用于糖尿病合并冠心病诊断的代谢标志物和应用的制作方法

本技术涉及检测诊断，具体而言，涉及一种用于糖尿病合并冠心病诊断的代谢标志物和应用。

背景技术：

1、冠心病是冠状动脉粥样硬化性心脏病的简称，指由于冠状动脉狭窄或阻塞引起的心肌缺血缺氧或心肌梗塞的一种心脏病。冠心病是动脉粥样硬化导致器官发生病变最常见的类型，也是危害中老年人健康的主要疾病。目前，冠心病的患病率呈现逐年上升的趋势，并且患病年龄趋于年轻化。

2、糖尿病是危害全人类生命健康的一种慢性代谢疾病，随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，糖尿病发病率呈现逐年上升的趋势。糖尿病与心血管疾病联系密不可分，且心血管疾病并发症是糖尿病患者致死的首要原因，大约有60%的糖尿病患者死于心血管并发症。糖尿病患者发生冠心病的机率可达55%以上，是非糖尿病患者的4倍。糖尿病合并冠心病在临床研究中十分常见，严重威胁到人类的生命健康，同时也加重了家庭经济负担和社会压力。由于糖尿病合并冠心病患者前期病情较轻，出现冠心病临床症状较迟或相对隐匿，许多患者没有及时得到有效治疗，导致病情不断恶化。

3、目前，传统冠心病的临床诊断方法主要有心电图、冠状动脉造影(cag)、冠状动脉ct血管造影(ccta)以及生物标志物等。

4、心电图检查是冠心病最常用的诊断方法，操作简便，特别对心律失常患者的诊断更具有临床价值。其只能反映患者短时间内的心脏状态，若患者检查时没有心绞痛发作或心律异常，则诊断特异性较低。

5、cag被认为是目前诊断冠心病的“金标准”，可为冠心病和冠状动脉病变疑难患者进行确诊、介入和(或)搭桥手术治疗的选择、疗效验证等提供确切的诊断依据。该技术准确率高、结果可靠，可以明确冠状动脉有无狭窄、狭窄的部位、程度以及范围等；但它是一项有创检查，给患者带来一定的痛苦，可能导致严重的并发症，且价格昂贵，不宜作为冠心病的筛查手段。

6、ccta是目前可清晰显示冠状动脉解剖结构的无创影像技术，主要用于对心外膜冠状动脉狭窄的诊断。此外，通过定量斑块，可初步判断斑块易损性，对于疑似冠心病者具有重要的临床诊断价值。虽然ccta检查具有无创、便捷、扫描速度快及空间分辨率高等优点，但不是所有人都适合做该项检查，尤其是有碘或对比剂过敏史、甲亢或严重心肝肾功能不全的患者并不适合作ccta检查。

7、心肌生物标志物是反映心脏疾病的生物化学指标，有助于心肌损伤，特别是冠心病急性心肌梗塞的早期诊断、临床分层和预后评估。据《中国心力衰竭诊断和治疗指南2018》显示，c反应蛋白（c-reactive protein，crp）是心肌损伤的早期预测指标，血清浓度2.2mg/l，则发生冠心病几率增高；如果不稳定心绞痛患者血清浓度3mg/l，则发生急性心肌梗死可能性增高。但现有临床研究存在样本量小，尚需进一步开展大规模的临床研究验证crp的准确性。心脏肌钙蛋白(ctn)和高敏感性心脏肌钙蛋白（hs-ctn）是心肌损伤生物标志物，但ctn敏感性较低，hs-ctn对慢性冠心病的诊断预测能力欠佳。然而，在常规临床实践中需要结合多个生物标志物进行综合评估。

8、因此，临床上亟需开发一种无创、准确性高、非侵入性的糖尿病合并冠心病的诊断试剂。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，提供一种无创、准确性高、非侵入性的糖尿病合并冠心病的诊断试剂，本技术的第一目的在于提供用于糖尿病合并冠心病诊断的代谢标志物，包括水溶性代谢标志物和脂溶性代谢标志物；

2、水溶性代谢标志物包括：2-氨基苯甲酸、黄嘌呤、l-亮氨酰-l异亮氨酸、胆碱、2-苯乙酰胺、乙内酰脲-5-丙酸、胍基乙酸、n,n-二甲基鞘胺醇、1-甲基尿酸、n-甲基咪唑、d-半乳糖醛酸、尿囊酸、2-二羟基苯甲酸和d-半乳糖酸；

3、脂溶性代谢标志物包括：溶血磷脂酰胆碱20:2、溶血磷脂酰胆碱22:5、溶血磷脂酰胆碱18:2、溶血磷脂酰乙醇胺18:2、溶血磷脂酰乙醇胺22:6、溶血磷脂酰胆碱20:3、溶血磷脂酰胆碱18:1、甘油三酯51:5、甘油三酯60:8、神经酰胺40:0和神经酰胺42:1。

4、本技术的25个代谢标志物在糖尿病合并冠心病诊断中具有高特异性，且完全不适用于非糖尿病人群中的冠心病患者和非冠心病人群的区分或诊断。

5、本技术的第二目的在于提供上述代谢标志物和/或检测上述代谢标志物的试剂在制备糖尿病合并冠心病诊断试剂盒中的应用。

6、本技术的第三目的在于提供一种糖尿病合并冠心病诊断试剂盒，包括上述代谢标志物和/或检测上述代谢标志物的试剂。

7、本技术的第四目的在于提供一种用于糖尿病合并冠心病诊断的代谢标志物谱图库的构建方法，包括：对上述代谢标志物进行色谱-质谱联用检测。

8、在其中一个实施方式中，色谱质谱联用检测包括液相色谱-质谱联用检测；

9、其中，水溶性代谢标志物的色谱分离条件包括：

10、（1）色谱柱为t3色谱柱；

11、（2）洗脱方式为梯度洗脱，梯度洗脱程序包括：

12、0~13分钟，第一流动相中流动相b的体积占比由1%增加到70%；

13、13~18分钟，第一流动相中流动相b的体积占比为99%；

14、其中，第一流动相包括流动相a1和流动相b1，流动相a1包括含0.08%~0.12%（w/v）甲酸的水溶液；流动相b1包括含0.08%~0.12%（w/v）甲酸的乙腈溶液；

15、脂溶性标志物的色谱分离条件包括：

16、（1）色谱柱为c8色谱柱；

17、（2）洗脱方式为梯度洗脱，梯度洗脱程序包括：

18、0~12 分钟，第二流动相中流动相b的体积占比由55%增加到89%；12~19.5分钟，第二流动相中流动相b的体积占比为100%；

19、其中，第二流动相包括流动相a2和流动相b2，流动相a2包括含0.08%（w/v）~0.12%（w/v）乙酸和0.08%（w/v）~0.12%（w/v）乙酸铵的水溶液，流动相b2包括含0.08%（w/v）~0.12%（w/v）乙酸和0.8%（w/v）~1.2%（w/v）乙酸铵的乙腈和异丙醇体积比为（6.5~7.5）：（2.5~3.5）的混合液；

20、质谱的采集模式包含full ms和full ms/dd-ms2；

21、可选地，full ms模式分辨率为3万~7万，扫描范围为100~1500m/z，agc 为3e+6，最大it为150毫秒~200 毫秒；

22、可选地，full ms/dd-ms2模式中，二级质谱的分辨率为1.75万-3.5万，四极杆窗口为1.2m/z-1.6m/z，agc 为1e+5，离子最大注入时间为45ms-55ms，hcd 相对碰撞能量为30ev-45ev。

23、本技术的第五目的在于提供一种糖尿病合并冠心病诊断模型的构建方法，包括

24、获取多个生物样本的检测数据作为训练数据集，其中，检测数据用于表征生物样本中目标代谢标志物的含量，多个生物样本来自于糖尿病合并冠心病和糖尿病非冠心病人群；

25、基于训练数据集训练分类模型，生成糖尿病合并冠心病诊断模型；

26、其中，目标代谢标志物包括水溶性代谢标志物和脂溶性代谢标志物；

27、水溶性代谢标志物包括：2-氨基苯甲酸、黄嘌呤、l-亮氨酰-l异亮氨酸、胆碱、2-苯乙酰胺、乙内酰脲-5-丙酸、胍基乙酸、n,n-二甲基鞘胺醇、1-甲基尿酸、n-甲基咪唑、d-半乳糖醛酸、尿囊酸、2-二羟基苯甲酸和d-半乳糖酸；

28、脂溶性代谢标志物包括：溶血磷脂酰胆碱20:2、溶血磷脂酰胆碱22:5、溶血磷脂酰胆碱18:2、溶血磷脂酰乙醇胺18:2、溶血磷脂酰乙醇胺22:6、溶血磷脂酰胆碱20:3、溶血磷脂酰胆碱18:1、甘油三酯51:5、甘油三酯60:8、神经酰胺40:0和神经酰胺42:1。

29、在其中一个实施方式中，分类模型包括逻辑回归、决策树、支持向量机、随机森林和梯度提升树中的至少一种；

30、可选地，生物样本包括血浆样本、血清样本和干血片样本中的至少一种。

31、本技术的第六目的在于提供根据上述构建方法构建的糖尿病合并冠心病诊断模型。

32、本技术的第七目的在于提供一种糖尿病合并冠心病诊断装置，包括：

33、数据获取模块：用于获取待测生物样本的检测数据，检测数据用于表征待测样本中目标代谢标志物的含量，待测生物样本来自于糖尿病患者；

34、预测模块：用于根据待测生物样本的检测数据输出糖尿病合并冠心病诊断结果；

35、诊断装置基于上述糖尿病合并冠心病诊断模型实现；

36、其中，目标代谢标志物包括水溶性代谢标志物和脂溶性代谢标志物；

37、水溶性代谢标志物包括：2-氨基苯甲酸、黄嘌呤、l-亮氨酰-l异亮氨酸、胆碱、2-苯乙酰胺、乙内酰脲-5-丙酸、胍基乙酸、n,n-二甲基鞘胺醇、1-甲基尿酸、n-甲基咪唑、d-半乳糖醛酸、尿囊酸、2-二羟基苯甲酸和d-半乳糖酸；

38、脂溶性代谢标志物包括：溶血磷脂酰胆碱20:2、溶血磷脂酰胆碱22:5、溶血磷脂酰胆碱18:2、溶血磷脂酰乙醇胺18:2、溶血磷脂酰乙醇胺22:6、溶血磷脂酰胆碱20:3、溶血磷脂酰胆碱18:1、甘油三酯51:5、甘油三酯60:8、神经酰胺40:0和神经酰胺42:1。

39、在其中一个实施方式中，检测数据包括液相色谱-质谱联用检测数据，用于表征目标代谢标志物含量的液相色谱-质谱联用检测数据；

40、可选地，检测数据包括目标代谢标志物的液相色谱-质谱联用检测的质谱峰强度数据；

41、可选地，获取生物样本的检测数据之前包括：

42、对生物样本进行预处理得到有机相样本和水相样本；

43、对有机相样本中脂溶性代谢标志物的含量进行检测；

44、对水相样本中水溶性代谢标志物的含量进行检测；

45、可选地，生物样本包括血浆样本、血清样本和干血片样本中的至少一种；

46、可选地，对待测生物样本进行预处理得到有机相样本和水相样本包括：

47、采用预冷溶液对待测生物样本进行提取获得待测提取液，预冷溶液包括甲基叔丁基醚和甲醇；

48、采用甲醇水溶液对待测提取液进行萃取分层得到有机相样本和水相样本；

49、可选地，预冷溶液中甲基叔丁基醚和甲醇的体积比为（2.5~3.5）：1；

50、可选地，甲醇水溶液中甲醇和水的体积比为（2.5~3.5）：1；

51、可选地，萃取分层包括依次进行的步骤：超声、静置、涡旋和离心；

52、可选地，对有机相样本中脂溶性代谢标志物的含量进行检测前还包括：

53、将有机相样本干燥后与有机溶液混合，并在室温下孵化；

54、将孵化后的有机相样本涡旋混匀、超声处理、室温离心得到的上清液作为有机相上样品；

55、可选地，有机溶液包括乙腈和异丙醇；

56、可选地，有机溶液中乙腈和异丙醇的体积比为（2.5~3.5）：1；

57、可选地，孵化时间为10~15 min；

58、可选地，室温离心的时间为5~10 min，转速为10000 ~ 15000 rpm；

59、可选地，对水相样本中水溶性代谢标志物的含量进行检测前还包括：

60、将水相样本和冰甲醇混合、离心沉淀蛋白后，取上清液进行干燥，将干燥的水相样本和水混合进行室温孵化；

61、将孵化后的水相样本涡旋混匀、超声处理、室温离心得到的上清液作为水相上样品；

62、可选地，孵化时间为10~20 min；

63、可选地，室温离心的时间为5~10min，转速为10000 ~ 15000 rpm；

64、可选地，检测为色谱-质联用检测；

65、可选地，检测为液相色谱-质谱联用检测；

66、其中，水溶性代谢标志物的色谱分离条件包括：

67、（1）色谱柱为t3色谱柱；

68、（2）洗脱方式为梯度洗脱，梯度洗脱程序包括：

69、0~13分钟，第一流动相中流动相b的体积占比由1%增加到70%；

70、13~18分钟，第一流动相中流动相b的体积占比为99%；

71、其中，第一流动相包括流动相a1和流动相b1，流动相a1包括含0.08%~0.12%（w/v）甲酸的水溶液；流动相b1包括含0.08%~0.12%（w/v）甲酸的乙腈溶液；

72、脂溶性标志物的色谱分离条件包括：

73、（1）色谱柱为c8色谱柱；

74、（2）洗脱方式为梯度洗脱，梯度洗脱程序包括：

75、0~12 分钟，第二流动相中流动相b的体积占比由55%增加到89%；

76、12~19.5分钟，第二流动相中流动相b的体积占比为100%；

77、其中，第二流动相包括流动相a2和流动相b2，流动相a2包括含0.08%（w/v）~0.12%（w/v）乙酸和0.08%（w/v）~0.12%（w/v）乙酸铵的水溶液，流动相b2包括含0.08%（w/v）~0.12%（w/v）乙酸和0.8%（w/v）~1.2%（w/v）乙酸铵的乙腈和异丙醇体积比为（6.5~7.5）：（2.5~3.5）的混合液；

78、质谱的采集模式包含full ms和full ms/dd-ms2；

79、可选地，full ms模式分辨率为3万~7万，扫描范围为100~1500m/z，agc 为3e+6，最大it为150毫秒~200 毫秒；

80、可选地，full ms/dd-ms2模式中，二级质谱的分辨率为1.75万-3.5万，四极杆窗口为1.2m/z-1.6m/z，agc 为1e+5，离子最大注入时间为45ms-55ms，hcd 相对碰撞能量为30ev-45ev。