基于尿液的疾病检测研究进展（一）
每次小便时，很多人只是将尿液冲走了事，并没有意识到尿液能够反映一个人的健康状态。尿液是一个令人难以置信的复杂的生物流体。
医生、营养学家和环境科学家不仅对尿液的物理性状，如尿量、颜色、透明度、气味、pH和比重等感兴趣，也对尿液的化学成分特别感兴趣，因为它们揭示了有关一个人的健康与否、他们所吃的什么、他们正在服用什么药和环境中什么样污染物的关键信息。用于医疗目的的尿液分析可追溯到超过3000年前。事实上，直到19世纪末期，使用颜色，味觉和嗅觉进行尿分析是早期医师用于诊断疾病的主要方法之一。
即使在今天，数以百万计的化学尿液测试每天都在进行以识别新生儿代谢性疾病，糖尿病的诊断，监测肾功能，确认膀胱感染和检测非法毒品的使用。如，一项研究表明大肠癌患者尿液中的二乙酰精胺成分通常比较高。
根据一项发表在PLoS
ONE上的研究，科学家门利用核磁共振光谱、气相色谱、质谱和液相色谱分析等技术在人类尿液中检测到3000多种化学物质或“代谢产物”。此外，根据一些其他的研究，尿液中某些气体分子的少许痕迹可以告诉我们体内是否发生异常状况，测量这些挥发性标记物可能是一个无创诊断疾病的新方法。
不光如此，一些病原体（如细菌和病毒等）会跨过肾脏进入尿液中，因此通过分析尿液中的病原体核酸，也可判断一个人是否感染这些病原体，甚至还可判断所处的感染阶段。更有甚者，尿液中还存在一些从人组织中脱落的细胞，可以提取出这些细胞，将它们重编程为诱导性多能干细胞（iPS细胞），而无需采用侵入性方法获取活组织样品。
鉴于很多疾病都在尿液的化学代谢物中有所反映，在尿液中找出每种疾病的一种或多种特异性的生物标记物，将有助于研究人员利用少量尿液或甚至一滴尿液检测许多疾病。
此外，尿液中还可能存在病原体或脱落细胞释放出的核酸或者核酸片段，这些核酸或核酸片段也具有诊断价值。
如今，针对结肠癌、前列腺癌、腹腔疾病、溃疡性结肠炎、肺炎与器官移植排斥等新一代尿液诊断技术已进入开发过程或即将进入医院。
1. PLoS ONE：研究发现尿液中可检测到3000多种化学物质或代谢产物
近日，Alberta大学研究人员宣布，他们已经确定了人体尿液中的化学成分。
这项历时超过7年，有近20名研究人员参加的研究，发现尿液中可检测到3000多种化学物质或“代谢产物” 。
研究结果预计将对医疗，营养，药物和环境测试产生重大影响。该项目的资深科学家David Wishart指出：尿液是一个令人难以置信的复杂的生物流体，我们不知道有这么多不同的化合物进入我们的厕所。
Wishart的研究小组利用核磁共振光谱、气相色谱、质谱和液相色谱系统从大量人体尿液样本中识别和量化数百种化合物。为了帮助补充他们的实验结果，他们还使用基于计算机的数据挖掘技术。
这份化学物质的清单，其中包括化学名称，同义词，说明，结构，浓度和与数千尿中代谢产物有关的疾病，被安置在一个免费的可用的数据库中--尿液代谢组数据库或UMDB。（PLoS ONE, doi:10.1371/journal.pone.0073076）
2. Lancet：临床试验证实简单的尿液结核测试可降低HIV病人死亡率
根据一项新的研究，对HIV感染者进行一项低成本的操作简便的尿液测试用于诊断是否患有结核病（tuberculosis
, TB）有助降低HIV阳性患者在医院的TB死亡率。相关研究结果于2016年3月9日在线发表在The
Lancet期刊上，论文标题为“Effect on mortality of point-of-care, urine-based
lipoarabinomannan testing to guide tuberculosis treatment initiation in
HIV-positive hospital inpatients: a pragmatic, parallel-group,
multicountry, open-label, randomised controlled trial”。
在低收入和中等收入国家，HIV感染者经常因TB而死亡。常见的TB诊断方法包括X射线胸透和微生物学痰液（病人咳出的粘液）检测。然而，对病情严重的同时感染上TB和HIV的病人而言，他们很难产生痰液，而且替代性方法（如痰液诱导，或者其他的侵入式取样方法）经常也很难实施。
为了解决这一难题，研究人员开发出一种脂阿拉伯甘露糖（lipoarabinomannan,
LAM）检测方法，该方法以尿液为检测对象，可以即时检测（POCT）尿液中的LAM分子，其中LAM分子与TB相关联。它可在25分钟内给出检测结果，而且每次检测只需大约2.66美元。
研究人员发现，LAM测试对死亡率的影响在不同的国家存在差异，但在CD4+
T细胞水平最低的HIV感染者体内观察到最高灵敏度，这是因为仅仅利用常规测试最难诊断这些人是否患有TB。他们发现LAM尿液测试的灵敏度为46%，特异性为90%。（The
Lancet, doi:10.1016/S0140-6736(15)01092-2）
3. Sci Rep：哇！尿液气味改变可预测老年痴呆？！
近日，来自于美国农业部，Monell中心的一项最新研究发现，在小鼠的阿尔茨海默疾病模型上，有一种特异的可识别的气味的特征。这种特异的尿液气味的出现，早于显著性的阿尔茨海默病大脑病理学的发展，这个发现提示，也许我们可以开发出一种非侵入性的工具，来早期诊断阿尔茨海默病。
这项研究结果最近在线发表在Scientific
Reports杂志上，研究人员们利用APP小鼠模型，即模拟阿尔茨海默大脑病理特征的小鼠模型，开展了这项研究工作。利用行为学和化学分析，研究人员们发现，每一批APP小鼠所产生的尿液气味谱，都可以与对照组区别开。而且，这种气味的改变，并不是因为新化合物的产生，而是尿液中现有化合物浓度的相对变化。另外，这种气味的改变与年龄无关，
且出现在大脑病理变化改变之前。这些发现表明，尿液的气味特征可能与某种潜在基因的表达有关，而不是由大脑的病理改变发展引起的。这种特征性气味的改变可以来预测阿尔茨海默病。（Scientific
Reports, doi:10.1038/srep19495）
4. BMC Cancer： 新技术可通过检测尿液来帮助诊断乳腺癌
近日，刊登在国际杂志BMC
Cancer上的一篇研究论文中，来自弗莱堡大学的研究人员通过研究开发了一种新技术，其可以通过分析尿液样本来帮助检测乳腺癌，这种方法可以确定调节细胞代谢的分子microRNAs的水平，而通常在癌细胞中microRNAs的水平会失调；通过确定尿液中microRNAs的组成，研究人员就可以使得该技术诊断乳腺癌的成功率达到91%。
本文中研究者开发的这种新技术通过利用尿液样本就可以对乳腺癌进行检查，该技术基于患者机体代谢的改变，研究者对尿液中的9种microRNAs分子进行浓度测定，而microRNAs分子可以调节细胞的代谢，对比健康样本和疾病样本后，研究者发现，有4种microRNAs的水平表现出了明显的差异。
Stickeler教授指出，乳腺癌患者尿液中microRNA的特性可以被特异性地修饰，因此microRNAs或可以帮助我们进行乳腺癌的筛查，当然在microRNA特性的帮助下研究人员开发的技术也具有91%的诊断准确性。（BMC
Cancer, doi:10.1186/s12885-015-1190-4）
5. Science子刊：尿液分析预测肥胖及相关代谢疾病
在最近一项研究中，科学家们从肥胖人群的尿液样本中发现一些化合物分子，对于了解肥胖如何导至相关疾病发生提供了深入见解。
在这项研究中，研究人员发现肥胖个体的尿液样本中有一些可检测的"代谢性指标"，靶向这些代谢物的生成过程或可减轻肥胖对相关疾病的影响。这项研究结果最近发表于国际学术期刊Science Translational Medicine。
研究人员对来自美国和英国对超过2000名志愿者的尿液样本进行了分析，他们发现29种不同代谢产物在尿液中的含量与个体体重指数具有相关性，并且这些差异性代谢产物相互之间可形成一个复杂网络将身体不同部位联系在一起。这些代谢产物中有些来自于肠道菌群，表明肠道菌群在肥胖及相关疾病发生过程中具有重要作用，除此之外，由肌肉产生的能量相关代谢物表达模式在肥胖个体中也发生巨大变化，提示我们肌肉产生的能量相关代谢物也与肥胖具有重要关联。（Science
Translational Medicine, doi:10.1126/scitranslmed.aaa5680）
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