老年糖尿病性周围神经病变和肌少症患者的代谢组学与肠道微生物群

《Diabetes, Metabolic Syndrome and Obesity》：Metabolomics and Gut Microbiota in Elderly Patients with Diabetic Peripheral Neuropathy and Sarcopenia

　　糖尿病周围神经病变伴肌少症（DPNS）的代谢组学与肠道菌群特征及关联分析。纳入151例DPN患者，通过UHPLC-MS代谢组学及16S rRNA测序，发现DPNS组376个差异代谢物（如PhIP、Sphingosine升高，GPC、taurine、succinate降低），肠道菌群多样性显著下降，优势菌属为梭菌属、链球菌属，而拟杆菌属、费氏菌减少。KEGG富集分析显示与mTOR通路、胆汁分泌等密切相关。本研究为DPNS的早期诊断及靶向治疗提供了新依据。

　　糖尿病周围神经病变（DPN）与肌少症（Sarcopenia）之间的关系日益受到关注，尤其是在老年糖尿病患者中。研究表明，这两种疾病往往共存，并可能相互影响，导致更严重的健康后果。然而，关于它们之间早期生物代谢物及其病理机制的了解仍然有限。本研究通过整合代谢组学和16S rRNA测序技术，系统地探讨了糖尿病周围神经病变合并肌少症（DPNS）的潜在机制，旨在识别新的生物标志物和治疗靶点，为未来临床干预提供理论依据。

DPN是糖尿病最常见的慢性并发症之一，其发生率高达50%。而肌少症则是一种与年龄增长相关的肌肉质量和功能下降现象，影响着全球大量老年人的健康。值得注意的是，本研究发现DPNS的患病率高达30.1%，显著高于以往报道的糖尿病患者中肌少症的发病率（14.8%）。这一高患病率表明，DPN与肌少症的共存不仅对患者生活质量造成严重影响，还可能增加跌倒、骨折、全因死亡率和心血管事件的风险。因此，探索DPNS的病理机制对于制定有效的治疗策略具有重要意义。

为了深入理解DPNS的生物学基础，研究团队从山东大学齐鲁医院老年医学科招募了151名患者，其中35名患有DPNS，其余116名为单纯DPN患者。所有研究对象均排除了可能干扰神经病变或肌少症诊断的其他因素，如神经毒性药物的使用、维生素B12缺乏、肾功能不全、脑梗死、颈椎或腰椎疾病、HIV感染、血管炎和遗传性神经病变等。此外，还排除了近三个月内使用抗生素或益生菌的患者，以确保结果的准确性。

研究采用了多维度的数据收集系统，包括对患者的基线特征、代谢状态以及肌肉功能的评估。具体而言，通过生物电阻抗分析（BIA）技术，测量了患者的体脂、肌肉组织、身体脂肪百分比（PBF）、四肢肌肉质量（ASM）、基础代谢率、内脏脂肪面积（VFA）和骨矿物质含量。同时，还进行了6米步行速度测试和握力测量，以评估肌肉功能。这些评估方法为研究提供了全面的临床和生理数据支持。

在代谢组学分析方面，研究团队采用了非靶向代谢组学方法，使用超高效液相色谱-质谱联用技术（UHPLC-MS）对血清样本进行检测。结果显示，共有376种差异代谢物被识别出来，其中某些代谢物如甘油磷酰胆碱（GPC）、牛磺酸和琥珀酸的水平在DPNS组中显著下降，而2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并吡啶（PhIP）和鞘氨醇的水平则显著上升。这些代谢物的变化可能反映了DPNS患者体内代谢紊乱的特征，也为进一步研究提供了方向。

为了验证这些代谢物的临床意义，研究团队还进行了受试者工作特征（ROC）分析，评估了这些差异代谢物在区分DPNS与DPN患者中的预测能力。结果显示，Ammelide、Notoginsenoside R2、Corchorosol A和Iso-rhamnetin 3-galactoside等代谢物的水平在DPNS组中显著升高，而Ergothioneine和Stigmasterol的水平则显著下降。这些代谢物的AUC值均大于0.8，表明它们具有较高的诊断价值，可能成为DPNS的早期生物标志物。

在肠道菌群分析方面，研究采用了16S rRNA测序技术，评估了DPNS和DPN患者的肠道微生物组成。结果表明，DPNS组的肠道菌群多样性显著降低，有益菌如粪肠球菌（Faecalibacterium）和拟杆菌（Bacteroides）的丰度下降，而致病菌如链球菌（Streptococcus）的丰度上升。这种肠道菌群的失衡可能与炎症反应、代谢紊乱以及神经肌肉功能障碍密切相关。进一步的Kegg富集分析揭示了多个与DPNS相关的代谢通路，包括哺乳动物坏死性凋亡靶点、鞘脂类代谢、mTOR信号通路、ATP结合盒（ABC）转运蛋白以及胆汁分泌等。这些通路的变化可能为DPNS的发病机制提供了新的视角。

为了揭示肠道菌群与代谢物之间的相互作用，研究团队进行了相关性分析，发现29种肠道菌群在DPNS患者中与循环代谢物存在显著关联。例如，粪肠球菌的丰度增加与Tomatidine、血红素卟啉等代谢物的水平呈正相关，而与4-苯基-7-羟基-3-苯基香豆素的水平呈负相关。这些关联提示，肠道菌群与代谢物之间可能存在复杂的相互作用网络，共同影响DPNS的病理发展。此外，研究还发现，某些代谢物如牛磺酸和甘油磷酰胆碱的水平变化可能与肠道菌群的改变密切相关，进一步支持了“肠道-肌肉轴”在DPNS中的作用。

值得注意的是，研究还揭示了某些代谢物与肠道菌群之间的动态关系。例如，牛磺酸的减少可能与肌肉蛋白降解的增加有关，而甘油磷酰胆碱的降低可能反映了肌肉细胞内环境的紊乱。这些代谢物的变化不仅可能作为DPNS的生物标志物，还可能通过调节肠道菌群的组成和功能，间接影响肌肉健康和神经功能。因此，针对这些代谢物和菌群的干预措施可能为DPNS的治疗提供新的思路。

尽管本研究取得了一定成果，但仍存在一些局限性。首先，由于时间限制，样本量相对较小，未来研究需要扩大队列以提高结果的可靠性。其次，由于本研究为横断面设计，无法明确代谢物变化与肠道菌群失衡之间的因果关系，也不能完全揭示其对DPNS的分子机制。因此，后续研究应结合动物实验和纵向队列研究，以进一步验证这些发现，并探索潜在的治疗策略。

综上所述，本研究通过整合代谢组学和肠道菌群分析，系统地揭示了DPNS患者体内代谢紊乱和肠道菌群失衡的特征。这些发现不仅有助于理解DPNS的发病机制，还为开发早期诊断标志物和个性化治疗方案提供了重要依据。未来的研究应进一步探索这些代谢物和菌群之间的相互作用，以及它们在调节肌肉和神经功能中的具体作用，以期为糖尿病患者的健康管理提供更全面的支持。