孕龄与妊娠期糖尿病预测模型：尿液代谢组学的早期与晚期妊娠精准诊断研究

　　本刊推荐：针对妊娠期糖尿病(GDM)传统口服葡萄糖耐量试验(OGTT)存在操作繁琐、创伤性大等问题，研究人员开展尿液代谢组学研究，通过非靶向代谢组学技术分析≥24周孕期的尿液样本，发现8种与GDM独立相关的代谢物标志物（涉及线粒体功能障碍和炎症/氧化应激通路），构建的分类树模型预测准确率达89.1%。该研究为GDM的无创早期诊断提供了新策略，对改善母婴长期代谢健康具有重要意义。

　　

妊娠期糖尿病(Gestational Diabetes Mellitus, GDM)是妊娠期间最常见的代谢并发症之一，不仅影响孕期母婴健康，更会显著增加母亲和子代远期罹患2型糖尿病(T2D)和心血管疾病的风险。传统GDM诊断依赖于口服葡萄糖耐量试验(Oral Glucose Tolerance Test, GTT)，需孕妇空腹、多次采血、耗时较长，且存在操作标准化程度低、患者耐受性差等问题。近年来，代谢组学技术的快速发展为疾病早期预测提供了新思路。已有研究表明，妊娠早期尿液代谢物谱可高精度预测GDM（准确率达96%），但随着孕周增长，胰岛素敏感性下降及代谢适应变化，晚期妊娠的代谢标志物可能有所不同。

为此，Aisling Murphy等人在《Metabolomics》发表了题为“Gestational age and models for predicting gestational diabetes mellitus”的研究论文，旨在探索晚期妊娠尿液代谢物在GDM预测中的价值，并比较其与早期妊娠模型的差异。

本研究采用观察性巢式病例对照设计，样本来源于GAPPS生物样本库，包括46例GDM患者和46例匹配对照（匹配变量包括年龄、孕前BMI和采样孕周）。随机尿液样本采集于孕24周后，通过非靶向代谢组学平台（UPLC-MS/MS结合气相色谱）完成代谢物鉴定。采用多变量共识标准（随机森林、梯度提升模型和基尼不纯度）筛选标志物，并构建分类树预测模型。

研究首先确认GDM组和对照组在年龄、BMI和采样孕周上无显著差异（P > 0.05）。通过单变量分析发现，626种内源性代谢物中预测力最高的为3-羟基丁酸、3-甲基己酰肉碱和蔗糖嘧啶，但个体预测准确率仅66–70%。多变量共识标准最终筛选出8种GDM相关代谢物，包括5种线粒体功能紊乱标志物和3种炎症/氧化应激标志物。进一步通过分类树分析从中选出4种代谢物（3-羟基丁酸、3-羟基丁酰肉碱、蔗糖嘧啶和乙酰胆碱）建立预测模型，该模型曲线下面积（ROC_AUC）为0.923，预测准确率达89.1%。同时，作者应用早期妊娠尿液建立的模型（含7种代谢物）对同一晚期样本进行预测，准确率仍达85.9%，表明GDM相关代谢表型在妊娠早晚期均具有较强的识别能力。

在结果讨论部分，作者从生理机制角度阐释了这些代谢物的意义。中期妊娠后胰岛素敏感性下降，脂肪酸氧化逐渐成为主要能量来源。GDM患者中，肉碱及酰基肉碱代谢异常（如3-甲基己酰肉碱升高）反映线粒体功能受损，会进一步抑制胰岛素分泌和敏感性。氨基酸代谢物蔗糖嘧啶（saccharopine）上升与肝、肾中赖氨酸代谢增强有关，既往研究也显示其与T2D风险相关。此外，乙酰胆碱和同型肌肽（homocarnosine）作为炎症和氧化应激的标志，其水平变化与GDM患者微炎症状态密切关联。而5-脱水葡萄糖醇（5-anhydroglucitol）作为短期高血糖标志物，其尿中排泄增加间接反映血糖控制不佳。

本研究结论指出，晚期妊娠尿液代谢标志物不仅可高精度预测GDM，其功能特征也与GDM核心病理机制——胰岛素抵抗和β细胞功能失调高度吻合。早期和晚期模型均保持较高预测力，提示尿液代谢表型在全孕期均具备诊断潜力。这一无创、易操作的方法有望替代传统GTT，改善GDM筛查和早期干预的效率。

最后，作者也提出本研究的局限性，包括样本量较小、GDM诊断标准不完全一致以及缺乏外部验证队列，建议开展更大规模、前瞻性的验证研究。未来工作可进一步探索代谢紊乱与炎症反应的时序关系，寻找孕前甚至孕早期的预测标志物，为GDM的一级预防提供新线索。