喘息と慢性閉塞性肺疾患におけるメタボロームプロファイリング。アピロ研究による疾患の鑑別

Metabolomic profiling of asthma and chronic obstructive pulmonary disease: A pilot study differentiating diseases.

抄録

背景:

喘息と慢性閉塞性肺疾患（COPD）などの慢性気流制限の他の原因との鑑別は、通常の外来診療では困難な場合があります。喘息の炎症は一般的にCOPDの炎症とは異なり、炎症と細胞障害の程度は喘息の重症度によって異なるからです。メタボロミクスは、細胞の代謝経路によって作られる分子の研究である。

BACKGROUND: Differentiating asthma from other causes of chronic airflow limitation, such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD), can be difficult in a typical outpatient setting. The inflammation of asthma typically is different than that of COPD, and the degree of inflammation and cellular damage varies with asthma severity. Metabolomics is the study of molecules created by cellular metabolic pathways.

目的:

我々は、成人の喘息患者の代謝活性は、成人のCOPD患者の代謝活性と異なると仮定した。さらに、核磁気共鳴分光法（NMR）により、尿サンプル中のそのような違いを測定できると仮定した。

OBJECTIVES: We hypothesized that the metabolic activity of adults with asthma would differ from that of adults with COPD. Furthermore, we hypothesized that nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) would measure such differences in urine samples.

方法:

喘息およびCOPDの基準を満たす成人の増悪前後（それぞれn=133と38）および安定した喘息またはCOPD患者（それぞれn=54と23）から、臨床データと尿ベースのNMRデータを収集した。NMRデータに対して部分最小二乗法による判別分析を行い、分離モデルを作成した（尿サンプルあたり86metaboliteが測定された）。一部の被験者のメタボロームデータは、診断の正確性を判断するために、モデル化を控えてブラインドで実行された。

METHODS: Clinical and urine-based NMR data were collected on adults meeting the criteria of asthma and COPD before and after an exacerbation (n = 133 and 38, respectively) and from patients with stable asthma or COPD (n = 54 and 23, respectively). Partial least-squares discriminant analysis was performed on the NMR data to create models of separation (86 metabolites were measured per urine sample). Some subjects' metabolomic data were withheld from modeling to be run blindly to determine diagnostic accuracy.

結果:

尿NMRデータの部分最小二乗判別分析により、救急診療科で受診した喘息患者とCOPD患者、さらには増悪後の経過観察中の喘息患者の間で、選択した代謝物に固有の違いがあることが判明しました。これらのメタボロームプロファイルを用いることで、モデルは90%以上の精度で盲検喘息とCOPDを正しく診断することができた。

RESULTS: Partial least-squares discriminant analysis of the urine NMR data found unique differences in select metabolites between patients with asthma and those with COPD seen in the emergency department and even in follow-up after exacerbation. By using these select metabolomic profiles, the model could correctly diagnose blinded asthma and COPD with greater than 90% accuracy.

結論:

ヒト尿サンプルのメタボローム解析が、喘息とCOPDの鑑別に有用な臨床ツールとなり得ることを示した最初の報告である。

CONCLUSION: This is the first report showing that metabolomic analysis of human urine samples could become a useful clinical tool to differentiate asthma from COPD.