文献分享丨JPR血清还是血浆？
血样的采集具有低侵袭性，且含有丰富的生物信息等优点，是代谢组学临床研究的首选生物体液。然而，采血管的选择对血浆和血清代谢物的准确定量有不可否认的影响。来自意大利佛罗伦萨大学的Claudio Luchina团队进行了相应的比较，结果于2022年3月份发表在Journal of Proteome Research杂志上，文章标题为“Serum or Plasma (and Which Plasma), That Is the Question”。
简介
血液常处理为血浆和血清的形式，且是一般临床研究的首选生物流体，特别是在代谢组学和脂质组学方面。血液采集时侵入性低，生物信息丰富。血液衍生物包含不同组织对各种生理刺激、条件或应激源所分泌的代谢物和脂蛋白。因此，血清和血浆对健康或疾病条件、遗传变异、环境因素、生活方式、营养习惯和药物都很敏感，它们可以在系统水平上提供重要的信息。由于所有的这些原因，血液衍生物经常被收集，以供未来的科学研究使用。然而，由于分析前阶段对人的代谢组/脂蛋白质谱的稳定性和组成有较大影响，只有合理采集和储存的血清或血浆样本才能代表真实且重要的健康资源。
研究结果
作者使用3种不同的采血管（EDTA血浆、柠檬酸盐血浆和血清管）收集了来自4名健康女性和2名健康男性，共23份血样（如图1），并将所有的血样使用配备有控温功能的自动进样器（SampleJet）的600MHz核磁共振谱仪在310K的温度下进行检测，共测出24种小分子代谢物、2种糖蛋白和112种脂蛋白。
一般来说，血清样品中的氨基酸水平往往高于另两种血浆样品。造成这样的结果可能是由于：1）这两种抗凝剂对血浆蛋白水解活性都有部分抑制作用；2）在采集血清样本的凝血步骤中，一些代谢物可能被活化的血小板释放，从而增加了它们的含量。
在血清中，观察到较两种血浆样本更高的乳酸水平以及降低的丙酮酸水平。这种现象已初步归因于在血清与血细胞分离之前即凝血时间内的持续糖酵解。丙酮、乙酸和甲酸也显示在血清样品中减少，这与之前的研究结果一致。有研究报道，乙酸和甲酸作为污染物存在于 EDTA 等离子管中。关于丙酮，研究人员提出这是由于在血液等分阶段引入的污染。然而，本文作者怀疑丙酮、乙酸和甲酸可能是从塑料中释放出来或存在于柠檬酸盐血浆采集管的抗凝溶液中。
此外，作者还观察到与血清相比，柠檬酸盐血浆中的肌酐水平降低。与柠檬酸盐血浆相比，EDTA 血浆样品显示出更高水平的三甲胺-N-氧化物和肌氨酸。此外，二甲基砜在所分析的所有三个采血管中显示出显著差异。柠檬酸盐血浆、EDTA 血浆和血清的相关分析中指出了几个统计学显著差异的代谢物。琥珀酸、乙酰乙酸和 3-羟基丁酸在两种血浆样品中都高度相关，而这些关系在血清样品中部分丢失。亮氨酸与柠檬酸盐血浆中的 3-羟基丁酸盐显著抗相关，而 EDTA 血浆和血清中不存在相关性。谷氨酰胺、甘氨酸和组氨酸在血清中呈强正相关；然而，它们在两个血浆样本中都部分丢失了。
作者还检查了糖蛋白区域的积分，与 EDTA 血浆和血清样品相比，柠檬酸盐血浆样品中的 GlycA 和 GlycB 均显示显著降低。此外，与血清样品相比，EDTA 血浆中的 GlycA 也呈现出统计学上显著的降低。 GlycA 和 GlycB 是与炎症密切相关的生物标志物，可预测心血管事件；因此，当需要测量这些糖蛋白时，应该考虑上述现象造成的影响。
2 不同采血管对脂蛋白谱的影响
从单变量分析中可以看出，与 EDTA 血浆和血清样品相比，柠檬酸盐血浆样品的脂蛋白水平通常降低（图 3）。与血清样本相比，柠檬酸盐血浆中 112 个脂蛋白相关参数中的 46 个显著降低，5 个参数显著增加（甘油三酯 LDL-3、VLDL-5胆固醇、VLDL-5游离胆固醇、VLDL-5磷脂、VLDL-5甘油三酯）。在这 51 项脂蛋白相关参数中，有 42 项在柠檬酸盐和 EDTA 血浆之间的比较中也显示出显著变化；此外，与柠檬酸盐血浆样品相比，EDTA 样品中的其他六个组分（LDL-4、LDL-4胆固醇、LDL-5胆固醇、LDL-4游离胆固醇、LDL5磷脂、LDL-4 Apo-B）显著升高。相反，与血清样本相比，EDTA 血浆样本仅降低了 5 个脂蛋白相关参数（LDL-2游离胆固醇、HDL-1胆固醇、HDL-1游离胆固醇、HDL-1磷脂、HDL-1 Apo-A1）。
3 通过统计方法减少血清与血浆的差异
在代谢组学和脂蛋白谱研究中必须对不同的血液基质进行统计分析时，因不同采血管造成的影响变得至关重要。作者通过分析残差矩阵，通过指示收集管的分类变量（分类“柠檬酸盐血浆”编码为值1，“EDTA血浆”编码为值2，“血清”编码为值3）与代谢物或脂蛋白浓度的连续变量之间的回归来解决。此方法可以有效地减少不同收集管对代谢产物和脂蛋白谱的 PCA 空间分离(图 4A和B) : 在原始的 PCAs 中，三组代谢产物和脂蛋白的Calinski-Harabasz 指数（CH越大代表着聚类越紧密，类与类之间越分散）分别为16.1和1.4，在残差计算的 PCAs 中，CH 值分别下降到4.9 × 10-32和1.5 × 10-31。通过血样个体来源的PCA可以观察到每个受试者聚集在她/他的 PCA 子空间中（图 4C，D）。因此，作者假设，尽管此方法引起了原始数据的强烈变化，但它们的生物学和生理特性是保守的。
全文总结
采血基质的选择对于从代谢组学和脂蛋白组学数据中获得有意义的生物学推断至关重要。本文的数据强调了使用不同的采血管时发生的变化和生化反应是不同的。血浆和血清样本不仅在抗凝剂的核磁共振峰上有所不同，而且大多数代谢物在不同基质中的相关关系也不同。脂蛋白谱中也存在一些差异。因此，在规划前瞻性研究时，应避免使用不同的采集管，即使是在相同的血液基质中，当使用不同的采集管从不同中心采集样本时，应在多中心或回顾性研究中仔细考虑。
以上文章转自iMtabolome公众号，作者王琪。
