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项目文章 | FRONT ENDOCRINOL 代谢组揭示反复自然流产的发生机制

迈维代谢

2021.7.16

● 期刊：Frontiers in Endocrinology

● IF：5.555

● 发表时间：2021.04

前言

2021年4月2日，首都医科大学附属北京中医医院许昕教授和西安交通大学第二附属医院党慧敏教授课题组在Frontiers in Endocrinology（IF 5.555）期刊在线发表了题为“The Arachidonic Acid Metabolism Mechanism Based on UPLC-MS/MS Metabolomics in Recurrent Spontaneous Abortion Rats”的合作研究论文。该研究采用UPLC-MS/MS代谢组学方法检测正常妊娠对照组与反复自然流产(RSA)大鼠的血浆代谢谱差异，接着开展IHC、qRT-PCR和Western blot检测子宫组织中相关基因的表达，最后结合血清ELISA进一步验证，揭示花生四烯酸代谢紊乱是可能的发病机制。迈维代谢为该研究提供了代谢组学检测和分析的技术支持。

在正常妊娠的妇女中有10%发生自然流产，反复自然流产(RSA)约占5%。导致反复自然流产的原因很多，其中内分泌功能障碍、免疫功能、遗传、感染、解剖异常是反复自然流产的主要危险因素。然而，大约50%的RSA原因仍然是未知的。因此，探究RSA产生的原因迫在眉睫。人类正常的生理活动会产生特定的代谢物，但在一些孕妇中，这种代谢物可能损害母婴健康。然而，目前对反复自然流产的血液标志物缺乏系统的研究。因此，研究者探讨了代谢物在参与妊娠过程中的影响。

为了研究反复自然流产(RSA)这一重要并且具有挑战性的生殖问题，研究者首先建立RSA大鼠模型，与正常妊娠对照组大鼠（模型组和对照组各3个生物学重复）进行了血浆代谢组学差异分析，筛到91个差异代谢物，其中下调5个，上调86个；通路富集分析发现花生四烯酸代谢途径发生显著变化，被认为是RSA的潜在靶标途径。

NO.1

图1 | (A, B)对照组和RSA模型组在电喷雾电离(ESI)正离子模式下获得的代表性总离子色谱(TIC)图。(C)对照组(绿色)和模型组(红色)的主成分分析(PCA)评分图。(D)对照组(绿色)和模型组(红色)的OPLS DA(正交偏最小二乘判别分析)评分图。(E)排列试验得到的验证图。(F) OPLS- DA模型的S图。

NO.2

图2 | (A)对照与模型差异代谢物的热图分析。差异代谢物的值被归一化并以色标表示。代谢物含量的高低分别以红色和绿色表示（红高绿低）。(B)对照和模型之间差异代谢物的火山图。红点、绿点、灰点分别表示显著上调、显著下调和无显著差异的代谢物。(C)前20位上调代谢产物和下调代谢产物的条形图。

NO.3

图3 | 对照组与模型组差异代谢物的小提琴图。x轴表示组名，y轴表示表达量。

NO.4

图4 | (A) KEGG富集统计。x轴为各通路对应的丰富因子，y轴为KEGG代谢通路名称。气泡的大小和颜色分别代表了不同代谢物的富集数量和程度。(B)来自91个不同代谢物的74个代谢途径的KEGG分类。x轴表示标注到通路上的代谢物的比例和数量，y轴表示路径名称。

紧接着，作者通过H&E染色、免疫组化、qRT-PCR和Western blot检测子宫内膜组织中花生四烯酸代谢相关基因的表达，并结合最后的血清ELISA实验进一步验证RSA可能的代谢生物标志物和疾病发生发展可能参与的信号通路，以明确RSA的潜在靶点并开发治疗方法。

NO.5

图5 | (A、B)各组子宫常规观察。(A)对照组，(B)模型组。(C, D)光学显微镜下的子宫内膜。(C)空白对照组，(D)模型组。(原图放大倍数: × 200)。（E- H）Elisa血清检测：(E)花生四烯酸(Arachidonic Acid)、(F) TBXA2R、(G) COX-2、(H) PGF2α。(* * P ＜0.01)。数值为平均值±SD，每组n = 3。

NO.6

图6 | (A- E) Western blot检测大鼠子宫内膜组织中蛋白表达:(B) PTGFR， (C) TBXA2R， (D) COX-1， (E) COX-2 : (*P < 0.05 **P < 0.01)。(F- I) qRT-PCR法检测子宫内膜组织的mRNA表达情况:(F) PTGFR， (G) TBXA2R， (H) COX-1， (I) COX-2:(*P < 0.05 **P < 0.01)。数值为平均值±SD，每组n = 3。

NO.7

图7 |免疫组化大鼠子宫内膜组织蛋白表达情况。(A, B)PTGFR的表达:(A)对照组、(B)模型组。(C, D) TBXA2R的表达:(C)对照组,(D)模型组。(E, F) COX-1的表达:(E)对照组、(F)模型组。(G, H) COX - 2的表达:(G)对照组、(H)模型组。(I) 大鼠子宫内膜组织免疫组化染色强度(**P ＜0.01)。数值为平均值±SD，每组n = 3。

综上所述，本研究采用基于UPLC-MS/MS的代谢组学方法分析RSA大鼠与对照大鼠的代谢谱变化，对91个潜在 biomarkers的分析表明RSA与花生四烯酸代谢密切相关。验证实验结果表明，花生四烯酸代谢在RSA的发展中确实发挥了重要作用，COX（前列腺素合成过程中的关键酶）、TBXA2R（促凝血素A2受体）和PGF2a（前列腺素F2a）基因在RSA大鼠子宫中的异常表达导致子宫收缩，最终导致RSA。因此，花生四烯酸代谢途径有可能成为治疗RSA的一个潜在有效靶点。