัพยากรและเทคโนโลยีชีวภาพในจีนตะวันตก กระทรวงศึกษาธิการ วิทยาลัยวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต มหาวิทยาลัยนอร์ทเวสต์ ซีอาน ส่านซี ประชาสัมพันธ์ประเทศจีน

†Division of Nephrology and Hypertension, School of Medicine, University of California, Irvine, California ประเทศสหรัฐอเมริกา

{School of Chinese Materia Medica, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing, PR China

ข้อมูลอ้างอิง

[1]ก. Levin, NR Powe, J. Rosset, et al., โรคไตเรื้อรังในฐานะปัญหาสาธารณสุขระดับโลก: แนวทางและความคิดริเริ่ม—คำแถลงจุดยืนจาก Kidney Disease Improving Global Outcomes, Kidney Int. 72 (2007) 247–259.

[2]เค. Makris, N. Kafkas, ไลโปคาลินที่เกี่ยวข้องกับนิวโทรฟิลเจลาติเนสในการบาดเจ็บที่ไตเฉียบพลัน, Adv. คลินิก เคมี. 58 (2012) 141–191.

[3]XB Ling, ED Mellins, KG Sylvester, HJ Cohen, ยาขับปัสสาวะเพื่อการค้นพบไบโอมาร์คเกอร์ทางคลินิก, Adv. คลินิก เคมี. 51 (2010) 181–213.

[4]TK Sigdel, RB Klassen, MM Sarwal, การตีความโปรตีโอมและเปปติโดมในการปลูกถ่าย, Adv. คลินิก เคมี. 47 (2009) 139–169.

[5]ND Vaziri, Dyslipidemia ของภาวะไตวายเรื้อรัง: ธรรมชาติ, กลไกและผลที่ตามมา, Am. เจ. ฟิสิออล. ไต ฟิสิโอล. 290 (2006) 262–272.

[6]ND Vaziri, J. Yuan, Z. Ni, SB Nicholas, KC Norris, การขาดไลโปโปรตีนไลเปสในโรคไตเรื้อรังจะมาพร้อมกับการควบคุมการแสดงออกของ GPIHBP1 บุผนังหลอดเลือด, Clin ประสบการณ์ เนฟรอล 16 (2012) 238–243.

[7]ND Vaziri, กลไกระดับโมเลกุลของความผิดปกติของไขมันในโรคไต, ไต Int. 63 (2546) 2507-2519.

[8]ND Vaziri, Lipotoxicity และการขนส่งคอเลสเตอรอล/ไขมันย้อนกลับแบบ HDL ที่บกพร่องในโรคไตเรื้อรัง J. Ren Nutr. 20 (2010) S35–S43.

[9]ND Vaziri, K. Norris, ความผิดปกติของไขมันและความเกี่ยวข้องกับผลลัพธ์ในโรคไตเรื้อรัง, Blood Purif. 31 (2011) 189–196.

[10]ND Vaziri, บทบาทของไขมันในเลือดผิดปกติในการเผาผลาญพลังงานบกพร่อง, ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน, การอักเสบและโรคหลอดเลือดหัวใจในโรคไตเรื้อรัง, Clin. ประสบการณ์ เนฟรอล 18 (2014) 265–268.

[11]ค. Waldner, G. Heise, K. Schroer, P. Heering, COX-2 การยับยั้งและตัวรับพรอสตาแกลนดินในโรคไตอักเสบจากการทดลอง, Eur. เจ. คลิน. ลงทุน. 33 (2003) 969–975.

[12]ก. Hartner, A. Pahl, K. Brune, M. Goppelt-Strube, Upregulation ของ cyclooxygenase-1 และตัวรับ PGE2 EP2 ในหนูและ glomerulonephritis proliferative mesangial ของมนุษย์ Inflamm ความละเอียด 49 (2000) 345–354.

[13]ส. Tomasoni, M. Noris, S. Zappella, et al., Upregulation ของไตและระบบ cyclooxygenase-2 ในผู้ป่วยที่เป็นโรคไตอักเสบลูปัส J. Am. ซ. เนฟรอล 9 (1998) 1202–1212.

[14]ค. Zoja, A. Benigni, M. Noris, et al., Mycophenolate mofetil รวมกับตัวยับยั้ง 60 (2001) 653–663.

[15]ต. Takano, AV Cybulsky, WA Cupples, et al., การยับยั้ง cyclooxygenases ช่วยลดการบาดเจ็บของเซลล์เยื่อบุผิวไตที่เกิดจากคอมพลีเมนต์และโปรตีนในปัสสาวะ Heymann passive, J. Pharmacol ประสบการณ์ เธอ. 305 (2003) 240–249.

[16]ก. Heise, B. Grabensee, K. Schro€ r, P. Heering, การกระทำที่แตกต่างกันของ cyclooxygenase 2 selective inhibitor flosulide ในหนูที่มีโรคไตอักเสบ Heymann แบบพาสซีฟ, Nephron 80 (1998) 220–226

[17]ZG Xu, SL Li, L. Lanting, et al., ความสัมพันธ์ระหว่าง 12/15-lipoxygenase และ COX-2 ในเซลล์ mesangial: บทบาทที่เป็นไปได้ในโรคไตจากเบาหวาน, Kidney Int. 69 (2006) 512–519.

[18]ก. Dey, RS Williams, DM Pollock, et al., CYP2C ของไตที่เปลี่ยนแปลงและระดับ cyclooxygenase-2 เกี่ยวข้องกับโรคอ้วนที่เกี่ยวข้องกับโรคอ้วน Obes ความละเอียด 12 (2004) 1278–1289.

[19]ก. Zhao, JE Quigley, J. Yuan, et al., PPAR-alpha activator fenofibrate ช่วยเพิ่มการสังเคราะห์ eicosanoid ที่ได้รับจาก CYP ของไตและปรับปรุงการทำงานของ endothelial dilator ในหนูอ้วน Zucker, Am. เจ. ฟิสิออล. 290 (2006) H2187–H2195.

[20]ป. Zhou, S. Lin, HH Chang, et al., ความแตกต่างระหว่างเพศของการสังเคราะห์ eicosanoid ที่ได้รับจาก CYP ของไตในหนูที่ได้รับอาหารที่มีไขมันสูง เจ ไฮเปอร์เทนส์ 18 (2005) 530–537.