UDCA系列胆汁酸在预防脓毒症肠道炎症损伤中的作用机制及其应用

    技术2025-01-26  48


    本发明属于医学诊断和治疗,具体而言,涉及一种udca系列胆汁酸在预防脓毒症肠道炎症损伤中的作用机制及其应用。


    背景技术:

    1、脓毒症是宿主对感染的反应失调所致的危及生命的器官功能障碍,在儿童中影响广泛。全球每年有大量新生儿和儿童脓毒症病例,严重脓毒症病死率高达 9% - 20%。目前脓毒症治疗主要以抗生素、液体复苏及脏器功能保护等为主,但也带来了病原菌耐药、药物过敏及毒性反应等问题。

    2、与健康儿童相比,脓毒症患儿存在显著的肠道菌群失调现象,包括重要菌群缺失、肠道菌群多样性丧失、菌群生态功能转变及病原体大量繁殖等。肠道菌群失调主要通过改变宿主体内代谢产物以及启动炎症性免疫应答的机制增加脓毒症的易感性,推动病程进展及多脏器功能损害。

    3、健康的肠道菌群可促进儿童免疫系统发育和成熟,增强宿主对病原菌的抵抗力,调节免疫系统平衡,抑制外源病原菌定植,产生有益代谢产物,增强肠道屏障功能,调控细胞表观遗传协调炎症反应等。儿童肠道菌群具有高度可塑性,易受环境因素影响,脓毒症的病理生理状态及抗生素等药物暴露易导致肠道菌群失调,加重疾病负担。

    4、但同时也存在一些问题,例如益生菌可能带来治疗效果欠佳、耐药菌定植及菌血症等不良结果;选择性消化道去污的有效性有待进一步证实,且实际临床应用较少;粪便微生物群移植在儿童应用中有一定挑战性;肠内外营养管理需根据不同情况调整,且目前研究仍有限;血磷水平管理虽重要但实际操作复杂;药物治疗等调控肠道菌群的方法对伴有基础疾病的脓毒症患儿的研究仍不足。

    5、胆汁酸作为肠道菌群代谢产物,在消化系统中发挥重要生理作用,同时作为激素与多种胆汁酸受体结合,显著影响代谢、炎症、免疫平衡等生物过程。随着对肠道微生物组在脓毒症中作用的理解加深,胆汁酸代谢与脓毒症之间的复杂关系逐渐受到关注。

    6、因此,急需找到 udca 系列胆汁酸在预防脓毒症肠道炎症损伤中的作用机制及其应用。udca 系列胆汁酸可能通过调节肠细胞紧密连接蛋白表达水平、降低肠细胞促炎细胞因子表达水平、改善肠细胞单层屏障功能等机制,在预防脓毒症肠道炎症损伤中发挥重要作用。通过深入研究 udca 系列胆汁酸,以期找到一种更安全、有效的脓毒症治疗方法,达到改善儿童脓毒症患者预后的效果,同时治疗脓毒症肠道炎症损伤。


    技术实现思路

    1、为解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种udca系列胆汁酸在预防脓毒症肠道炎症损伤中的作用机制及其应用,通过对儿童脓毒症患者血清胆汁酸代谢物的深入研究,确定了 udca 系列胆汁酸在脓毒症中的重要地位,并在动物模型及肠细胞单层模型中验证了其关键作用。具体而言,udca 可改善脓毒症小鼠的疾病表型,调节结肠组织相关因子表达,提高生存率;还能改善 lps 诱导的肠细胞单层损害,提高屏障功能、紧密连接蛋白表达水平并降低促炎因子表达,为脓毒症肠细胞炎症损伤的治疗提供了新的思路和潜在靶点,具有广阔的应用前景。

    2、为了达到上述目的,本发明采用以下方案实现:

    3、脓毒症是一种临床恶化迅速、死亡率高的严重疾病,表现为全身性感染引发的急性器官功能障碍,以多器官衰竭和高短期死亡率为特征。可以理解,这里的“脓毒症患者短期内死亡风险”中的短期内并非绝对固定的时间节点。虽然临床上常用的有“脓毒症患者90天内死亡率”相关等一个常用的时间点,但这个只是当前根据临床经验总结的时间节点,随着研究进展或治疗手段改进,该时间节点或时长是可能发生变化的,例如是90天之内或者100天之内,或者是一年内,360天内,或者半年内,180天内,或者50天之内,或者是20天内,4周内,3周内,2周内,1周内等等都有可能从脓毒症发展为死亡。

    4、现有的脓毒症相关评分系统往往基于相对较小的临床队列,难以获得更充分的验证。一个更准确有效的脓毒症预后测试仍是未满足的临床需求。本研究对若干份患者的血清样本进行代谢组学分析,样本随机分配,作为发现集和验证集。在发现集中,首先选取了702 名脓毒症患儿和 269 名非感染对照进行研究,分析了患儿的基本信息、感染部位、病原体及并发症等。接着对脓毒症患儿进行分组与临床指标分析,将入组儿童分为脓毒症存活组、脓毒症死亡组和非感染对照组,以非感染对照组术前指标为基线,分析不同阶段脓毒症患者实验室指标,对脓毒症存活组和死亡组临床指标进行比较。通过多变量 logistic回归分析确定脓毒症不同阶段的预后保护因子和危险因子,筛选脓毒症早期和严重阶段的显著差异生物标志物,并经 roc 曲线验证。在此基础上,建立了 lac、tba 和脓毒性休克的联合预测模型。然后在验证集中,收集新的样本进行相同的分析流程,将验证集中的患者数据代入测试集建立的联合预测模型中,重新绘制 roc 曲线,计算得到模型的 auc 值、灵敏度和特异性。经过分析,验证集中的预测结果与发现集高度一致,证明了该联合预测模型在预测脓毒症患者短期内死亡风险方面具有较高准确性和可靠性。

    5、且在上述构建得到的最佳联合预测模型中,tba 在预测脓毒症患者死亡概率方面表现尤为突出,因此在后续的实验中进一步探索不同类型的胆汁酸在脓毒症中的作用的必要性,并对 udca 系列胆汁酸作为生物标志物进行深入研究,构建儿童脓毒症短期死亡率预测模型,并通过动物模型验证其在预测儿童脓毒症短期死亡率中的作用。同时,研究了udca 系列胆汁酸在儿童脓毒症肠细胞炎症损伤中的应用,构建 lps 炎症损伤的 caco-2肠细胞单层模型,验证 udca 对肠细胞单层损害的改善作用。

    6、研究证明,脓毒症组显著改变了血清代谢组。许多代谢产物与脓毒症组特定时间内死亡率、非脓毒症组特定时间内进展为脓毒症风险显著相关。本研究训练并验证了用于预测脓毒症特定时间内死亡率(例如 90 天内死亡率)的机器学习算法。本发明使用液相色谱 - 质谱法(lcms)对所选代谢产物进行针对性分析,构建的模型可实现临床应用,为临床医生早期识别高风险患者、及时采取针对性的治疗措施,提高患者的生存率提供有力的工具,也为未来开发更精准的儿童脓毒症诊断方法和治疗策略奠定坚实的基础。

    7、一方面,本发明提供一种生物标志物用于制备预测脓毒症患者是否具有死亡风险的试剂的用途,其特征在于,所述生物标志物包括如下的一种或多种:血清乳酸、血小板计数、总胆汁酸、血尿素氮、d - 二聚体、tnf - α、ph 值、葡萄糖、白蛋白、肌酸激酶同工酶、钙素原、脓毒性休克。

    8、进一步地,所述预测脓毒症患者是否具有死亡风险是指预测脓毒症患者短期内是否具有死亡风险。

    9、这里的“短期”可以是脓毒症患者90天内,或180天,或360天等等期限内是否具有死亡的风险,当然也可以是小于90天内的,例如50天内,40天内,30天内或者更短的时间,也可以是1年内,11个月内,10个月内,9个月内,8个月内,7个月内,6个月内,5个月内,4个月内,3个月内,2个月内,1个月内等等。

    10、因为这里的短期难以提前预判,是根据当前临床经验总结的时间节点,随着时间的推移或者其它治疗手段的改进,该时间节点或者时间的长度是可能发生变化的,还可能根据病人住院时间的长短发生变化。

    11、本发明通过非靶向代谢组学研究,收集脓毒症患者入院时的血清样本,根据短期内是否幸存,分为脓毒症存活组和脓毒症死亡组,用uplc-ms/ms超高效液相色谱-串联质谱联用方法分析脓毒症存活组和脓毒症死亡组入院时的血清样本,找到系列能预测脓毒症患者短期内死亡风险的一系列生物标志物,使用机器学习、统计分析和通路富集分析(包括随机森林、fdr检验、t检验)来确定发现集中的候选生物标志物并确定其优先级,筛选显著差异代谢物,最终得到12个生物标志物:血清乳酸、血小板计数、总胆汁酸、血尿素氮、d - 二聚体、tnf - α、ph 值、葡萄糖、白蛋白、肌酸激酶同工酶、钙素原,可用于高效预测脓毒症患者短期内死亡风险。

    12、同时,分别构建预测脓毒症患者短期内(90 天)死亡概率的联合预测模型。通过逻辑回归方程筛选,综合考虑各指标的预测能力、稳定性以及临床实际应用的可行性等因素,得到最佳预测模型,所述最佳预测模型的回归方程为p=1/(1+e(-2.333+0.147x1+0.012x2+1.068x3)),x1、x2和x3为lac, tba以及是否发生脓毒性休克;当p大于0.204,预测脓毒症患者90天内死亡风险高;当p小于0.204,预测脓毒症患者90天内死亡风险低。在该最佳预测模型中,进一步分析发现 tba(总胆汁酸)在预测脓毒症患者死亡概率方面表现尤为突出。

    13、研究表明,从神经网络模型可以看出 tba 水平对疾病预后预测具有重要意义,高tba 水平提示患者不良预后风险增加。对于脓毒症患者死亡风险预测模型,当血清 tba 水平≥17.95 µmol/l 时,脓毒症患儿的死亡率显著增加,风险比为 7.658(95% ci:5.575~10.520),p<0.05。此外,脓毒症患儿住院期间血清 tba 的动态变化以及与各实验室指标的相关性分析,均确定了最佳联合预测模型中关键指标 tba 的重要性。基于此,决定在后续实验中探索不同类型的胆汁酸在脓毒症中的作用。最终根据对不同类型胆汁酸的深入研究,确认了 udca 系列胆汁酸是可高效预测儿童脓毒症短期内的死亡风险的生物标志物,为划分脓毒症亚组提供了新的方向。

    14、同时,由于在前期研究中发现了 udca 系列胆汁酸在脓毒症中的重要性,为了进一步明确其作用机制,进行了一系列实验。构建了 lps 炎症损伤的 caco-2 肠细胞单层模型,确认了 udca 系列胆汁酸在儿童脓毒症肠细胞炎症损伤中的应用,为深入研究脓毒症的治疗策略提供了新的思路和实验依据。

    15、在一些方式中,所述预测脓毒症患者是否具有死亡风险或幸存概率的生物标志物的试剂,是以该生物标志物为检测目标制备的检测试剂,例如样品前处理试剂、抗原或抗体等适用于所述生物标志物检测的生物试剂及试剂盒;也可以开发成适用于所述生物标志物lc-uv或lc-ms检测的标准化试剂或试剂盒等。

    16、进一步地,所述生物标志物包括血清乳酸、总胆汁酸、脓毒性休克。

    17、进一步地,所述试剂用于检测脓毒症患者血液、血清、血浆或全血样本中的生物标志物。

    18、进一步地,所述试剂用于检测样本中的生物标志物的有无或相对丰度或相对浓度,或者标志物的含量或者数量的变化程度或者幅度。这里的标志物的有无或者含量的高低,是一个相对的概念,例如对于脓毒症死亡与存活患者相比,这些特异的标志物的含量是相对于脓毒症死亡或存活患者作为基准进行比较的。可能是某一些标志物,脓毒症死亡或者高概率死亡的患者中含量相对脓毒症存活患者中要高,这种高具有统计上的差异,比如显著或者极显著的升高。所以,这些标志物在进行判断的时候,如果是一个单个标志物,如果该标志物在某种风险发生的概率升高,该标志物的含量有所变化,这里的变化可能是相对的升高,也可以能是相对的降低,这种相对的升高或者相对的减低的差异具有显著差异,当然也可以是极显著差异。所以,无论是什么样的手段进行检测,都可以预先规定的一个值作为标准(cut-off值),高于该值的就认为含量发生了变化,具有这样的结果,都是可以作为预测或者诊断的价值。

    19、所以,在一些方面,本发明所述的标志物,可以是通过现有已经知道的任何方法检测样本中的标志物含量来获得,所述方法如液相色谱、气相色谱、质谱、lc-ms、gc-ms、cc-ms、lc-ms-ms、nmr、免疫层析试纸、免疫反应芯片、毛细管电泳、红外光谱等等,只要能用于检测样本中的标志物含量,都可以用于预测脓毒症患者短期内是否具有死亡风险。只要样本中含量能够检测,就能够被用于预测或者诊断某种疾病发生的概率。可以理解,这里的检测是对于个体的样本进行检测,然后与预先设定的标准进行比较,比较的结果来进行判断或者预测疾病的发生状态,例如可以用来预测脓毒症患者是否会发生死亡或者死亡的概率,也可以预测脓毒症患者是否幸存或者幸存的概率。这种预测或者诊断都是在某一个时间内是否发生,当然这样检测可以是连续的检测,随着某些物质的含量的变化从而推测疾病发生的进程。

    20、在一些方式中,所述相对丰度为高效液相色谱-串联质谱获得的检测图谱中该生物标志物的峰面积。比如某个生物标志物在对照样品(脓毒症患者短期内存活组)里测出的平均峰面积是500,在脓毒症患者短期内死亡组的样品里测出的平均峰面积是3000,那么就认为该生物标志物在样本中的丰度是对照样本中的6倍。

    21、进一步地,所述预测脓毒症患者是否具有死亡风险或幸存概率是指预测脓毒症患者90天内是否具有死亡风险或幸存概率。

    22、另一方面,本发明提供一种用于预测脓毒症患者是否具有死亡风险的试剂盒,所述试剂盒包括如上技术方案任一项所述用途的生物标志物的检测试剂。

    23、进一步地,所述生物标志物的检测试剂包括所述生物标志物的标准品。

    24、再一方面,本发明提供一种用于预测脓毒症患者是否具有死亡风险的生物标志物组合,包括如下的生物标志物:血清乳酸、血小板计数、总胆汁酸、血尿素氮、d - 二聚体、tnf - α、ph 值、葡萄糖、白蛋白、肌酸激酶同工酶、钙素原、脓毒性休克。

    25、再一方面,本发明提供一种预测脓毒症患者是否具有死亡风险的系统,所述系统包括数据分析模块;所述数据分析模块用于分析生物标志物的检测值,所述生物标志物包括如下的一种或多种:血清乳酸、血小板计数、总胆汁酸、血尿素氮、d - 二聚体、tnf - α、ph 值、葡萄糖、白蛋白、肌酸激酶同工酶、钙素原、脓毒性休克。

    26、进一步地,所述生物标志物包括血清乳酸、总胆汁酸、脓毒性休克。

    27、进一步地,所述生物标志物的检测值为检测脓毒症患者血液、血清、血浆或全血样本中的生物标志物,用于检测样本中的生物标志物的有无或相对丰度或相对浓度,或者相对含量的变化。

    28、进一步地,所述数据分析模块通过将生物标志物的检测值代入回归方程,计算预测脓毒症患者是否具有死亡风险的预测值,从而评估脓毒症患者的死亡风险。

    29、本发明可以通过任何方法(如通过计算机软件、或人工经验评估等等)对生物标志物的检测值进行分析,获得某些方程,然后把测试的结果带入方程,自动获得预测的结果值。从而用于计算预测脓毒症患者是否具有死亡风险的预测值。这些方程或者计算机程序一般生成的方式是在确定的群组之间的分析,然后再在确定的群组之间进行验证方程运算结果的准确性。例如,选择脓毒症患者死亡组与存活组进行方程运算的训练,然后续选择另外的脓毒症患者死亡组与存活组进行验证,看结果的准确性,从而获得理想的方程式进行运算。可以理解,获得的数据越多,方程可以不断的修订或者ai自我学习自我调整,让预测的准确性更高,更加符合实际的情况。所以,无论哪个模型或者方程都可以被应用到发明来进行自动输出预测结果。所以,对于计算机的算法可以有多种可以选择,例如混合判别分析(mda);梯度提升(gbm);逻辑回归(plr);广义线性模型(glmnet);随机森林(ranger);朴素贝叶斯(naïve_bayes);神经网络(avnnet);支持向量机(svmradial)等运算方法,这些运算方法都可以被用于本发明的标志物或者标志物的组合来进行预测或者诊断。

    30、进一步地,所述预测脓毒症患者是否具有死亡风险是指预测脓毒症患者短期内是否具有死亡风险。

    31、这里的“短期”可以是脓毒症患者90天内,或180天,或360天等等期限内是否具有死亡的风险,当然也可以是小于90天内的,例如50天内,40天内,30天内或者更短的时间,也可以是1年内,11个月内,10个月内,9个月内,8个月内,7个月内,6个月内,5个月内,4个月内,3个月内,2个月内,1个月内等等。

    32、因为这里的短期难以提前预判,是根据当前临床经验总结的时间节点,随着时间的推移或者其它治疗手段的改进,该时间节点或者时间的长度是可能发生变化的,还可能根据病人住院时间的长短发生变化。

    33、进一步地,所述回归方程为逻辑回归方程。

    34、进一步地,所述逻辑回归方程由已知样本的生物标志物的检测值构建训练获得。

    35、进一步地,所述训练是通过构建训练集,并针对训练集,采用训练方法进行训练从而获得逻辑回归方程;所述训练集为脓毒症患者的血清样本。

    36、进一步地,所述训练方法为经训练集根据短期内是否存活,分为存活组和死亡组,分别检测存活组和死亡组的生物标志物含量,获得检测值,根据生物标志物的检测值进行逻辑回归,分析存活组和死亡组的检测值之间的关系,构建逻辑回归方程。

    37、本发明所述的训练集可以是任何情况下收集的脓毒症患者的血清样本,也就是说可以是不同时间、不同地域、不同数量、不同性别、不同年龄等等情况下收集的脓毒症患者的血清样本。

    38、进一步地,所述数据分析模块通过将生物标志物的检测值代入逻辑回归方程,计算预测脓毒症患者90天内具有死亡风险的预测值,从而评估脓毒症患者90天内的死亡风险。

    39、进一步地,所述逻辑回归方程为:

    40、p=1/(1+e(-2.333+0.147x1+0.012x2+1.068x3))。

    41、进一步地,p表示预测脓毒症患者90天内死亡风险的预测值;x1、x2和x3表示lac、tba以及是否发生脓毒性休克。

    42、进一步地,当p大于0.204,预测脓毒症患者90天内死亡风险高;当p小于0.204,预测脓毒症患者90天内死亡风险低。

    43、进一步地,所述系统还包括数据存储模块、数据输入界面和数据输出界面;所述数据存储模块用于存储生物标志物的检测值;数据输入界面用于输入生物标志物的检测值,数据输出界面用于输出预测结果。

    44、再一方面,本发明提供一种生物标志物用于制备预测脓毒症患者短期内死亡率的试剂的用途,所述生物标志物包括如下的一种或多种:3β-熊去氧胆酸、3β- 鹅去氧胆酸、别石胆酸、7 - 酮石胆酸、熊去氧胆酸和、甘氨熊去氧胆酸、正胆酸、甘氨胆酸。

    45、进一步地,所述生物标志物包括3β- 熊去氧胆酸、熊去氧胆酸。

    46、进一步地,所述试剂用于检测脓毒症患者血液、血清、血浆或全血样本中的生物标志物;所述试剂用于检测样本中的生物标志物的有无或相对丰度或相对浓度,或者相对含量的变化。

    47、再一方面,本发明提供一种用于预测脓毒症患者短期内死亡率的试剂盒,所述试剂盒包括如上技术方案任一项所述用途的生物标志物的检测试剂。

    48、进一步地,所述生物标志物的检测试剂包括所述生物标志物的标准品。

    49、进一步地,所述预测脓毒症患者短期内死亡率是指预测脓毒症患者90天内的死亡率。

    50、再一方面,本发明提供一种用于预测脓毒症患者短期内死亡率的生物标志物组合,包括如下的生物标志物:3β- 熊去氧胆酸、熊去氧胆酸。

    51、再一方面,本发明提供一种预测脓毒症患者短期内死亡率的系统,所述系统包括数据分析模块;所述数据分析模块用于分析生物标志物的检测值,所述生物标志物包括如下的一种或多种:3β-熊去氧胆酸、3β- 鹅去氧胆酸、别石胆酸、7 - 酮石胆酸、熊去氧胆酸和、甘氨熊去氧胆酸、正胆酸、甘氨胆酸。

    52、进一步地,所述生物标志物包括3β- 熊去氧胆酸、熊去氧胆酸。

    53、进一步地,所述生物标志物的检测值为检测脓毒症患者血液、血清、血浆或全血样本中的生物标志物,用于检测样本中的生物标志物的有无或相对丰度或相对浓度,或者相对含量的变化。

    54、进一步地,所述数据分析模块通过将生物标志物的检测值代入回归方程,计算预测脓毒症患者短期内的死亡率,从而评估脓毒症患者短期内会否死亡。

    55、进一步地,所述预测脓毒症患者短期内的死亡率是指预测脓毒症患者短期内是否具有死亡风险。

    56、这里的“短期”可以是脓毒症患者90天内,或180天,或360天等等期限内是否具有死亡的风险,当然也可以是小于90天内的,例如50天内,40天内,30天内或者更短的时间,也可以是1年内,11个月内,10个月内,9个月内,8个月内,7个月内,6个月内,5个月内,4个月内,3个月内,2个月内,1个月内等等。

    57、因为这里的短期难以提前预判,是根据当前临床经验总结的时间节点,随着时间的推移或者其它治疗手段的改进,该时间节点或者时间的长度是可能发生变化的,还可能根据病人住院时间的长短发生变化。

    58、进一步地,所述回归方程为逻辑回归方程。

    59、进一步地,所述逻辑回归方程由已知样本的生物标志物的检测值构建训练获得。

    60、进一步地,所述训练是通过构建训练集,并针对训练集,采用训练方法进行训练从而获得逻辑回归方程;所述训练集为脓毒症患者的血清样本。

    61、进一步地,所述训练方法为经训练集根据短期内是否存活,分为存活组和死亡组,分别检测存活组和死亡组的生物标志物含量,获得检测值,根据生物标志物的检测值进行逻辑回归,分析存活组和死亡组的检测值之间的关系,构建逻辑回归方程。

    62、本发明所述的训练集可以是任何情况下收集的脓毒症患者的血清样本,也就是说可以是不同时间、不同地域、不同数量、不同性别、不同年龄等等情况下收集的脓毒症患者的血清样本。

    63、进一步地,所述数据分析模块通过将生物标志物的检测值代入逻辑回归方程,计算预测脓毒症患者90天内具有死亡风险的预测值,从而评估脓毒症患者90天内的死亡风险。

    64、进一步地,所述逻辑回归方程为:

    65、p=1/(1+e(0.648-0.004x1-0.003x2))。

    66、进一步地,p表示预测脓毒症患者90天内死亡风险的预测值,x1表示3β-udca血清浓度,x2表示udca血清浓度。

    67、进一步地,当p大于0.4633394,预测脓毒症患者90天内死亡风险高;当p小于0.4633394,预测脓毒症患者90天内死亡风险低;

    68、进一步地,所述系统还包括数据存储模块、数据输入界面和数据输出界面;所述数据存储模块用于存储生物标志物的检测值;数据输入界面用于输入生物标志物的检测值,数据输出界面用于输出预测结果。

    69、再一方面,本发明提供了一种预测脓毒症患者是否具有死亡风险的方法,通过分析生物标志物的检测值,用于预测脓毒症患者是否具有死亡风险;所述生物标志物包括如下的一种或多种:血清乳酸、血小板计数、总胆汁酸、血尿素氮、d - 二聚体、tnf - α、ph值、葡萄糖、白蛋白、肌酸激酶同工酶、钙素原、脓毒性休克。

    70、进一步地,所述生物标志物包括血清乳酸、总胆汁酸、脓毒性休克,所述总胆汁酸包括熊去氧胆酸系列胆汁酸。

    71、进一步地,所述生物标志物的检测值为检测脓毒症患者血液、血清、血浆或全血样本中的生物标志物,用于检测样本中的生物标志物的有无或相对丰度或浓度。

    72、进一步地,所述方法通过将生物标志物的检测值代入回归方程,计算预测脓毒症患者是否具有死亡风险的预测值,从而评估脓毒症患者的死亡风险。

    73、进一步地,所述预测脓毒症患者是否具有死亡风险是指预测脓毒症患者短期内是否具有死亡风险。

    74、这里的“短期”可以是脓毒症患者90天内,或180天,或360天等等期限内是否具有死亡的风险,当然也可以是小于90天内的,例如50天内,40天内,30天内或者更短的时间,也可以是1年内,11个月内,10个月内,9个月内,8个月内,7个月内,6个月内,5个月内,4个月内,3个月内,2个月内,1个月内等等。

    75、因为这里的短期难以提前预判,是根据当前临床经验总结的时间节点,随着时间的推移或者其它治疗手段的改进,该时间节点或者时间的长度是可能发生变化的,还可能根据病人住院时间的长短发生变化。

    76、进一步地,所述回归方程为逻辑回归方程。

    77、进一步地,所述逻辑回归方程由已知样本的生物标志物的检测值构建训练获得。

    78、进一步地,所述训练是通过构建训练集,并针对训练集,采用训练方法进行训练从而获得逻辑回归方程;所述训练集为脓毒症患者的血清样本。

    79、进一步地,所述训练方法为经训练集根据短期内是否存活,分为存活组和死亡组,分别检测存活组和死亡组的生物标志物含量,获得检测值,根据生物标志物的检测值进行逻辑回归,分析存活组和死亡组的检测值之间的关系,构建逻辑回归方程。

    80、本发明所述的训练集可以是任何情况下收集的脓毒症患者的血清样本,也就是说可以是不同时间、不同地域、不同数量、不同性别、不同年龄等等情况下收集的脓毒症患者的血清样本。

    81、进一步地,所述数据分析模块通过将生物标志物的检测值代入逻辑回归方程,计算预测脓毒症患者90天内具有死亡风险的预测值,从而评估脓毒症患者90天内的死亡风险。

    82、再一方面,本发明提供一种胆汁酸用于制备预防脓毒症肠道炎症损伤的试剂的用途、所述胆汁酸包括如下的一种或多种:初级甘氨酸及牛磺酸结合胆汁酸、硫酸化胆汁酸、次级未结合胆汁酸、甘氨酸结合次级胆汁酸、初级未结合胆汁酸。

    83、在本发明中,通过对儿童脓毒症患者血清胆汁酸代谢物的深入研究,分析了不同类型胆汁酸在脓毒症中的作用。

    84、研究发现,在脓毒症患者中,肠道菌群失调现象明显,而胆汁酸作为机体生理代谢及免疫系统中的重要物质,可能对预防脓毒症肠道炎症损伤具有重要作用。通过对大量血清样本的分析,确定了包括初级甘氨酸及牛磺酸结合胆汁酸、硫酸化胆汁酸、次级未结合胆汁酸、甘氨酸结合次级胆汁酸、初级未结合胆汁酸等多种胆汁酸在预防脓毒症肠道炎症损伤方面具有潜在用途。

    85、在一些实施方式中,发现胆汁酸在预防肠道炎症损伤中的作用机制主要包括以下几个方面:首先,胆汁酸可以调节肠细胞紧密连接蛋白表达水平。紧密连接蛋白对于维持肠道黏膜屏障的完整性至关重要,胆汁酸通过调节这些蛋白的表达,增强了肠道屏障功能,阻止病原体和炎症因子侵入肠细胞,从而预防肠道炎症损伤;其次,胆汁酸能够降低肠细胞促炎细胞因子表达水平。在脓毒症状态下,促炎细胞因子的过度表达会加重肠道炎症反应,胆汁酸通过抑制促炎细胞因子的产生,减轻了炎症反应,对肠道起到保护作用;此外,胆汁酸还可能通过调节脓毒症小鼠结肠组织相关因子表达来预防肠道炎症损伤。例如,调节与免疫反应、肠道屏障功能等相关的因子表达,改善结肠组织的微环境,降低肠道炎症的发生风险。

    86、进一步地,所述胆汁酸包括如下的一种或多种:3β-熊去氧胆酸、3β- 鹅去氧胆酸、别石胆酸、7 - 酮石胆酸、熊去氧胆酸和、甘氨熊去氧胆酸、正胆酸、甘氨胆酸。

    87、进一步地,所述胆汁酸包括udca系列胆汁酸。

    88、进一步地,所述udca系列胆汁酸包括3β- 熊去氧胆酸、熊去氧胆酸、甘氨熊去氧胆酸。

    89、再一方面,本发明提供一种胆汁酸用于制备调节肠源性脓毒症中肠细胞紧密连接蛋白表达水平的试剂的用途。

    90、进一步地,所述胆汁酸包括如下的一种或多种:3β-熊去氧胆酸、3β- 鹅去氧胆酸、别石胆酸、7 - 酮石胆酸、熊去氧胆酸和、甘氨熊去氧胆酸、正胆酸、甘氨胆酸。

    91、进一步地,所述胆汁酸包括udca系列胆汁酸。

    92、进一步地,所述udca系列胆汁酸包括3β- 熊去氧胆酸、熊去氧胆酸、甘氨熊去氧胆酸。

    93、再一方面,本发明提供一种胆汁酸用于制备降低肠源性脓毒症中肠细胞促炎细胞因子表达水平的试剂的用途。

    94、再一方面,本发明提供一种胆汁酸用于制备改善肠源性脓毒症中肠细胞单层屏障功能的试剂的用途。

    95、再一方面,本发明提供一种胆汁酸用于制备调节脓毒症小鼠结肠组织相关因子表达的试剂的用途。

    96、再一方面,本发明提供一种胆汁酸用于制备预防肠源性脓毒症早期发作的试剂的用途,所述胆汁酸包括如下的一种或多种:初级甘氨酸及牛磺酸结合胆汁酸、硫酸化胆汁酸、次级未结合胆汁酸、甘氨酸结合次级胆汁酸、初级未结合胆汁酸。

    97、进一步地,所述胆汁酸包括如下的一种或多种:3β-熊去氧胆酸、3β- 鹅去氧胆酸、别石胆酸、7 - 酮石胆酸、熊去氧胆酸和、甘氨熊去氧胆酸、正胆酸、甘氨胆酸。

    98、进一步地,所述胆汁酸包括udca系列胆汁酸。

    99、进一步地,所述udca系列胆汁酸包括3β- 熊去氧胆酸、熊去氧胆酸、甘氨熊去氧胆酸。

    100、再一方面,本发明提供一种生物标志物用于制备预测脓毒症患者短期内是否具有死亡风险的试剂的用途,所述生物标志物包括如下的一种或多种:血清乳酸、血小板计数、总胆汁酸、血尿素氮、d - 二聚体、tnf - α、ph 值、葡萄糖、白蛋白、肌酸激酶同工酶、钙素原、脓毒性休克、3β-熊去氧胆酸、3β- 鹅去氧胆酸、别石胆酸、7 - 酮石胆酸、熊去氧胆酸和、甘氨熊去氧胆酸、norca、甘氨胆酸。

    101、进一步地,所述生物标志物包括血清乳酸、总胆汁酸、脓毒性休克,或所述生物标志物包括3β- 熊去氧胆酸、熊去氧胆酸。

    102、进一步地,所述试剂用于检测脓毒症患者血液、血清、血浆或全血样本中的生物标志物;所述试剂用于检测样本中的生物标志物的有无或相对丰度或相对浓度,或者相对含量的变化。

    103、进一步地,所述预测脓毒症患者短期内是否具有死亡风险包括预测脓毒症患者90天内是否具有死亡风险。

    104、再一方面,本发明提供一种用于预测脓毒症患者是否具有死亡风险的试剂盒,所述试剂盒包括如上技术方案任一项所述用途的生物标志物的检测试剂。

    105、进一步地,所述生物标志物的检测试剂包括所述生物标志物的标准品。

    106、再一方面,本发明提供一种用于预测脓毒症患者是否具有死亡风险的生物标志物组合,包括如下的生物标志物:血清乳酸、血小板计数、总胆汁酸、血尿素氮、d - 二聚体、tnf - α、ph 值、葡萄糖、白蛋白、肌酸激酶同工酶、钙素原、脓毒性休克、3β-熊去氧胆酸、3β- 鹅去氧胆酸、别石胆酸、7 - 酮石胆酸、熊去氧胆酸和、甘氨熊去氧胆酸、norca、甘氨胆酸。

    107、再一方面,本发明提供一种预测脓毒症患者是否具有死亡风险的系统,所述系统包括数据分析模块;所述数据分析模块用于分析生物标志物的检测值,所述生物标志物包括如下的一种或多种:血清乳酸、血小板计数、总胆汁酸、血尿素氮、d - 二聚体、tnf - α、ph 值、葡萄糖、白蛋白、肌酸激酶同工酶、钙素原、脓毒性休克、3β-熊去氧胆酸、3β- 鹅去氧胆酸、别石胆酸、7 - 酮石胆酸、熊去氧胆酸和、甘氨熊去氧胆酸、norca、甘氨胆酸。

    108、进一步地,所述生物标志物包括血清乳酸、总胆汁酸、脓毒性休克,或所述生物标志物包括3β- 熊去氧胆酸、熊去氧胆酸。

    109、进一步地,所述数据分析模块通过将生物标志物的检测值代入回归方程,计算预测脓毒症患者是否具有死亡风险的预测值,从而评估脓毒症患者的死亡风险。

    110、1、本发明筛选到12种全新的能早期预测脓毒症患者是否具有死亡风险的生物标志物;尤其是预测脓毒症患者短期内死亡风险的生物标志物。通过对胆汁酸的研究,确立了胆汁酸作为预测脓毒症死亡率的有效生物标志物,弥补了现有诊断标准在预后筛选方面的不足。能够在疾病早期通过检测胆汁酸水平,及时发现高危患儿,为尽早采取积极治疗措施争取时间,从而改善死亡预后,实现早期诊断与干预,同时有助于医生根据胆汁酸水平及相关变化,为患儿制定个性化、更精准的治疗方案,提高治疗效果。

    111、2、筛选出3种生物标志物,构建了脓毒症患者短期内死亡风险预测模型,预测性能优,auc值最高达到0.761;同时采用两种胆汁酸3β-udca 和 udca构建脓毒症患者短期内死亡率的联合预测模型,auc值最高达到0.828。

    112、3、首次发现脓毒症患儿血清胆汁酸谱发生显著改变,尤其以 udca 类胆汁酸浓度显著下降最为明显;首次发现 udca 系列胆汁酸浓度与炎症、凝血指标呈显著负相关,而与免疫指标呈显著正相关;首次发现人体内 udca 系列胆汁酸具有改善炎症损伤的肠道组织及肠屏障功能,抑制炎症反应。

    113、4、本发明为 udca 系列胆汁酸作为预测儿童脓毒症短期内死亡率的生物标志物提供了有力支撑。其潜在应用广泛:(1)可进行脓毒症死亡的预测:通过检测脓毒症患儿血清udca系列胆汁酸浓度,筛选出脓毒症死亡高危人群,使其在疾病初期便开始进行积极的治疗指导及干预,达到改善死亡预后的目的;(2)可进行脓毒症死亡的低创诊断:仅需入院时单次抽血,即可为临床医生判断儿童脓毒症患者的病情提供有力支持,为制定更加精准的治疗方案提供依据;(3)对脓毒症死亡的改善:通过临床药物udca干预提高脓毒症患儿udca含量达到对脓毒症死亡的改善效果。

    114、5、本发明揭示了胆汁酸在降低脓毒症死亡率中的作用机制,为深入探究脓毒症的发病机制提供了关键依据:脓毒症期间,炎症介质释放抑制肝脏运输蛋白基因表达,导致胆汁酸运输和代谢受损,引起高胆红素血症和胆汁淤积。循环胆汁酸升高会隔离核fxr/rxr异二聚体,影响胆汁酸合成反馈抑制,激活nlrp炎症小体信号通路,加速疾病进展和高死亡率。基于所述胆汁酸的作用机制,为开发新的治疗脓毒症的药物提供了方向和靶点,促进药物创新。

    115、6、本发明提供的一种胆汁酸在预测脓毒症死亡率中的作用机制及其应用,明确胆汁酸对肠道菌群的调节作用,有助于维护肠道微生态平衡,从而间接改善脓毒症患儿的病情;同时有效提高医疗界对儿童脓毒症这一严重疾病的关注度和认知水平,促进多学科协作和综合治疗策略的发展。

    116、7、本发明中,发现了udca系列胆汁酸在预防脓毒症肠道炎症损伤中的全新的作用机制,udca系列胆汁酸通过调节肠细胞紧密连接蛋白表达水平、降低肠细胞促炎细胞因子表达水平、改善肠细胞单层屏障功能、调节脓毒症小鼠结肠组织相关因子表达以及调节肠道菌群平衡等多方位作用机制,对脓毒症肠道炎症损伤进行有效预防和治疗,有助于改善脓毒症患者尤其是儿童脓毒症患者的肠道炎症状态,维护肠道微生态平衡,进而为脓毒症的综合治疗提供新的途径和方法,具有良好的应用前景。


    技术特征:

    1.胆汁酸用于制备预防脓毒症肠道炎症损伤的试剂的用途、其特征在于,所述胆汁酸包括如下的一种或多种:初级甘氨酸及牛磺酸结合胆汁酸、硫酸化胆汁酸、次级未结合胆汁酸、甘氨酸结合次级胆汁酸、初级未结合胆汁酸。

    2.如权利要求1所述的用途,其特征在于,所述胆汁酸包括如下的一种或多种:3β-熊去氧胆酸、3β- 鹅去氧胆酸、别石胆酸、7 - 酮石胆酸、熊去氧胆酸和、甘氨熊去氧胆酸、正胆酸、甘氨胆酸。

    3.如权利要求2所述的用途,其特征在于,所述胆汁酸包括udca系列胆汁酸。

    4.如权利要求3所述的用途,其特征在于,所述udca系列胆汁酸包括3β- 熊去氧胆酸、熊去氧胆酸、甘氨熊去氧胆酸。

    5.胆汁酸用于制备调节肠源性脓毒症中肠细胞紧密连接蛋白表达水平的试剂的用途。

    6.如权利要求5所述的用途,其特征在于,所述胆汁酸包括udca系列胆汁酸。

    7.如权利要求6所述的用途,其特征在于,所述udca系列胆汁酸包括3β- 熊去氧胆酸、熊去氧胆酸、甘氨熊去氧胆酸。

    8.胆汁酸用于制备降低肠源性脓毒症中肠细胞促炎细胞因子表达水平的试剂的用途。

    9.胆汁酸用于制备改善肠源性脓毒症中肠细胞单层屏障功能的试剂的用途。

    10.胆汁酸用于制备调节脓毒症小鼠结肠组织相关因子表达的试剂的用途。


    技术总结
    本发明提供一种UDCA系列胆汁酸在预防脓毒症肠道炎症损伤中的作用机制及其应用,通过对儿童脓毒症患者血清胆汁酸代谢物研究,确定TBA等为脓毒症相关生物标志物并构建联合预测模型,并深入研究UDCA系列胆汁酸,在动物模型及肠细胞单层模型中验证其重要作用。UDCA可改善脓毒症小鼠疾病表型及结肠组织相关因子表达,提高生存率;还能改善LPS诱导的肠细胞单层损害,提高屏障功能、紧密连接蛋白表达水平并降低促炎因子表达。该发明为儿童脓毒症肠细胞炎症损伤的诊断和治疗提供新方向和潜在靶点,有望改善患者预后。

    技术研发人员:谈林华,倪艳,王燕飞
    受保护的技术使用者:浙江大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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