女大学生抑郁症患者心率变异性及代谢机制特征
严云燕译刘兰英审校
医院浙江省中医药研究院浙江省精神卫生中心
摘要：
目的：为了探讨抑郁症对心脏自主神经功能和相关代谢途径的影响，对抑郁症的大学生进行了心率变异性（HRV）和尿微量代谢产物的检测。
方法：通过贝克抑郁量表（BDI-II）和自评抑郁量表（SDS）筛选了12位抑郁症的女性大学新生。通过佩戴HRV监测器，可以在24小时内测量其时域指标和频域指标。液相色谱-质谱法（LC-MS）用于检测其尿中差异代谢产物。通过主成分分析（PCA）和对潜在结构判别分析的正交投影（OPLS-DA）鉴定差异代谢物。通过MetPA数据库分析与这些差异代谢物相关的代谢途径。
结果：与对照组相比，抑郁组的应激时间显着增加，恢复时间明显减少（p0.）。全部窦性心搏RR间期的标准差（SDNN）、相邻RR间期差值的均方根（RMSSD）、高频（HF）和低频（LF）显着降低（p0：01）。此外，在抑郁症组中鉴定出15种差异代谢产物（4↑，11↓）。这些不同的代谢物参与了五个代谢途径的破坏（辅酶Q生物合成，甘氨酸-丝氨酸-苏氨酸代谢，酪氨酸代谢，嘧啶代谢和类固醇代谢）。
结论：在抑郁症的大学生中，证实了一些自主神经系统的破坏，高压力和疲劳恢复能力差。代谢机制涉及在日常压力下破坏辅酶Q生物合成，甘氨酸-丝氨酸-苏氨酸代谢，酪氨酸代谢，嘧啶代谢和类固醇代谢。
结果：
（1）图1显示了两组学生的总压力和恢复时间的变化。与对照组相比，抑郁组学生的总压力时间显着增加（p0.01）。但是，抑郁症组的恢复时间明显少于对照组（p0.）。结果表明，抑郁症学生的日常压力管理时间长于恢复时间。
图1:压力和恢复时间
（2）HRV数据的结果在抑郁症组和对照组之间有统计学差异。如表1所示，与对照组相比，抑郁组的RMSSD，RR间隔时间，SDNN，HF和LF显着降低（p0.05、0.01或0.），而平均心率（HR）在抑郁症受试者中显着升高（p0.01）。恢复时间、压力时间和HRV参数之间的相关结果如表2所示。恢复时间与压力时间和平均HR呈负相关与HF，RMSSD和SDNN正相关，结果显着或极显着（p0.05或0.01）。但是，应激时间与SDNN显着负相关（p0.01）。
表1：抑郁组与对照组HRV参数的比较结果
表2：恢复时间、压力时间和HRV参数的相关分析
（3）尿液样品的LC-MS检测结果：在这项实验中，收集了抑郁症组和对照组的尿液样本，以鉴定抑郁症学生与健康学生之间的差异代谢产物。尿液样品的LC-MS离子流图结果如图2所示。通过LC-MS检测了代谢组学。将从24个样品中获得的原始质谱峰进行标准化后，通过SIMCA软件计算峰面积。
图2：学生尿液样品的总离子色谱图（TICs）（ESI+：正离子模型；ESI-：负离子模式）
（4）差异代谢物的多维统计分析：通过多变量模式识别分析质谱的峰面积数据；首先，进行PCA。PCA是一种统计方法，它通过正交变换将一组观察到的可能的相关变量转换为线性不相关变量（主要成分）。PCA可以揭示数据的内部结构，从而有助于更好地解释数据变量。由于相关变量的影响，不同的变量将分散在更多的主要成分上，从而无法进行良好的可视化和后续分析。因此，我们将正交投影的统计方法用于潜在结构-判别分析（OPLS-DA）来分析结果。通过OPLS-DA分析，过滤掉与分类变量无关的正交变量，并分析非正交变量和正交变量。为了获得有关组间代谢物差异以及抑郁症组与对照组之间PCA和OPLS-DA的相关程度的可靠信息，抑郁症组和对照组之间的尿代谢产物结果如图3所示。图表中的每个点代表一个样本，图表中样本的坐标由其包含的成分决定；换句话说，样品分布的差异是由成分的差异决定的。抑郁组和对照组的样本分布在每个象限中，这表明仅PCA分析很少能实现明显的分离效果，因此有必要在监督下进行OPLS-DA以进一步分析。通过OPLS-DA过滤掉无关的正交信号，使获得的差异代谢物更可靠。从OPLS-DA评分图中，对照组样本分布在第二和第三象限，而抑郁症组样本分布在第一和第四象限；两组样品的分布非常整齐，分离效果非常明显。OPLS-DA评分反映了各组内尿液的相似性，以及抑郁症组与对照组之间尿液代谢产物的差异。
图3：抑郁症和对照组受试者的尿液样本的PCA评分图和OPLS-DA评分图（ESI+：正离子模型；ESI-：负离子模型）
（5）潜在差异代谢物的筛选：为了滤除不相关的正交信号并获得更可靠的差异代谢物，不仅在OPLS-DA模型中代谢物的VIP值必须超过1，而且在学生的t检验中各组之间的p值必须小于0.05。利用KEGG质谱库来确保鉴别代谢物的准确性，化合物的相似度超过才能被采用。经过上述筛选后，与对照组相比，抑郁症组中的15种代谢物的识别方法如下：甲酸，甘氨酸熊去氧胆酸，3-羟基植酸，间甲酚，4-羟基苯基乳酸，壬二酸，香兰素，二甲基甘氨酸，龙胆酸，乙二醇，二氢胸腺嘧啶，皮质酮，吲哚甲醇，甲基尿苷和对乙基苯甲酸。在负离子模式下，鉴定出以下10种物质：甲酸，甘氨酸熊去氧胆酸，3-羟基船酸，间甲酚，4-羟基苯基乳酸，壬二酸，香兰素，二甲基甘氨酸，龙胆酸和乙二醇。在正离子模式下还鉴定出其中的五个，即二氢胸腺嘧啶，皮质酮，吲哚甲醇，甲基尿苷和对乙基苯甲酸（表3）。表3显示了差异代谢物峰面积的相对值。结果表明，丙二酸，富马酸，2-甲基富马酸率，L-苹果酸和棕榈酸的值显着增加，而在正离子模式下，与对照组相比，甲基尿苷和抑郁组的甲基尿苷显着增加，但4-乙酰氨基丁酸，α-酮戊二酸，酒石酸，葡萄糖酸，鞘氨醇和21-羟基孕烯醇酮的值均明显降低。在负离子模式下，间甲酚，香兰素和二甲基甘氨酸的值显着增加，而甲烷酸，甘氨酸熊去氧胆酸，3-羟基植酸，4-羟基苯基乳酸，壬二酸，和龙胆酸乙二醇明显减少。
表3：与对照组相比，抑郁症组的潜在差异代谢产物
（6）代谢途径的归因：尽管差异代谢物的含量超过上述提及的代谢物，但有必要进一步评估代谢途径及其相关代谢途径的价值和影响。目前，公认的代谢途径评估方法是MetaboAnalyst（