顶刊Diabetes Care: 大队列代谢组揭示菌群代谢物可预测2型糖尿病

来源: 上海中科新生命生物科技有限公司   2020-7-23   访问量:3009评论(0)

2型糖尿病是由环境和生活方式因素相互作用的遗传风险变异引起,是全球性健康问题。其病理生理学和早期生物标志物识别对预防和治疗至关重要。

2020年4月,东芬兰大学临床医学研究所Markku Laakso研究团队在《Diabetes Care》(IF=16.019)发表了题为:"Microbiota-Related Metabolites and the Risk of Type 2 Diabetes"的研究文章,对5,169名男性代谢综合症(METSIM)参与者进行研究,并长达7.4年随访,利用代谢组学技术调查基于微生物群的代谢物作为2型糖尿病危险因素的作用。

研究材料:人空腹血浆样本

技术方法:非靶代谢组学

实验路线图:

研究结果:

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样本入组

METSIM研究包括10,197名芬兰男子(年龄45-73岁),使用相同的方案及相似的临床和实验室测量值对METSIM队列进行了横断面和随访研究。共有5,169名基线无糖尿病的男性(年龄57±7岁,BMI 26.5±3.5 kg/m2)有代谢组学数据,其中4,851名男性参加了随访研究(平均随访时间7.4±2.9年),随访期间, 522名参与者发生了2型糖尿病。

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高分辨非靶代谢组学检测

高分辨非靶代谢组学的测定分三批进行:第一批999个样品,鉴定出717种代谢产物;第二批1,231个样品,鉴定出778种代谢物;第三批3,000个样品,鉴定出843种代谢物。统计分析中删除了所有具有>50%缺失值的代谢物,获得共857种独特的代谢产物,其中与肠道菌群有关的代谢产物有86种。

分辨非靶向代谢组是目前主流的代谢组广谱检测技术,其将色谱预分离技术与高分辨质谱检测相结合,以获取样本中尽可能广泛的、精确的代谢物信息

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微生物组代谢物与2型糖尿病的关系

作者分析了86种基于微生物组的代谢物(Microbiome panel; Metabolon Inc.)与2型糖尿病的关系,这些代谢物包括:已建立的微生物组代谢物、新型微生物衍生的代谢物、宿主代谢物和异种生物/饮食代谢物。

微生物组代谢物与2型糖尿病风险的关系

其中,肌酸、1-棕榈油酰甘油(16:1)、尿酸盐、2-羟基丁酸酯/ 2-羟基异丁酸酯、黄嘌呤、黄嘌呤酸酯、犬尿酸酯、3-(4-羟基苯基)乳酸、1-油酰甘油(18:1)、1-肉豆蔻酰甘油(14 :0)、二甲基甘氨酸和2-羟基马尿酸盐(水杨酸盐)与2型糖尿病的风险增加显着相关。这些代谢产物与胰岛素分泌减少或胰岛素敏感性降低或两者都有关系。在与2型糖尿病风险降低相关的代谢物中,1-亚油酰甘油磷酸胆碱(GPC)(18:2)显着降低了2型糖尿病风险。

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构建诊断模型

ROC曲线分析表明,与已知的2型糖尿病危险因素(年龄、BMI、吸烟和体育锻炼)的模型(下图蓝色线,AUC=0.686)相比,预测2型糖尿病的三种最佳代谢物(肌酸、1-棕榈油酰甘油(16:1)和尿酸盐)有一定改善(下图红色线,AUC=0.723)。

METSIM研究预测2型糖尿病的ROC曲线面积

小编小结:

越来越多的研究表明,微生物群与宿主环境之间的体内平衡失衡或紊乱可能在许多疾病的发病机理中发挥重要作用,微生物组可能产生对宿主致病或有益的代谢物。高通量技术的最新进展促进了使用代谢组学方法的大规模生物标志物研究,使得研究肠道菌群中所有已知代谢物与2型糖尿病风险的关联成为可能。本文基于人口的大型METSIM研究提供了进一步的证据,表明微生物群代谢物会增加2型糖尿病发生风险。

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