目的:基于UPLC/Q-TOF-MS代谢组学分析研究方法,对膝关节原发性重度骨关节炎患者的软骨下骨进行代谢轮廓分析,寻找与疾病相关的异常代谢物及代谢途径,从而探索其硬化的分子机制。方法:运用超高效液相色谱-四级杆飞行时间串联质谱技术(UPLC/Q-TOF-MS)对42例患膝关节原发性重度骨关节炎患者的硬化的软骨下骨(实验组)和非硬化的软骨下骨(对照组)进行检测分析,并结合主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)对差异代谢物进行模式识别分析并观察组间的差异,组间差异进行t检验,找出差异代谢物并进行代谢通路分析,探索与疾病密切相关的异常代谢途径,从而阐释疾病的病理分子机制。结果:通过多变量数据统计分析发现实验组和对照组的代谢谱具有显著性差异,发现并鉴定出68种与膝关节原发性重度骨关节炎软骨下骨硬化相关的差异代谢物(P<0.05),其中牛磺酸,L-酪氨酸,次黄嘌呤,L-肉碱,尿苷,鸟苷,2-羟基肉桂酸,三乙醇胺,2-苯乙酰胺,十八胺,维生素A醋酸酯等差异代谢物通过化学标准品而被鉴定出来。代谢通路分析发现牛磺酸代谢、β-丙氨酸代谢、苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢、赖氨酸代谢、嘧啶代谢、嘌呤代谢、神经鞘脂代谢与软骨下骨硬化密切相关,其中牛磺酸代谢、β-丙氨酸代谢与骨关节炎软骨下骨硬化最为相关。分析还发现牛磺酸、左旋肉碱、甘油磷脂等分子在软骨下骨硬化过程中起着重要的调节作用;此外,β-丙氨酸和左旋肉碱可能与软骨下骨硬化的能耗紧密相关。结论:基于超高效液相色谱-四级杆飞行时间串联质谱(UPLC/Q-TOF-MS)联合多变量数据统计分析的代谢组学技术能够有效地区分膝关节原发性重度骨关节炎患者硬化和非硬化的软骨下骨的代谢谱,找出与疾病最为相关的异常代谢分子及代谢途径,能够为骨关节炎软骨下骨硬化的分子机制研究提供新的途径。