维生素B12缺乏的功能性诊断新突破：基于13C-丙酸呼气试验与代谢组学的多维度评估

本研究针对维生素B12（B12）缺乏诊断特异性不足的临床难题，通过创新性结合13C-丙酸呼气试验与代谢组学技术，首次建立了功能性B12缺乏的血清诊断截断值（144 pmol/L），并发现线粒体功能、氧化应激和胆汁酸代谢等新型生物标志物。研究证实单次3 mg羟钴胺注射可显著改善丙酸氧化代谢（提升14.9%）及调节相关代谢通路，为B12缺乏的精准诊疗提供了动态评估工具和代谢调控靶点。

　　

维生素B₁₂缺乏是全球性健康问题，但传统诊断方法面临重大挑战——血清B₁₂浓度与全反钴胺素（HoloTc）的检测特异性不足，而甲基丙二酸（MMA）和同型半胱氨酸（Hcy）等代谢物又易受肾功能、年龄等因素干扰。更棘手的是，这些静态指标难以反映机体真实的B₁₂功能状态。印度班加罗尔St. John's医学研究中心的研究团队在《Scientific Reports》发表突破性研究，通过¹³C-丙酸呼气试验这种非侵入性功能检测，结合代谢组学技术，不仅重新定义了B₁₂缺乏的诊断标准，更揭示了B₁₂代谢调控的分子网络。

研究采用多组学联用策略：对91名20-40岁男性进行血清B₁₂分层（正常组≥156 pmol/L，缺乏组<156 pmol/L），通过同位素比值质谱（IRMS）分析¹³C-丙酸氧化率，采用超高效液相色谱-轨道阱质谱（UHPLC-Q Exactive）进行非靶向代谢组学检测，并结合靶向分析MMA、Hcy、HoloTc及酰基肉碱谱。缺乏组受试者接受3 mg羟钴胺肌注后，在3天和15天进行动态监测。

功能性缺乏截断值的确立
通过分段回归分析发现，¹³C-丙酸呼气试验（PDR₁₂₀）确定的血清B₁₂功能性截断值为144 pmol/L（95%CI 106.4-182.4），较传统标准降低7.4%。该截断值与线粒体甲基丙二酰-CoA变位酶活性直接相关，当B₁₂低于此值时，丙酸氧化效率显著下降（p=0.02）。

代谢重编程特征
非靶向代谢组学鉴定出1451种代谢物，PLS-DA分析显示缺乏组存在显著代谢紊乱：

• 线粒体功能障碍：丙酰肉碱（C3）及其与乙酰肉碱比值（C3/C2）升高，反映三羧酸循环受阻
• 胆汁酸失衡：胆酸和脱氧胆酸降低，牛磺鹅去氧胆酸（T/C比值）与B₁₂浓度正相关（rho=0.37）
• 氧化应激加剧：3-羟基丁酸等抗氧化代谢物减少

干预后的动态响应
单次羟钴胺注射后3天即观察到：

• PDR₁₂₀提升14.9%（p<0.001），验证了功能检测的敏感性
• C3/C2比值下降30.2%（p<0.05），提示丙酸代谢通路恢复
• 牛磺鹅去氧胆酸等胆汁酸代谢物显著增加，可能与B₁₂依赖的牛磺酸合成有关

诊断模型的优化
联合指标cB12（组合B₁₂指数）与呼气试验的曲线下面积（AUC）达0.643，较单一指标诊断效能提升42%。值得注意的是，C3/C2比值与HoloTc呈强负相关（rho=-0.71），可作为功能替代指标。

这项研究开创性地将功能性呼气试验与代谢组学结合，不仅提供了更精准的B₁₂缺乏诊断工具（144 pmol/L的新截断值），还揭示了B₁₂缺乏影响线粒体能量代谢、胆汁酸循环和氧化应激的分子机制。特别是发现丙酰肉碱比值（C3/C2）的动态变化可作为治疗响应标志物，为临床监测提供了新思路。研究采用的¹³C-丙酸呼气试验具有无创、成本低的优势，在基层医疗中具备推广潜力，而鉴定的代谢特征谱为开发新型B₁₂功能评估试剂盒奠定了理论基础。