У здоровых взрослых количество лейкоцитов (лейкоциты, лейкоциты), эритроцитов (эритроциты, эритроциты) и количество тромбоцитов (PLT) зависит от многих различных факторов.
Для характеристики эритроцитов при оценке CBC обычно измеряют несколько параметров: количество эритроцитов, гемоглобин (HGB), гематокрит (HCT), средний корпускулярный объем (MCV), средний корпускулярный гемоглобин (MCH), средняя концентрация корпускулярного гемоглобина (MCHC) и распределение эритроцитов по ширине (RDW). Как правило, RBC, HGB и HCT тесно связаны и анализируются как единое целое, тогда как RDW обычно анализируется совместно с MCV и RBC. Несмотря на то, что RBC разделяет многие ассоциации, наблюдаемые с HCT и HGB, стали очевидными уникальные позитивные ассоциации с N-ацетилкарнозином, гамма-глутамиллейцином и креатинином. Обратные ассоциации с HGB / HCT ограничивались фосфатом, билирубином и пироглутамином. Несмотря на то, что RBC обычно анализируют в сочетании с HCT и HGB, чтобы получить значимые результаты для диагностики, такая функциональная группировка отражается только в определенной степени в пределах ассоциированных метаболитов. Аналогично, RDW, отражающий степень изменения размера эритроцитов, определяется и анализируется вместе с MCV и RBC, но наблюдаемая метаболическая характеристика не выявляет здесь взаимосвязанных ассоциаций. Напротив, MCV и MCH показали тесно связанные ассоциации. Для PLT ассоциации были либо противоположны тем, которые наблюдались для MPV, либо они были уникальными для PLT или MPV.
Уровни лактата в плазме были одной из самых сильных положительных ассоциаций, наблюдаемых в отношении эритроцитов и связанных с ними показателей HCT и HGB. У эритроцитов нет митохондрий, и поэтому они полагаются на поступление глюкозы из кровотока для выработки энергии, то есть образования аденозинтрифосфата (АТФ), посредством анаэробного гликолиза, такого как путь Эмбдена-Мейерхофа. Кофермент никотинамид-аденин-динуклеотид (NAD + ) служит акцептором электрона, выделяющегося при производстве АТФ при гликолизе. Благодаря превращению пирувата NADH снижается, а NAD + регенерируется при производстве лактата. Примечательно, что общепризнанно, что изменения метаболизма эритроцитов могут наблюдаться как изменения уровня лактата в крови. Более высокое количество эритроцитов впоследствии увеличит выработку лактата. Аналогично пируват и никотинамид показали значительные положительные ассоциации с HGB и HCT, и с HCT, соответственно. Примечательно, что процессы связывания, транспорта и доставки кислорода не требуют затрат энергии со стороны RBC, поскольку , поддержание нормальной клеточной функции здесь не требуется. Энергия необходима для поддержания железа в гемоглобине в его двухвалентной форме, для поддержания концентрации ионов в клетке против градиентов концентрации и для предотвращения восстановления сульфгидрильных групп ферментами. Это отражается в метаболической сигнатуре, потому что одной из наиболее заметных ассоциаций является обратная связь между фосфатом и параметрами RBC, HGB и HCT. Фосфат является основным компонентом в потреблении и производстве энергии, используется для накопления АТФ в катаболических реакциях для накопления энергии или выделяется во время реакций гидролиза для доставки энергии. В соответствии с этим аденозин монофосфат был положительно связан с HCT.
Основная молекулярная характеристика, связанная с эритроцитом и связанными с ним показателями, заключалась в положительной связи с метаболитами, предположительно связанными с деградацией гема, например, с самим гемом или биливердином. Гемоглобин состоит из четырех глобулярных белковых субъединиц, образующих структуру, прочно связывающую гемовую группу, в которой Fe 2+ ковалентно связан в порфириновом кольце. Деградация гемовой группы, например, из-за старения эритроцитов, приводит к образованию желчных пигментов. Биливердин - зеленый желчный пигмент, вырабатывается из гема после отделения Fe 2+и CO. В свою очередь, биливердин превращается в билирубин, желтоватый желчный пигмент. Свободный неконъюгированный билирубин является жирорастворимым и потенциально токсичным, поэтому для экскреции его необходимо транспортировать в печень, где он конъюгирован с глюкуроновой кислотой, поэтому он обратимо связывается с альбумином. Конъюгированный билирубин выделяется с желчью и превращается в уробилиноген в толстой кишке бактериальными протеазами, часть которого выводится с калом. Часть уробилиногена реабсорбируется в кровоток и окисляется до уробилина и выводится почками. Примечательно, что, основываясь на непосредственном соседстве в GGM, некоторые еще неизвестные соединения показали сходные положительные ассоциации, вероятно, приписывающие их промежуточным звенам деградации гема. Однако билирубин был обратно связан с RBC, HGB и HCT, что было в некоторой степени неожиданным. Учитывая связывание билирубина с альбумином, вполне вероятно , что налюдаемая здесь обратная связь обусловлена методологическими артефактами. Во время пробоподготовки крупные белки, такие как альбумин, включая все метаболиты, связанные с альбумином, осаждаются метанолом. В свою очередь, билирубин потенциально очищается от образца перед спектрометрическим анализом. Кроме того, частичный или умеренный лизис эритроцитов во время приготовления образца также мог привести к положительной связи с гемом и связанными с ним метаболитами.
Аминокислоты с разветвленной цепью (BCAA) и их метаболиты, такие как лейцин, валин, 3-метил-2-оксобутират и 4-метил-2-оксопентаноат, представляют относительно устойчивую положительную связь с показателями эритроцитов HGB и HCT, в то время как обратная связь с RDW здесь также наблюдается. Как правило, BCAA взаимосвязаны с β-окислением митохондрий и выработкой энергии. Тем не менее, RBC не зависят от митохондриального энергоснабжения. Скорее, BCAA и другие аминокислоты активно транспортируются эритроцитами через кровоток, и, кроме того, эритроциты активно участвуют в аминокислотном обмене тканей крови, это объяснение наблюдаемых положительных ассоциаций для BCAA и их катаболитов, а также для некоторых других аминокислот, например, лизина и орнитина. Рассматривая роль BCAA , как метаболического маркера в здоровье и заболевании, следует отметить, что повышенные уровни циркулирующего BCAA обычно связаны с инсулинорезистентностью (IR), в то время как положительная связь между гематологическими параметрами RBC, HGB и HCT с IR также хорошо задокументированы. IR является отличительной чертой неалкогольной жировой болезни печени. Следовательно, возможно, что положительные ассоциации BCAA и их метаболитов, особенно с HGB и HCT, в этом исследовании могут также указывать на накопление жира в печени. Следует отметить, что обратная связь между BCAA и RDW довольно заметна. Увеличение RDW связано с воспалением и считается надежным прогностическим маркером сердечной, некардиальной, а также смертности от всех причин при различных заболеваниях. С точки зрения провоспалительного профиля, связанного с увеличением BCAA, обратная связь с RDW выглядит довольно противоречива. ω3 ‐ PUFA также продемонстрировала сильную обратную связь с RDW, и есть доказательства того, что потребление ω3 ‐ PUFA богатой диеты полезно для для здоровья, вероятно, за счет уменьшения воспаления.
На количество лейкоцитов влияют возраст, пол, состояние здоровья (например, травма, инфекции, сепсис, возрастные заболевания и др. ), факторы окружающей среды, генетическое наследование, уровень стресса, диета и образ жизни (например, хронический психологический стресс).
Тромбоциты принимают участие в процессах гемостаза и образования тромбов. Кроме того, они играют различную роль в воспалении, атеросклерозе, ангиогенезе, защите клеток от микробов и способствуют заживлению ран. Средний объем тромбоцитов (MPV) описывается как маркер реактивности тромбоцитов и функции тромбоцитов. У PLT были отчетливые ассоциации с метаболитами плазмы: серотонин, 5'-монофосфат (AMP) аденозина, таурин и глицерофосфорилхолин, являющиеся наиболее выраженными (все положительно), и в сумме они могут быть связаны с активацией тромбоцитов или, скорее, с функцией тромбоцитов. Серотонин является хорошо описанным вазоконстриктором, циркулирующим в кровотоке, который активно поглощается тромбоцитами и выделяется в δ-гранулах в высоких концентрациях. Примечательно, что при изучении PLT акцент обычно делается на активации тромбоцитов. Тем не менее, при нормальном физиологическом состоянии без травм или необходимости образования сгустка в крови существует общее антитромботическое состояние для поддержания ее жидкого состояния.
Аденозиндифосфат является очень сильным агонистом тромбоцитов, участвующим в активации тромбоцитов и секретируемым из δ-гранул. В условиях покоя он быстро гидролизуется до АМФ с помощью АДФазы на поверхности тромбоцитов. Таким образом, сильная положительная связь между PLT и AMP может быть интерпретирована как внутренний процесс предотвращения образования тромбов. По крайней мере, сообщалось, что таурин влияет на активность и агрегацию PLT. Низкий уровень таурина PLT отмечался при диабете, и добавление таурина восстанавливало дисфункцию PLT. Отметим, что ассоциации PLT с таурином или серотонином не приводили к уровням этих метаболитов в моче, что еще больше доказывает местный эффект.
Несмотря на то, что в статистических анализах учитывается значение eGFR, некоторые метаболиты в плазме, ранее сообщавшиеся как суррогаты СКФ, обратно пропорционально связаны с RBC, MCV и в меньшей степени с MCH, включая креатинин, N-ацетиларнозин и кинуренин. Гормон эритропоэтин (Epo) вырабатывается и секретируется почками, стимулируя выработку эритроцитов в костном мозге. Хроническая болезнь почек (ХБП) сопровождается анемией из-за снижения выработки почечного эпо, сокращения продолжительности жизни эритроцитов, а также нарушения всасывания железа в кишечнике. Тем не менее, ХБП-ассоциированная анемия характеризуется нормоцитарной и нормохромной эритроцитами, в то время как железодефицитная анемия обычно проявляется снижением MCV / микроцитоза. Обратные ассоциации с MCV могут быть результатом нарушения функции почек из-за нарушения выработки Epo в почках. Аналогичное объяснение может иметь место для обратной связи с метаболитами кофеина (теобромин и 7-метилксантин). В почечных канальцах кофеин и его метаболиты сильно реабсорбируются, и их почечный клиренс сильно зависит от почечного выброса.
Независимая связь с функцией почек дается положительной ассоциацией между MPV и уремическим токсином CMPF и родственными неизвестными соединениями. Производство PLT из мегакариоцитов зависит от тромбопоэтина, который вырабатывается в почках, помимо других тканей. В соответствии с этим, связанные с CMPF неизвестные соединения показали обратную связь также с PLT. Следует отметить, что CMPF способен ингибировать клеточное поглощение и, следовательно, активацию гормона щитовидной железы тироксина, который, по-видимому, влияет также на образование и функцию PLT, поскольку гипотиреоз сопровождается повышенной реактивностью PLT и повышением MPV.
Несколько видов фосфолипидов, включая диацильные фосфолипиды, эфирные фосфолипиды и лизофосфатидилхолины, были положительно связаны с характеристиками эритроцитов, но не с самим эритроцитом. Последнее, вероятно, указывает на то, что эти наблюдения не являются исключительно результатом лизиса эритроцитов, приводящего к образованию специфических видов фосфолипидов в плазме. Скорее, эти фосфолипиды связаны со сдвигами липопротеинов в диапазоне от очень низкой до высокой плотности. Действительно, эритроциты взаимодействуют с липопротеинами и могут повышать или терять холестерин из частиц липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), соответственно. Этот процесс важен для определения стабильности мембраны, так называемой критической текучести, и поэтому является ключевым компонентом в поддержании структуры и функции в эритроцитах. У здоровых добровольцев стабильность мембраны эритроцитов непосредственно связана с холестерином ЛПНП, а чрезмерное увеличение содержания холестерина в мембране эритроцитов пропорционально увеличивает ее жесткость, что, в свою очередь, снижает стабильность и деформируемость мембраны. Это повышает уязвимость эритроцитов к лизису в ответ на механические воздействия при прохождении через капилляры. Примечательно, что помимо того, что они являются переносчиком кислорода во всем кровотоке, было установлено, что эритроциты играют важную роль в сердечно-сосудистой функции и патологии. Эритроциты активно участвуют в местной вазодилатации и регуляции тонуса сосудов путем высвобождения NO и АТФ. По - видимому, эритроциты способствуют развитию атеросклеротических бляшек, в частности, из-за содержания холестерина в мембране эритроцитов и образования активных форм кислорода из бесклеточного гемоглобина, происходящего из разорванных эритроцитов. Широко признано, что высокая концентрация холестерина ЛПНП в плазме приводит к избыточному поглощению холестерина в мембрану эритроцитов, увеличивая риск лизиса и выделения гемоглобина, способствуя перекисному окислению, воспалению и развитию атеросклеротических бляшек. В пределах CBC повышенная жесткость / пониженная стабильность мембраны RBC обычно отражается в увеличении RDW, что, в свою очередь, тесно связано с риском развития атеросклеротической бляшки сонной артерии. Большинство ассоциаций с видами фосфолипидов наблюдались для параметра RBC MCV и MCH, однако не для RDW. Тем не менее, RDW рассчитывается на основе MCV, и, что важно, исследования были проведены у практически здоровых людей. Этот факт объясняет, что естественное взаимодействие между эритроцитами и липопротеинами физиологическим образом можно наблюдать в пределах метаболома для параметров MCV и MCH. Поскольку патологические случаи отсутствовали в ряде исследований , RDW не ассоциируется с видами фосфолипидов .
Около 120 метаболитов достоверно связаны по крайней мере с одним из параметров общего анализа крови (CBC). Наиболее сильные ассоциации наблюдаются с метаболитами деградации гема и производства / потребления энергии, а также с фосфатом и лактатом.
Обратная связь, наблюдаемая со средним корпускулярным объемом и средним корпускулярным гемоглобином, включает метаболиты, потенциально связанные с функцией почек. Обилие ассоциированных метаболитов настоятельно требует учитывать CBC при интерпретации исследований в области метаболомики, в частности, если известно взаимное влияние этих параметров.
Исследователи изучили метаболическую характеристику воспаления низкой степени тяжести, включая количество лейкоцитов, и выявили интересные ассоциации с уровнями лактата и пирувата в плазме, что позволило перенести экспериментальные данные в общую популяцию.
Как часть типичного рутинного анализа и, как правило, проводимого в исследованиях первой линии, CBC широко используется для диагностики таких заболеваний, как анемия, кровопотеря, тромбоцитопения, острые и хронические инфекции, нарушения в клетках крови, аллергии, лейкоцитемия и другие заболевания, связанные с кровью. Изменения в CBC сопровождают также такие заболевания, как лейкемия, гепатит или гипертония. RDW был идентифицирован в последние годы как прогностический маркер для смерти от заболваний сердца , а также смертности от всех причин при различных заболеваниях. Аналогично, MPV был предложен в качестве прогностического биомаркера для сердечно-сосудистого риска.
Даже MCH и MCV показали очень сходные паттерны ассоциации, включающие позитивные ассоциации с lysoPC C20: 4, несколькими фосфатидилхолинами , докозадиеноатом и некоторыми неизвестными соединениями. Обратная связь с обоими параметрами включала кинуренин, билирубин. За исключением биливердина и , вероятно , связанных неизвестных соединений (рис, МСНС показали отличный метаболический профиль по сравнению с другими параметрами красных кровяных клеток, включающий положительные ассоциации с глутамином, гистидином, валином, 10- гептадеканоатом, 1 моноолеином, докозагексаноатом.
Значительные противоположные ассоциации с PLT и MPV наблюдались для глутамата. Сильные положительные ассоциации с серотонином, аденозин-5'-монофосфатом (AMP) и глицерофосфорилхолином были уникальными для PLT, подобно таурину, lysoPC C16: 1, двум ПК, сфингозину и сфингомиелину ( SM). Обратная связь с PLT может быть отмечена для изовалерата, метионинсульфоксида и некоторых неизвестных соединений. MPV , положительно связан с 3-метилгистидином, 3 methylcysteine, 3-карбокси-4-метил-5-пропил-2-furanpropanoate (МРПИТЕ) и связанные с ними неизвестными соединениями. Кроме того, некоторые виды PC, например, PC aa C36: 2 и PC36: 3, и сфингомиелины, например, SM (OH) C14: 1, были обратно связаны только с MPV.
Добавить комментарий