测定自体消化的方法

申请号 CN200980162269.7 申请日 2009-09-18 公开(公告)号 CN102597767A 公开(公告)日 2012-07-18
申请人 加利福尼亚大学董事会; 发明人 格尔特·W·施密德-斯高贝恩; 弗兰克·德拉诺;
摘要 用于通过在 生物 样本(例如呼出气)中组织分解产物的产生来测定休克和多器官衰竭的早期发作的材料和方法。
权利要求

1.测定哺乳动物经历自体消化的可能性的方法,所述方法包括:
a)提供来自所述哺乳动物的生物样本;
b)分析所述生物样本中一种或多种组织分解产物的存在;以及
c)如果在所述生物样本中存在高于所述一种或多种组织分解产物的对照平的所述一种或多种组织分解产物,则将所述哺乳动物分类为可能经历自体消化,或者如果在所述生物样本中不存在高于所述一种或多种组织分解产物的对照水平的所述一种或多种组织分解产物,则将所述哺乳动物分类为不可能经历自体消化。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述生物样本为所述哺乳动物呼出的气体、由所述哺乳动物消化道释放的气体、或在皮肤蒸发期间产生的气体。
3.如权利要求1所述的方法,其中所述生物样本选自血浆、尿、唾液、泪液、汗液、腹腔液和脑髓液。
4.如权利要求1所述的方法,其中所述哺乳动物为人类。
5.如权利要求4所述的方法,其中所述人类被诊断为患有:炎性肠道疾病、孤独症、胰腺炎症和癌症、一种或多种的小肠或大肠恶性肿瘤、阿尔茨海默病、或与肠功能障碍有关的其它慢性退行性疾病。
6.如权利要求1所述的方法,其中所述一种或多种组织分解产物选自:甲硫基丙、戊酸、2-糠硫醇、苯乙醛、2,6-二甲基-5-庚烯醛、(E)-2-辛烯醛、2-壬烯醛、香茅醛、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、以及4-乙酰基甲基环己烯、腐胺、尸胺、甲硫醇、吲哚、甲基吲哚和硫化氢
7.如权利要求1所述的方法,其中所述分析包括使用气相色谱、液相色谱、质谱、荧光检测或聚合物检测。
8.如权利要求7所述的方法,其中所述分析包括使用高灵敏度气相色谱或具有针对小有机化合物检测的传感器技术的装置。
9.如权利要求1所述的方法,其中所述对照水平为源自未经历自体消化的对照哺乳动物的生物样本中的一种或多种组织分解产物的水平。
10.如权利要求1所述的方法,其中所述对照水平为源自未经历自体消化的对照哺乳动物群的生物样本中的一种或多种所述组织分解产物的平均水平。
11.如权利要求1所述的方法,其还包括,如果将所述哺乳动物分类为可能经历自体消化,则通过给予一种或多种消化酶抑制剂治疗所述自体消化。
12.如权利要求1所述的方法,其还包括向医学专业人员传达与所述一种或多种组织分解产物的存在有关的信息。
13.如权利要求1所述的方法,其还包括测定所述哺乳动物是否具有其它休克症状。
14.如权利要求13所述的方法,其中所述休克症状选自器官功能障碍、灌注失败、皮肤颜色变化、增加的血浆细胞因子水平以及降低的对刺激的反应。
15.如权利要求14所述的方法,其中所述细胞因子选自肿瘤坏死因子-α、白介素-1、白介素-6以及白介素-8。

说明书全文

测定自体消化的方法

技术领域

[0001] 本文件涉及用于通过在生物样本中组织分解产物的产生来测定休克和多器官衰竭的早期发作的材料和方法。
[0002] 背景
[0003] 生理性休克(也称为“循环性休克”或简称为“休克”)是危及生命的医学紧急情况,并且是病危人群的最常见的死亡诱因之一。休克可能具有多种作用,所有所述作用均涉及人体循环系统的问题。在休克中,降低了血液进入身体组织(“灌注”),从而和营养物向组织的递送可能降低至不满足细胞代谢需求且组织不能适当运行的点。在一些情况下,休克导致血氧不足和/或心脏骤停。
[0004] 休克是能通过四阶段发展的复杂且连续的疾病状态。在初始阶段期间,降低的流向组织的血液能导致缺氧,导致细胞膜损伤、细胞的厌氧呼吸、乳酸和丙酸增加以及全身代谢酸中毒。在代偿阶段期间,人体参与能逆转、至少部分逆转疾病状态的生理学(例如,神经、激素和生物化学)机制。如果未成功地治疗休克诱因,则其进入进展(还称为“失代偿”)阶段,并且代偿机制开始失效。厌氧代谢继续并且代谢性酸中毒增加。最终,可以最后达到休克的难治疗(不可逆转)阶段,在该点,已发生重要器官衰竭,并且休克不能被逆转,而且临近死亡。
[0005] 概述
[0006] 本文件部分基于下述发现:在休克期间,降低的血压和流向肠的血液能使人体消化酶分解肠组织,在称为“自体消化”的过程中如同食物一样。除了上述血液动学部分,休克可能与胰腺酶有关(参见,例如DeLano等人(2007)FASEB J.21:lb421;以及Schmid- (2008)Mol.Cell Biomechanic.5:83-95)。这些有效的消化酶是人类消化的完整部分,并且通常通过黏膜上皮屏障而保持在肠腔中。当黏膜屏障受损时(例如,在休克的初始阶段期间),消化酶能从腔转移至肠壁,如此,它们能开始自体消化过程。在该过程中,能产生具有炎性活性的几种类型的调节剂,其在进入中枢循环时能导致炎症印记,并最终导致多器官衰竭。因此,休克还包括炎症部分,尽管在休克期间,炎症反应的程度广泛地变化。
[0007] 测定休克的炎症活性的现有方法基于全身检测(例如,器官障碍、灌注失败、皮肤颜色变化和刺激反应)或生物化学分析(例如,血浆中的细胞因子平)。这些为晚期测定系统,其不能帮助针对在休克和自体消化发作中降解酶的破坏作用的早期介入。本文提供的方法能用于以非侵入方式测定自体消化的早期发作。这些方法能用于例如在急诊室中,以用于军队分检目的,并用于其它床边检验(point-of-care)情况。
[0008] 本文件表述了用于测定哺乳动物经历自体消化的可能性的方法。所述方法能包括:a)提供源自哺乳动物的生物样本;b)对生物样本分析一种或多种组织分解产物的存在;以及c)如果在所述生物样本中存在高于一种或多种组织分解产物的对照水平的一种或多种组织分解产物,则将所述哺乳动物分类为可能经历自体消化,或者如果在所述生物样本中不存在高于一种或多种组织分解产物的对照水平的一种或多种组织分解产物,则将所述哺乳动物分类为不可能经历自体消化。所述生物样本为所述哺乳动物的呼出气、由所述哺乳动物消化道所释放的空气、或由所述哺乳动物在皮肤蒸发期间产生的空气。所述生物样本选自血浆、尿、唾液、泪液、汗液、腹腔液和脑髓液。所述哺乳动物能为人类(例如,被诊断为患有:炎性肠道疾病、孤独症、胰腺炎症和癌症、一种或多种的小肠或大肠道恶性肿瘤、阿尔茨海默病、或与肠功能障碍有关的其它慢性退行性疾病的人类)。
[0009] 所述一种或多种组织分解产物能选自:甲硫基丙、戊酸、2-糠硫醇、苯乙醛、2,6-二甲基-5-庚烯醛、(E)-2-辛烯醛、2-壬烯醛、香茅醛、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、以及
4-乙酰基甲基环己烯、腐胺、尸胺、甲硫醇、吲哚、甲基吲哚和硫化氢。所述分析能包括使用气相色谱、液相色谱、质谱、荧光检测或聚合物检测。所述分析能包括使用高灵敏度气相色谱或具有针对小有机化合物测定的传感器技术的装置。所述对照水平能为源自未经历自体消化的对照哺乳动物的生物样本中的一种或多种组织分解产物的水平,或为源自未经历自体消化的对照哺乳动物群的生物样本中的一种或多种组织分解产物的平均水平。所述方法还能包括,如果将所述哺乳动物分类为可能经历自体消化,则通过给予一种或多种消化酶抑制剂治疗所述自体消化。
[0010] 所述方法还能包括向医学专业人员传达与所述一种或多种组织分解产物的存在有关的信息。所述方法能包括测定所述哺乳动物是否具有休克的其它症状(例如,选自器官障碍、灌注失败、皮肤颜色变化、增加的血浆细胞因子水平以及降低的对刺激的反应的休克症状)。所述细胞因子选自肿瘤坏死因子-α、白介素-1、白介素-6以及白介素-8。
[0011] 除非另有定义,本文使用的所有技术术语和科学术语具有与本发明所涉及的领域的技术人员通常理解的相同涵义。尽管能将与本文所述的那些相似或相等的方法和材料用于实践本发明,但下面描述了合适的方法和材料。本文提及的所有公开、专利公开、专利和其它参考以其整体形式并入本文作为参考。在存在矛盾的情况下,将对照包括定义的本说明书。此外,材料、方法和实例仅为说明并不旨在限制。
[0012] 由下面附图和描述来阐明本发明的一个或多个实施方案的细节。根据描述和权利要求,本发明的其它特征、目的和优势将显而易见。
[0013] 发明详述
[0014] 本文件提供了能用于通过测定或检测在呼出气以及源自肠道的气体和在皮肤蒸发期间产生的空气中的组织分解产物来测定休克和多器官衰竭的早期发作的方法。所述方法能用于,例如在普通外科期间或创伤之后,并能促进早期分检治疗。因此,所述方法可用于民间患者和军事患者。此外,所述方法还用于患有肠功能障碍(例如,炎性肠道疾病、孤独症、阿尔兹海默病和其它慢性退行性疾病)的患者。
[0015] 本文提供的方法部分基于下述发现:休克能引起人体消化酶在肠内开始自体消化过程,导致产生小组织分解产物。所述方法包括测定在呼出气或生物液体样本(例如,血浆、尿、唾液、泪液、汗液、腹腔液或脑髓液)中的这些酶(例如,蛋白水解、脂解或淀粉分解)的分解产物。特别地,例如,当所述方法使用呼出气或诸如泪液或汗液的液体时,它们能为非侵入的。
[0016] 如下面实施例中所述,实验动物对休克的不同形式(例如,出血性、内毒素或盲肠结扎诱导的休克)的暴露导致从肠中释放恶臭的有机材料,但前提是动物经过胰腺酶的自体消化。未存活的动物均释放臭的有机材料,而存活者则产生显著更低的水平。质谱分析说明在经历休克的动物血浆中降解了在对照血浆中存在的小分子量有机材料,与休克中的小有机降解产物的产生相一致。
[0017] 可在经历休克的个体的生物样本(例如,空气样本和液体样本)中存在的小有机物质能够包括但不限于:甲硫基丙醛、戊酸、2-糠硫醇、苯乙醛、2,6-二甲基-5-庚烯醛、(E)-2-辛烯醛、2-壬烯醛、香茅醛、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、以及4-乙酰基甲基环己烯、腐胺、尸胺、甲硫醇、吲哚、甲基吲哚和硫化氢中的任一种或多种。下面提供了与这些化合物有关的其它细节。应注意,其它化合物同样可能存在并用于本文所公开的方法。
[0018] 甲硫基丙醛(MW 104.17)具有式C4H8OS,并还称为3-(甲硫基)丙醛或4-硫代戊醛。甲硫基丙醛具有下述结构:
[0019]
[0020] 甲硫基丙醛被认为是在形成甲硫醇期间蛋酸与亚硫酸盐反应的中间体。其具有蔬菜味道,并存在于暴露于阳光的脱脂奶中。此外,甲硫基丙醛已表现为鼠科淋巴细胞凋亡的细胞调节剂(Roch等人(1998)Cytometry 31:10-19)。
[0021] 戊酸(pentanoc acid)(MW 102.1)具有式C5H10O2,并还称为戊酸(valeric acid)或丁烷-1-羧酸。戊酸具有下述结构:
[0022]
[0023] 类似于其它低分子量羧酸,戊酸具有非常令人反感的气味。自然地,其在多年生开花植物缬草属植物(缬草(Valeriana officinalis))中发现,并且其主要用途在于其酯的合成,因为戊酸的挥发性酯趋于具有宜人的气味,并用于香水和化妆品
[0024] 2-糠硫醇(MW 114.17)具有式C5H6OS,并还称为呋喃-2-基甲硫醇等等。2-糠硫醇为加热的肉类中的有效香味剂,并具有下述结构:
[0025]
[0026] 苯乙醛(phenylacetaldehyde)(MW 120.1)具有式C8H8O,并还称为苯乙醛(hyacinthin)或苯基乙醛。苯乙醛具有下述结构:
[0027]
[0028] 在荞麦、巧克力以及其它食物和开花植物中发现苯乙醛。其还导致蛆治疗法的抗菌活性,并能添加至香烟以改善它们的香气。此外,许多昆虫使用苯乙醛进行沟通。纯苯乙醛的香气已被描述为类似蜜的、甜的、玫瑰、绿色和草味。
[0029] 2,6-二甲基-5-庚烯醇(MW 140.2)具有式C9H16O,并还称为甜瓜醛。食物添加剂2,6-二甲基-5-庚烯醛具有下述结构:
[0030]
[0031] (E)-2-辛烯醛(MW 126.20)具有式C8H14O,并还称为(E)-辛-2-烯醛。(E)-2-辛烯醛为具有赖氨酸和组氨酸类似物的脂质过氧化反应产物,并为蚊子引诱剂。该化合物具有下述结构:
[0032]
[0033] 2-壬烯醛(MW 140.2)具有式C9H16O以及下述结构:
[0034]
[0035] 2-壬烯醛为脂质过氧化反应产物,其为陈化的啤酒和荞麦的组分的不饱和醛,并可与能在衰老期间出现的人体气味变化有关。其具有令人反感的油腻的草味。
[0036] 香茅醛(citronellal)(MW 154.25)具有式C10H18O,并还称为香茅醛(rhodinal)或3,7-二甲基辛-6-烯-1-醛。香茅醛具有下述结构:
[0037]
[0038] 此外,香茅醛具有驱虫剂性质,并还具有高抗真菌特性。
[0039] 2,3-二乙基-5-甲基吡嗪(MW 150.2)具有式C9H14N2和下述结构:
[0040]
[0041] 该化合物用于食品工业作为香味成分,并具有源自铃薯的气味以及面包皮或坚果的残留香味。
[0042] 4-乙酰基甲基环己烯(MW 138.1)具有式C9H14O以及下述结构:
[0043]
[0044] 腐胺(MW 88.2)具有式NH2(CH2)4NH2。腐胺还称为1,4-二氨基丁烷或丁二胺,并具有下述结构:
[0045]
[0046] 腐胺与尸胺(下述)相关,并通过在活着和死亡的有机体中的氨基酸的分解而产生。腐胺和尸胺显著导致腐败肉体的难闻气味,并还导致诸如口臭的过程的气味。
[0047] 尸胺(MW 102.2)为有式NH2(CH2)5NH2的有毒、难闻的二胺。尸胺具有下述结构:
[0048]
[0049] 与腐胺相似,尸胺通过在动物组织腐败期间的蛋白水解而产生。尸胺还称为1,5-戊烷二胺和五亚甲基二胺。
[0050] 甲硫醇(MW 48.1)为从沼泽中腐烂的有机物质释放的无色气体,并具有类似腐烂的卷心菜的气味。其具有式CH3SH,并还称为甲基硫醇、硫氢甲烷和硫代甲醇。自然地,在诸如血液和脑部的动物组织中、植物组织中以及一些食物(例如,一些坚果和奶酪)中发现甲硫醇。该化合物通过动物排泄物而被处理,并其为导致口臭和胃肠气气味的主要化学物之一。
[0051] 吲哚(MW 117.2)具有式C8H7N,并具有下述结构:
[0052]
[0053] 吲哚还称为2,3-苯并吡咯、吲哚(ketole)和1-氮茚(1-benzazole),并为芳香剂和许多药物前体的常见组分。
[0054] 甲基吲哚(MW 131.2)具有式C9H9N以及下述结构:
[0055]
[0056] 还称为4-甲基-2,3-苯并吡咯的甲基吲哚为轻度毒性的白色结晶有机化合物,其由哺乳类动物消化道的色氨酸产生,并因此在排泄物中自然出现。尽管在低浓度下其具有花香的气味并将其在许多香水中用作芳香剂和固定剂,但甲基吲哚具有强的排泄物气味。“甲基吲哚”源自希腊语根“粪(skato)”,表示“粪(dung)”。
[0057] 硫化氢(hydrogen sulfide)(或硫化氢(hydrogen sulphide);MW 34.1)具有式H2S。还称为硫化氢(sulfur hydride)、硫化氢(sulfurated hydrogen)和氢硫酸等等,该有毒且易燃的气体部分导致腐烂鸡蛋气味和胃肠气胀。在不存在氧的情况下,能由非无机物质中亚硫酸盐的细菌分解产生硫化氢。
[0058] 本文提供的方法能用于测定哺乳动物(例如,人类、马、狗、猫、大鼠或小鼠)经历自体消化的可能性。该方法能包括对生物样本分析组织分解产物的存在或水平,包括例如,硫化氢、尸胺、腐胺和本文所列的其它化合物。合适的生物样本包括但不限于,呼出气、血浆、尿、唾液、泪液、汗液、腹腔液和脑髓液。能使用本领域标准技术获得生物样本。例如,能使用鼻夹获得呼出气样本。在一些实施方案(例如,当生物样本为呼出气)中,能在获得它们时分析样本。
[0059] 能使用包括色谱和/或质谱在内的方法分析样本的组织分解产物。这些方法包括,例如高灵敏度气相色谱、高压液相色谱、具有质谱的液相色谱、荧光检测、聚合物检测和/或纳米管测定系统。还能使用具有开发用于测定所选小有机化合物的特定传感器技术的装置。这些包括但不限于,z-Nose(Electronic Sensor Technology,Newbury Park,CA;在线为estcal.com),或呼吸测试机(Menssana Research,Fort Lee,NJ;在线为menssanaresearch.com)。
[0060] 该方法还能包括:如果在生物样本(例如,呼出气、通过消化道的空气、在皮肤蒸发期间产生的空气或生物液体)中检测到一种或多种组织分解产物,则将哺乳动物分类为可能经历自体消化,或如果在生物样本中未检测到一种或多种组织分解产物,则将哺乳动物分类为不可能经历自体消化。在一些情况下,所述方法能包括:如果在所述生物样本中存在高于一种或多种组织分解产物的对照水平(例如,源自未经历自体消化的对照哺乳动物的生物样本中的水平,或为源自未经历自体消化的对照哺乳动物群的生物样本中的平均水平)的一种或多种组织分解产物,则将所述哺乳动物分类为可能经历自体消化,或者如果在所述生物样本中不存在高于对照水平的一种或多种组织分解产物,则将所述哺乳动物分类为不可能经历自体消化。在一些实施方案中,在源自哺乳动物的生物样本中,一种或多种组织分解产物的水平能统计学上显著高于对照水平。如本文所用,术语“统计学上显著高于”是指测试水平对比对照水平,p值小于或等于0.05。
[0061] 在一些情况下,例如,当将哺乳动物分类为可能经历自体消化时,能通过给予一种或多种消化酶抑制剂来治疗哺乳动物。能使用任何胰腺蛋白酶抑制剂(例如,futhane、氨甲环酸(cyclokapron)或特雷西洛(trasylol))。能单独地或与静脉注射基质金属蛋白酶抑制剂组合地形式将这些给予肠腔。
[0062] 在一些实施方案中,本文提供的方法能包括测定哺乳动物是否具有休克的其它症状。例如,能检查并监测哺乳动物以测定其是否具有器官障碍、灌注失败、皮肤颜色变化和/或增加的一种或多种血浆细胞因子(例如,肿瘤坏死因子-α、白介素-1(IL-1)、IL-6和IL-8)的水平。
[0063] 此外,本文提供的方法能用于帮助医学或研究专业人员测定哺乳动物是否可能经历自体消化。医学专业人员能为例如医生、护士、医务化验专业人员和药剂师。研究专业人员能为例如,首席研究员、科研技术人员、博士后实习生和研究生。能通过(1)测定或测量生物样本中组织分解产物的水平,以及(2)向该专业人员传达与测定或测量的水平有关的信息来帮助专业人员。
[0064] 在报道了信息之后,医学专业人员能采取可以影响患者护理的一种或多种行为。例如,医学专业人员能记录患者医疗记录的信息。在一些情况下,医学专业人员能记录休克和/或自体消化的诊断或以其它方式转化患者的医疗记录以反应患者的医疗情况。在一些情况下,医学专业人员能检查并评论患者的整体医疗记录,并评估多种治疗策略以用于患者疾病状态的临床介入。
[0065] 医学专业人员能在接受与患者的组织分解产物有关的信息之后,开始或修改用于自体消化和/或休克的治疗。例如,医学专业人员能将消化酶抑制剂给予至具有可检测的或增加的一种或多种组织分解产物的水平的患者。医学专业人员还能向患者或患者的家属传达与自体消化和休克可能性有关的信息。在一些情况下,医学专业人员能向患者和/或患者家属提供与自体消化和休克有关的信息,包括医疗意见和预后。在一些情况下,医学专业人员能提供患者医疗记录的副本以向专家传达组织分解产物的水平。
[0066] 研究专业人员能将与患者的检测的组织分解产物有关的信息应用于高级研究。例如,研究者能将检测的组织分解产物水平的数据与关于治疗自体消化的药物效果的信息进行汇编以确定有效治疗。
[0067] 任何合适的方法能用于向另一人员(例如,专业人员)传达信息。例如,信息能被直接或间接给予专业人员。例如,实验室技术员能将与组织分解产物的存在或水平有关的信息输入基于计算机的记录。在一些情况下,能通过对医学或研究记录进行物理改变来传达信息。例如,医学专业人员能形成永久符号或标记医疗记录以将诊断传达给检查记录的其它医学专业人员。此外,任何类型的传达能用于传达信息。例如,能使用邮件、电子邮件、电话和面对面交流。还能通过形成专业人员可得的电子形式的信息,将信息传达给专业人员。例如,能通过将信息置入计算机数据库来向专业人员传达信息,以便专业人员能访问该信息。此外,能向医院、诊所或作为专业人员的代理商的研究机构传达信息。
[0068] 本文件还提供了诊断传感器系统,其能用于对急性休克患者的床边检测。组织分解产物的检测还可以在广泛的疾病和老化中具有诊断价值,包括检测儿童孤独症中、妊娠期和在患有肠功能障碍(例如,由于炎性肠道疾病、胰腺发炎和癌症、在小肠和大肠中的恶
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