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代謝組學(xué)研究病毒傳染性疾病的文獻推薦
百趣代謝組學(xué)文獻推薦，2015年在Ebola爆發(fā)之后，比爾·蓋茨在一次TED演講中提到：“未來幾十年如果有什么東西會殺死上千萬人，那更可能是高度傳染性的病毒，而非戰(zhàn)爭，因為我們根本沒有任何針對重大疫情的全球防御系統(tǒng)?！彼踔两?shù)據(jù)模型，模擬類似西班牙流感的病毒爆發(fā)在現(xiàn)代社會的情形，隨著現(xiàn)代社會的交通系統(tǒng)的快速發(fā)展，只需要幾周的時間，病毒就會開始侵入全世界各大首都城市，并造成全球性的大爆發(fā)。
結(jié)合正在經(jīng)歷著的COVID-19疫情和感染及死亡數(shù)字，刺痛人心。如果說在這樣的災(zāi)難中我們能有什么收獲，那就是再次拉響警鐘，我們必須為明天做好準備。百趣代謝組學(xué)文獻推薦，對于咱們科研工作者而言，病理學(xué)和疫苗的研究顯得尤為重要。小趣也在此查了幾篇用代謝組學(xué)研究病毒傳染性疾病的文章供大家參考。
圖1 1918年的西班牙流感模擬結(jié)果
1.中東綜合征（Middle East Respiratory Syndrome, MERS）
MERS于2012年6月出現(xiàn)于沙特阿拉伯，是由冠狀病毒(MERS-CoV)感染引起的一種呼吸道傳染性疾病，主要表現(xiàn)為非典型肺炎和急性呼吸綜合征，重癥病例可發(fā)展為急性腎衰竭而導(dǎo)致死亡[1,2]。該病毒可能通過密切接觸在駱駝和人及有限的人與人間傳播，死亡率高達30~40%。
百趣代謝組學(xué)文獻推薦，2016年，Nakayasu等[3]開發(fā)了MPLEx(metabolite, protein, and lipid extraction)樣本制備法，該方法簡單快速且適用于多組學(xué)的研究。基于該方法，研究者以侵染MERS-Cor的肺泡上皮細胞Calu-3為研究對象，通過蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)和脂質(zhì)組學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)病毒感染過程中糖酵解/糖異生變化，以及脂肪酸、磷脂酰膽堿和神經(jīng)酰胺等變化（圖2），為MERS-CorV感染人體機制的研究提供有力的數(shù)據(jù)支撐。
圖2 多組學(xué)代謝網(wǎng)路圖
2.埃博拉出血熱（Ebola hemorrhagic fever, EBHF）
百趣代謝組學(xué)文獻推薦，EBHF是由埃博拉病毒（Ebola virus）感染導(dǎo)致的急性出血性、動物源性傳染病，于1976年在非洲的蘇丹和扎伊爾首次暴發(fā)。埃博拉病毒主要通過病人的血液、唾液、汗水和分泌物等途徑傳播，感染后能引起中風(fēng)、心肌梗塞、低血容量休克或多發(fā)性器官衰竭等而致死，死亡率在50%~90%之間。
2017年，西北太平洋國家實驗室及東京大學(xué)等的研究人員[4]對來自感染埃博拉病毒（EVD）患者（包括11個幸存者的感染以及康復(fù)期間一系列相關(guān)樣本；9個致死性EVD患者死亡前的初始樣本以及10個健康的對照樣本）的單核細胞和血漿，基于轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)及脂質(zhì)組學(xué)平臺（圖3），發(fā)現(xiàn)血漿游離氨基酸（PFAAs）、葡萄糖、果糖、二?；视土姿岣视?、單酰基甘油磷酸絲氨酸（PS）、神經(jīng)酰胺、可溶性VSIG4、骨髓細胞趨化因子受體（CCR1和CCRL2）等的變化，并由此推斷腸組織損傷、T細胞激活受損、炎癥、胰腺組織損傷和胰酶釋放等可能在EVD發(fā)病機制中的作用，研究結(jié)果有助于改善高?；颊叩念A(yù)后。
圖3 總體流程圖
3.水痘（varicella, chickenpox）
百趣代謝組學(xué)文獻推薦，水痘是由水痘-帶狀皰疹病毒（Varicella zoster virus， VZV）初次感染引起的急性傳染病；主要發(fā)生在嬰幼兒和學(xué)齡前兒童，成人發(fā)病癥狀比兒童更嚴重；以發(fā)熱及皮膚和黏膜成批出現(xiàn)周身性紅色斑丘疹、皰疹、痂疹為特征，皮疹呈向心性分布；其傳染力強，水痘患者是惟一的傳染源，自發(fā)病前1～2天直至皮疹干燥結(jié)痂期均有傳染性，接觸或飛沫吸入均可傳染，易感兒發(fā)病率可達95%以上。
2018年，Kuhn M等[5]基于靶向代謝組學(xué)研究平臺，對水痘不同亞型患者及對照樣本的腦脊液樣本進行研究，發(fā)現(xiàn)與VZV相關(guān)的4個代謝物（SM C16:1, glycine, lysoPC a C26:1, PC ae C34:0），進一步的分析表明與VZV相關(guān)的代謝物增加可能與神經(jīng)炎癥/免疫激活、神經(jīng)信號和細胞壓力等相關(guān)。
圖4 差異代謝物結(jié)果展示
4.拉沙熱（Lassa fever, LASV）
百趣代謝組學(xué)文獻推薦，拉沙熱是一種急性、傳染性強烈的國際性傳染病，是由拉沙病毒引起，于1969年在尼日利亞東北地區(qū)的拉沙鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)；拉沙熱病毒潛伏期6～21天，癥狀包括全身不適、發(fā)熱、咽痛、咳嗽、惡心、嘔吐、腹瀉、肌痛及胸腹部疼痛，發(fā)熱為稽留熱或弛張熱，常見眼部和結(jié)膜的炎癥和滲出。絕大多數(shù)的人類感染表現(xiàn)為輕癥或無癥狀，其他表現(xiàn)為嚴重多系統(tǒng)疾?。恢饕ㄟ^直接接觸拉沙熱患者的血液、尿、糞便或其它身體分泌物進行傳播，還可在人之間傳播。拉沙熱總病死率1%，住院病死率接近15%。
Gale TV等[6]收集拉沙熱患者血清進行非靶向代謝組學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)LASV感染對血液凝集、脂質(zhì)、氨基酸和核苷酸代謝通路產(chǎn)生較大影響；同時，作者也發(fā)現(xiàn)PAF及其類似物等（圖5）可能作為潛在的生物標志物。
圖5 拉沙熱潛在生物標志物
5.重癥急性呼吸綜合征（SARS）
百趣代謝組學(xué)文獻推薦，SARS為一種由SARS冠狀病毒（SARS-CoV）引起的急性呼吸道傳染病，世界衛(wèi)生組織（WHO）將其命名為重癥急性呼吸綜合征，于2002年在中國廣東發(fā)生。潛伏期1～16天，常見為3～5天，起病急，傳染性強，以發(fā)熱為首發(fā)癥狀，主要傳播方式為近距離飛沫傳播或接觸患者呼吸道分泌物。
Wu Qi等[7]收集感染SARS康復(fù)患者12年后的血清樣本與健康樣本進行常規(guī)代謝組學(xué)（GC-MS/LC-MS）和脂質(zhì)組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)磷脂酰肌醇和溶血磷脂酰肌醇在康復(fù)患者體內(nèi)升高（圖6），可能與使用高劑量的甲基強的松龍有關(guān)。
圖6 肌醇含量分布
參考文獻
[1] Bermingham A, et al. Severe respiratory illness caused by a novel coronavirus, in a patient transferred to the United Kingdom from the Middle East, September 2012[J].?EuroSurverill, 2012, 17(40): 20290.
[2] Zaki AM, et al. Isolation of a novel coronavirus from a man with pneumonia in Saudi Arabia[J].?N Engl J Med, 2012, 367(19): 1814-1820.
[3] Nakayasu ES, et al. MPLEx: a Robust and Universal Protocol for Single-Sample Integrative Proteomic, Metabolomic, and Lipidomic Analyses.?mSystems. 2016 May 10;1(3).
[4] Eisfeld AJ, et al. Multi-platform 'Omics Analysis of Human Ebola Virus Disease Pathogenesis.?Cell Host Microbe. 2017 Dec 13.
[5] Kuhn M, et al. Mass-spectrometric profiling of cerebrospinal fluid reveals metabolite biomarkers for CNS involvement in varicella zoster virus reactivation.?J Neuroinflammation. 2018 Jan 17;15(1):20.
[6] Gale TV, et al. Metabolomics analyses identify platelet activating factors and heme breakdown products as Lassa fever biomarkers.?PLoS Negl Trop Dis. 2017 Sep 18;11(9):e0005943.
[7] Wu Q, et al. Altered Lipid Metabolism in Recovered SARS Patients Twelve Years after Infection.?Sci Rep. 2017 Aug 22;7(1):9110.? ?
