背景高尿酸血症(Hyperuricemia,HUA)是由嘌呤代谢异常导致血清尿酸水平升高的的代谢性疾病。人体内嘌呤代谢的终末产物是尿酸,当正常嘌呤摄入时,非同日两次空腹血尿酸水平>7mg/dl即可诊断为HUA。随着人民生活水平提高和饮食结构变化,HUA的患病率逐年升高,高尿酸血症已成为全球第二大代谢性疾病,仅次于糖尿病。大量研究表明HUA不仅是痛风的生化基础,还与心血管疾病、肥胖、肾脏疾病、2型糖尿病、高血压及代谢综合征等疾病密切相关。代谢组学是通过检测、量化和编录生物内源性物质的整体及其变化规律,来探究生物内源性代谢过程的一门科学,已广泛应用于疾病诊治、发病机制的阐明及疾病早期标志物的筛选。目前对于高尿酸血症的治疗,主要包括生活方式的改善及药物治疗,并未取得理想的效果。临床实践中药物治疗高尿酸血症所表现的众多不良反应,促使人们寻找更好的方法来降低血尿酸水平。近年来,随着减重手术的发展,临床研究发现,减重手术在保持病态肥胖患者长期体质量降低,改善其生活质量的同时,还能改善患者的多种肥胖相关代谢性疾病,如2型糖尿病、高血压及高尿酸血症,显著降低患者的血尿酸水平。但是,减重手术在改善尿酸水平及其他相关代谢紊乱的具体机制仍未明确。本研究首先利用代谢组学的方法对氧嗪酸钾联合腺嘌呤诱导的高尿酸血症大鼠模型进行代谢组学研究。其次通过观察两种不同减重手术方法(Roux-en-Y胃旁路术RYGB及袖状胃切除术SG)对高尿酸血症大鼠血清代谢谱的影响,以代谢组学角度探究两种不同减重手术术式后高尿酸血症大鼠体内的代谢变化,以及减重手术降低血尿酸水平的部分机制,对于将减重手术应用于高尿酸血症或痛风的治疗,提供了部分研究证据。现将本研究中两部分研究进行简要介绍:第一部分 液相色谱-质谱研究高尿酸血症大鼠血清代谢组学目的:利用液相色谱-串联质谱技术,研究高尿酸血症大鼠整体代谢谱的改变,筛选与高尿酸血症相关的潜在生物标记物。方法:8周龄Wistar大鼠20只随机分为高尿酸血症模型组(HUA,n=10)和空白对照组(CON,n=10)。HUA组通过每日腺嘌呤0.1 g/kg和氧嗪酸钾1.5 g/kg灌胃3周,同时自由进食含10%酵母膏饲料方法建立高尿酸血症大鼠模型。三周后收集血清样本并于-80℃保存。检测大鼠血清一般生化指标,并基于超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)的代谢组学方法描述两组大鼠血清代谢谱,运用主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)分析比较HUA组与CON组大鼠血清代谢谱的差异。结果:与空白对照组大鼠相比,HUA组大鼠血清尿酸、肌酐、尿素氮、空腹血糖、空腹胰岛素、胰岛素抵抗指数、甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇水平显著升高(P<0.01),高密度脂蛋白胆固醇水平降低(P<0.01)。代谢组学分析在高尿酸血症模型组大鼠中发现并鉴定出14种潜在生物标记物,分别为尿酸、次黄嘌呤、尿囊素、肌酐、马尿酸、犬尿氨酸、色氨酸、硫酸吲哚酚、硫酸对甲酚、牛磺酸、棕榈酸、硬脂酸、LPC(17:0)和LPC(18:0)。提示,高尿酸血症可能通过影响大鼠嘌呤代谢、氨基酸代谢、胆汁酸代谢、脂肪酸代谢及菌群代谢,从而诱导大鼠发生糖脂代谢紊乱。结论:高尿酸血症大鼠与对照组大鼠相比,其血清代谢谱存在显著差异。筛选出高尿酸血症大鼠血清中的14种生物标记物,有助于解释高尿酸血症引起的糖脂代谢改变,可望为高尿酸血症的分子机制、早期筛查和诊断提供帮助。第二部分 减重手术对高尿酸血症大鼠代谢组学的影响目的:探讨减重手术的两种主要术式Roux-en-Y胃旁路术(RYGB)及胃袖状切除术(SG)对高尿酸血症(HUA)大鼠血尿酸水平及血清代谢谱的影响,筛选与减重手术相关的潜在生物标记物,探究其可能的相关机制。方法:8周龄雄性Wistar大鼠40只随机分为高尿酸血症模型组(HUA,n=30)和空白对照组(CON,n=10)。模型组给予含有10%酵母膏的高嘌呤饮食,并且每日腺嘌呤和氧嗪酸钾混悬液灌胃三周后,建立高尿酸血症大鼠模型。空白对照组给予正常饮食并同期生理盐水灌胃。建模成功后将模型组随机分为假手术组(SH,n=10)、胃旁路术组(RYGB,n=10)及胃袖状切除术组(SG,n=10),并分别对其进行相应的手术处理。分别于术前与术后2、4、6、8周大鼠内眦静脉取血并记录其体质量,检测各组大鼠血清尿酸、肌酐、尿素氮、空腹血糖、甘油三酯和总胆固醇等血清一般指标水平的变化。并基于超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)的代谢组学方法描述术后8周各组大鼠血清代谢谱,运用主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)分析比较各组大鼠间的血清代谢谱差异。结果:术前,四组大鼠体重无显著统计学差异(P值均>0.05)。术后2、4、6、8周,SH组和CON组相比,两组大鼠体质量无显著差异,而各时间点RYGB组和SG组体质量均较SH组显著降低(P<0.01)。术前,与CON组相比,HUA组血清尿酸水平显著增高(P<0.001)。与SH组相比,术后2、4、6、8周SG组和RYGB组大鼠血清尿酸、肌酐、尿素氮、甘油三酯、空腹血糖、空腹胰岛素、胰岛素抵抗指数、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇水平明显降低(P<0.01),高密度脂蛋白胆固醇水平升高(P<0.01),黄嘌呤氧化酶活性和血清炎症性指标IL-6、TNF-α显著降低(P<0.01)。通过代谢组学分析发现并鉴定出20种潜在生物标记物,分别为尿酸、次黄嘌呤、尿囊素、肌酐、马尿酸、色氨酸、硫酸吲哚酚、硫酸对甲酚、二甲基砜、异亮氨酸、谷氨酸、酪氨酸、胆酸、脱氧胆酸、牛磺鹅去氧胆酸、牛磺酸、棕榈酸、硬脂酸、LPC(17:0)和LPC(18:0),提示减重手术影响HUA大鼠嘌呤代谢、氨基酸代谢、胆汁酸代谢、脂肪酸代谢、肠道菌群代谢和甘油磷脂代谢。结论:RYGB及SG手术可降低高尿酸血症大鼠的尿酸水平,缓解胰岛素抵抗并改善高尿酸血症大鼠血糖、血脂代谢紊乱。本研究筛选出的20种差异代谢物,可能有助于从代谢组学的角度更好地理解减重手术降低尿酸水平的机制,对于将减重手术应用于高尿酸血症的治疗,提供了部分研究证据。