本發(fā)明屬于生物醫(yī)學領域。具體地，涉及代謝綜合征及其臨床前期的診斷標志物及其應用。

背景技術：

1、近年來，隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展以及人群生活方式和飲食結構的改變，代謝綜合征(metabolic?syndrome,mets)及其臨床前期(pre?metabolic?syndrome,pre?mets)的發(fā)病率持續(xù)上升，男性和女性的mets患病率分別由2008年的25.8％和18.0％上升至2010年的31.0％和36.8％[1]。作為一種慢性進展性代謝紊亂，mets及pre?mets被認為是急性心腦血管事件的獨立危險因素[2]，并與多種癌癥、心血管疾病和神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病率增加有關[3-5]。mets及pre?mets患病的人群基數(shù)及其危害不斷擴大，嚴重威脅國民健康，增加社會成本，已成為我國重要的公共問題之一。

2、現(xiàn)有mets的診斷是基于同時識別出一組已知危險因素中的至少三個，包括肥胖、高血壓、高血糖和血脂異常[6]。目前，在中國人群研究中應用廣泛的是2004年中華醫(yī)學會糖尿病學分會建議的診斷標準(cds2004)，具備以下4項中3項及以上可診斷為mes：①超重和(或)肥胖：體質指數(shù)(bmi)≥25.0kg/m2；②高血糖：空腹血糖(fpg)≥6.1mmol/l(110mg/dl)及(或)餐后兩小時血糖(2hpg)≥7.8mmol/l(140mg/dl)，及(或)已確診為糖尿病并治療者；③高血壓：收縮壓(sbp)/舒張壓(dbp)≥140/90mmhg，及(或)以確認為高血壓并治療者；④血脂紊亂：空腹血清甘油三脂(tg)≥1.7mmol/l(150mg/dl)，及(或)空腹血高密度脂蛋白(hdl-c)＜0.9mmol/l(35mg/dl)(男)或＜1.0mmol/l(39mg/dl)(女)。而pre?mets的診斷則是指具備以上4項中任意1-2項。

3、以上指南建議涉及的臨床檢測指標有8項之多，且檢測項目范圍十分繁雜。除身高、體重、血壓等體格檢查外，還需進行多項血生化檢測(包括：fpg及2hpg等血糖代謝檢測項目、tg及hdl-c等血脂代謝檢測項目)。體格檢查指標常受限于測量精度和人工測試技法，有很高的測量誤差。且多項生化檢測項目對于受試者的空腹/飲食狀態(tài)均有不同的要求，且其聯(lián)合判斷mets和pre?mets是否發(fā)生的截斷值較為復雜。因此，盡管社區(qū)人群的代謝篩查得到廣泛重視，但由于mets和pre?mets診斷的復雜性，目前尚缺乏高通量、便捷高效的mets和pre?mets診斷工具平臺，以促進mets和pre?mets的精準醫(yī)療和管理。

4、參考文獻：

5、[1]lu?j,wang?l,li?m,et?al.metabolic?syndrome?among?adults?in?china:the?2010?china?noncommunicable?disease?surveillance[j].j?clin?endocrinolmetab,2017,102(2):507-15.

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9、[5]wieckowska-gacek?a,mietelska-porowska?a,wydrych?m,et?al.westerndiet?as?a?trigger?of?alzheimer's?disease:from?metabolic?syndrome?and?systemicinflammation?to?neuroinflammation?and?neurodegeneration[j].ageing?res?rev,2021,70:101397.

10、[6]杜國利,徐靜,張莉,et?al.新疆哈薩克族代謝綜合征流行病學調查及三種診斷標準的對比研究[j].中國全科醫(yī)學,2012,15(24):2762-4,9.

11、近年來，基于血漿小分子代謝物綜合分析的代謝組學，在疾病體外診斷領域取得了革命性進展。在基因組-轉錄組-蛋白組-代謝組的系統(tǒng)生物學框架內，代謝組是生物動態(tài)調控系統(tǒng)中最接近于表型的階段，是生命的本質特征和物質基礎。mets和pre?mets患者由于機體代謝狀態(tài)紊亂，表現(xiàn)出與健康人群不同的代謝模型。目前尚無任何關于pre?mets患者診斷的血漿小分子代謝生物標志物的報道。而目前可用于mets診斷的血漿小分子代謝物檢測方法包括核磁共振(nmr)技術和質譜(ms)技術兩大類。nmr技術受限于其檢測靈敏度，較難分辨信號與噪聲的重疊，在血漿代謝物譜峰檢測和提取中難以量化代謝信號。因此，nmr技術較難實現(xiàn)mets和pre?mets的血漿代謝物譜峰提取。而ms技術中，最常用的氣相色譜-質譜聯(lián)用技術(gc-ms)和液相-色譜質譜聯(lián)用技術(lc-ms)在進行代謝信號檢測前均需要復雜的樣品預處理步驟，包括除鹽、除蛋白、衍生化、濃縮等。同時，復雜預處理步驟帶來的試劑消耗和人工費用成本、較長的預處理時間、以及較大的所需血漿樣本量都限制了gc/lc-ms的檢測通量。因此，gc/lc-ms技術也較難實現(xiàn)代謝綜合征的血漿代謝物譜峰提取。

12、基質輔助激光解析電離質譜(maldi-ms)是近年來出現(xiàn)的新型技術，其通過將待測物與基質材料相混合形成共結晶。在激光照射下，待測物由于接收基質傳遞來的激光能量而發(fā)生離子化，從而便于后續(xù)的質譜分析獲得譜峰強度。相較于上述傳統(tǒng)技術而言，maldi-ms具有靈敏度高、檢測通量高、樣本預處理便捷、分析速度快、結果容忍度高等特點。然而，目前尚無基于maldi-ms檢測mets和pre?mets血漿代謝物譜峰強度的報道?；谏鲜霈F(xiàn)有技術的不足，特提出本發(fā)明。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術中的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種用于代謝綜合征及其臨床前期診斷的血漿小分子代謝生物標志物及其應用，所述的這種用于代謝綜合征及其臨床前期診斷的血漿小分子代謝生物標志物及其應用要解決現(xiàn)有技術診斷代謝綜合征及其臨床前期的效果不佳的技術問題。

2、本發(fā)明提供了一種用于代謝綜合征及其臨床前期診斷的血漿小分子代謝生物標志物，由如下的物質組成：嘧啶(pyrimidine)，(s)-β-氨基異丁酸((s)-beta-aminoisobutyric?acid)，3-羥基丁酸((r)-3-hydroxybutyric?acid)，l-絲氨酸(l-serine)，胍乙酸(guanidoacetic?acid)，3-羥基異戊酸(3-hydroxyisovaleric?acid)，l-高絲氨酸(l-homoserine)，l-半胱氨酸(l-cysteine)，哌啶酸(pipecolic?acid)，次牛磺酸(hypotaurine)，肌酸酐(creatinine)，苯乙酸(phenylacetic?acid)，赤蘚糖醇(erythritol)，吡啶甲酸(picolinic?acid)，?；撬?taurine)，焦谷氨酸(pyroglutamicacid)，檸檬康酸(citraconic?acid)，蘋果酸(malic?acid)，酪胺(tyramine)，異煙酸(isonicotinic?acid)，鄰磷酸乙醇胺(o-phosphoethanolamine)，l-谷氨酰胺(l-glutamine)，水楊酸(salicyluric?acid)，d-葡萄糖(d-glucose)。

3、本發(fā)明還提供了一種檢測上述血漿小分子代謝生物標志物的試劑盒，包括檢測上述小分子代謝生物標記物的試劑，通過所述的試劑利用基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜儀檢測獲得受試者中血漿小分子代謝生物標志物的譜峰強度，通過下述的公式來計算每個受試者是否為mets或pre-mets的危險性得分為：

4、log(p)＝-2.69*肌酸酐譜峰強度+1.04*苯乙酸譜峰強度+1.72*赤蘚糖醇譜峰強度-1.76*吡啶甲酸譜峰強度+2.55*牛磺酸譜峰強度+0.48*焦谷氨酸譜峰強度+0.22*檸檬康酸譜峰強度-0.61*蘋果酸譜峰強度+1.01*酪胺譜峰強度-0.67*異煙酸譜峰強度+0.23*鄰磷酸乙醇胺譜峰強度+0.14*l-谷氨酰胺譜峰強度+0.4*水楊酸譜峰強度+4.12*d-葡萄糖譜峰強度+0.38*嘧啶譜峰強度-0.35*(s)-β-氨基異丁酸譜峰強度-1.08*3-羥基丁酸譜峰強度+2.59*l-絲氨酸譜峰強度+0.44*胍乙酸譜峰強度-1.75*3-羥基異戊酸譜峰強度-0.05*l-高絲氨酸譜峰強度-1.26*l-半胱氨酸譜峰強度-0.17*哌啶酸譜峰強度+1.21*次?；撬嶙V峰強度+0.038*年齡+0.066*性別；

5、其中，性別男為1，性別女為0；

6、其中年齡的校正系數(shù)為0.038，性別的校正系數(shù)為0.066；

7、每一位受試者是否為mets或pre-mets的預測概率：

8、

9、其中，pro≤0.5時，表明受試者為代謝健康人群；

10、0.5＜pro≤0.8時，表明受試者為pre-mets人群；

11、pro＞0.8時，表明受試者為mets人群。

12、在一種實施方案中，本發(fā)明所含血漿代謝指紋受試體生物樣本中存在的代謝物成分。受試者為人類，生物樣本來源于受試者的血漿，所述的試劑包括去離子水和1ng/nl的鐵納米基質溶液。

13、本發(fā)明還提供了利用基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜儀檢測獲得受試者中血漿小分子代謝生物標志物的譜峰強度在制備用于預測或檢測代謝綜合征及其臨床前期的的產品中的應用，血漿小分子代謝生物標志物為：嘧啶，(s)-β-氨基異丁酸，3-羥基丁酸，l-絲氨酸，胍乙酸，3-羥基異戊酸，l-高絲氨酸，l-半胱氨酸，哌啶酸，次?；撬?，肌酸酐，苯乙酸，赤蘚糖醇，吡啶甲酸，牛磺酸，焦谷氨酸，檸檬康酸，蘋果酸，酪胺，異煙酸，鄰磷酸乙醇胺，l-谷氨酰胺，水楊酸，d-葡萄糖，利用下述的公式來計算每個受試者是否為mets或pre-mets的危險性得分為：

14、log(p)＝-2.69*肌酸酐譜峰強度+1.04*苯乙酸譜峰強度+1.72*赤蘚糖醇譜峰強度-1.76*吡啶甲酸譜峰強度+2.55*?；撬嶙V峰強度+0.48*焦谷氨酸譜峰強度+0.22*檸檬康酸譜峰強度-0.61*蘋果酸譜峰強度+1.01*酪胺譜峰強度-0.67*異煙酸譜峰強度+0.23*鄰磷酸乙醇胺譜峰強度+0.14*l-谷氨酰胺譜峰強度+0.4*水楊酸譜峰強度+4.12*d-葡萄糖譜峰強度+0.38*嘧啶譜峰強度-0.35*(s)-β-氨基異丁酸譜峰強度-1.08*3-羥基丁酸譜峰強度+2.59*l-絲氨酸譜峰強度+0.44*胍乙酸譜峰強度-1.75*3-羥基異戊酸譜峰強度-0.05*l-高絲氨酸譜峰強度-1.26*l-半胱氨酸譜峰強度-0.17*哌啶酸譜峰強度+1.21*次?；撬嶙V峰強度+0.038*年齡+0.066*性別；

15、其中，性別男為1，性別女為0；

16、其中年齡的校正系數(shù)為0.038，性別的校正系數(shù)為0.066；

17、每一位受試者是否為mets或pre-mets的預測概率：

18、

19、；

20、其中，pro≤0.5時，表明受試者為代謝健康人群；

21、0.5＜pro≤0.8時，表明受試者為pre-mets人群；

22、pro＞0.8時，表明受試者為mets人群。

23、本發(fā)明還提供了將上述的血漿小分子代謝生物標志物在制備診斷或檢測代謝綜合征及其臨床前期的試劑盒的用途，所述試劑盒的使用方法包括，可通過測試受試體血漿中血漿小分子代謝生物標志物的譜峰強度，并校正年齡和性別等臨床指標，診斷或檢測受試體是否患有代謝綜合征或患有代謝綜合征臨床前期。

24、在一種實施方案中，所述試劑盒的使用方法為利用maldi-ms方法對受試體血漿的特征性血漿小分子代謝生物標志物進行檢測。

25、本發(fā)明通過使用maldi-ms方法在大型自然人群隊列中檢測能夠特異性表征代謝綜合征及其臨床前期的一組血漿小分子代謝生物標志物，并基于機器學習的最小絕對值收斂和選擇算子模型(lasso)構建診斷工具，便于臨床推廣應用。

26、本發(fā)明提供了一組可用于代謝綜合征及其臨床前期診斷的血漿小分子代謝生物標志物，并進一步提供包含該組標志物的用于代謝綜合征及其臨床前期診斷的試劑盒及其應用方法。

27、本發(fā)明通過基質輔助激光解析電離質譜(maldi-ms)對外周血代謝小分子實現(xiàn)精確的譜峰強度測量，結合機器學習算法模型構建，實現(xiàn)了對代謝綜合征及其臨床前期的高效快速診斷，為評估人體代謝紊亂的真實改變提供了新的途徑，有助于社區(qū)人群的健康管理。