심근허혈은 심혈관 질환으로 인한 이환과 사망의 주요 원인이지만, 조기 및 비침습적 진단은 여전히 어려운 과제로 남아 있다. 심전도, 관상동맥조영술, 심근관류영상과 같은 기존 진단 방법들은 조기 단계의 허혈을 검출하는 데 한계가 있다. 본 연구는 액체크로마토그래피-사중극자 비행시간 질량분석기(liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry, LC-QTOF/MS) 기반 대사체학을 이용하여 조기 심근허혈과 연관된 혈장 대사산물 바이오마커를 규명하고자 하였다. 경북대학교병원에 입원하여 심근허혈이 의심된 89명의 환자를 선별하였다. 제외 기준을 적용한 후 43명의 환자를 등록하였고, 대조군(n = 24, 조영술상 협착 없음)과 환자군(n = 19, 혈관 직경 ≥2.5 mm에서 70% 초과 협착)으로 2그룹으로 나누었다. 모든 대상자에게 Bruce 프로토콜 기반의 운동부하 검사(exercise stress test)를 시행하였다. 혈장 시료는 운동 전과 운동 후 10분에 채취하였다. 비표적(un targeted) LC-QTOF/MS 프로파일링을 수행하였고, 변별 대사산물을 확인하기 위해 다변량 분석(주성분분석(principal component analysis) 및 직교 부분최소제곱 판별분석(orthogonal partial least squares-discriminant analysis))을 사용하였다. 진단 성능 평가는 수신자 조작 특성(receiver operating characteristic, ROC) 분석을 통해 평가하였다. 다변량 모델링 결과 두 군 간에 뚜렷한 대사 차이가 확인되었다. 두 군 모두에서 13개 대사산물이 유의하게 변화했으며, 운동 후 허혈군에서만 9개 대사산물이 변화하였다. 특히 여러 인지질(phosphatidylcholine, PC) 종—PC(O-18:5/2:0), PC(O-16:0/22:4), PC(O-18:4/18:2), PC(20:4/20:4)—과 13Z-docosenamide가 두 군 간에 유의한 차이를 보였다. ROC 분석에서는 3개의 핵심 대사산물(13Z-docosenamide, PC(16:0/22:5), PC(18:1/20:4))이 우수한 변별 성능을 보였는데(곡선하면적(area under the curve, AUC) = 0.941; 95% 신뢰구간: 0.865-1.000; 민감도 92%; 특이도 93%) 경로 분석 결과 운동 유발 허혈은 인지질, 스핑고지질 및 지방산 대사 변화와 연관되어 저산소증 매개 에너지 전환 및 산화 스트레스를 반영함을 시사하였다. LC-MS 기반 대사체학 프로파일링은 조기 심근허혈과 관련된 독특한 지질 대사 시그니처를 확인하였다. 13Z-docosenamide, PC(16:0/22:5), PC(18:1/20:4)는 강한 진단 잠재력을 보였으며, 심근허혈의 비침습적 검출을 위한 조기 바이오마커로 활용될 수 있을 것이다. 이들 결과의 임상적 적용 가능성을 확인하기 위해 독립 코호트에서의 추가 검증이 필요할 수 있다.

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