综述：脓毒症与急性肾损伤在婴幼儿和儿童中的代谢组学：预防、诊断和管理中的当前挑战

《Infectious Diseases and Therapy》：Metabolomics of Sepsis and Acute Kidney Injury in Infants and Children: Current Challenges in Prevention, Diagnosis, and Management

本综述系统探讨了代谢组学在婴幼儿脓毒症（Sepsis）及其相关急性肾损伤（SA-AKI）研究中的应用前景。文章指出，代谢组学通过分析小分子代谢物（如乳酸、2-羟基丁酸盐等）的动态变化，有望解决传统诊断方法（如血培养）的延迟问题，并为个体化治疗（如药物代谢监测，Pharmacometabolomics）提供新策略，最终改善这一高危人群的临床预后。

　　

脓毒症与急性肾损伤：婴幼儿健康的重大威胁

脓毒症和急性肾损伤（AKI）是导致新生儿、婴儿和儿童发病和死亡的重要因素。据世界卫生组织确认，婴幼儿脓毒症是一个关键的全球性问题，其在低收入和中等收入国家的死亡率尤为显著。一项回顾性分析显示，在2009年至2018年间，每100,000例活产婴儿中约有3000例新生儿脓毒症病例。更令人担忧的是，脓毒症相关急性肾损伤（SA-AKI）的患儿死亡或致残的风险是未发生AKI患儿的两倍。目前，临床在脓毒症的早期诊断和持续管理方面缺乏最佳工具，这促使研究者探索新的生物标志物，而代谢组学作为一个全面评估和分析人体样本中代谢物的领域，正展现出巨大潜力。

代谢组学：洞察生命微小分子的窗口

代谢组学是一门系统性测量和分析代谢组的科学领域。代谢组被定义为生物体内参与代谢过程的小分子集合（如糖类、核苷酸、氨基酸等）。在脓毒症的背景下，代谢组学使临床医生能够分析患者的代谢谱，检测由脓毒症引起的代谢变化，从而识别关键生物标志物，加速诊断进程。最常用于肾脏代谢研究的代谢组学技术是核磁共振（NMR）光谱法和质谱（MS）法。核磁共振通过测定特定原子核的磁性来确定代谢物的结构和数量，灵敏度有限但样品制备简单；而质谱法则更为灵敏，通常需要色谱分离来降低样品复杂性，再进行靶向或非靶向的代謝物分析。

代谢组学在脓毒症诊断与管理中的应用

脓毒症会引发器官功能障碍，其进展伴随着代谢系统的严重紊乱，机体生理性地改变以应对脓毒症导致的氧化应激和高能量需求。主要表现为氨基酸代谢、磷酸戊糖途径、三羧酸（TCA）循环等生化过程及相关代谢物的异常变化。

在新生儿脓毒症方面，代谢组学的诊断和预后性能已在多项临床研究中得到证实。例如，一项针对32名住院新生儿的回顾性研究发现，与未感染者相比，晚发型脓毒症（LOS）患儿的牛磺酸和亚牛磺酸浓度升高，这可能与牛磺酸的细胞保护作用有关。相反，脓毒症新生儿的核黄素（维生素B₂）和烟酰胺（维生素B₃）水平则低于非脓毒症患儿。另一项在加拿大进行的研究发现，早发型脓毒症（EOS）新生儿体内的犬尿素水平更高，这反映了色氨酸代谢的犬尿素通路在脓毒症应激反应中被激活。

在儿科脓毒症中，代谢谱分析显示患儿与健康个体之间的代谢物浓度存在显著差异。例如，脓毒症患儿血糖水平升高，这是由于脓毒症触发的炎症反应以及能量代谢途径的改变所致。乳酸和2-羟基丁酸盐水平的升高也是儿科脓毒症的常见特征。乳酸升高是由于组织灌注不足和能量需求促使葡萄糖分解所致，而2-羟基丁酸盐的升高则与脓毒症进展中脂肪分解产生酮体有关。

脓毒症相关急性肾损伤（SA-AKI）的代谢视角

SA-AKI是指脓毒症发作后7天内发生的急性肾损伤，是脓毒症的一个严重并发症。目前其临床诊断仍基于血清肌酐升高和/或尿量减少，但这两种指标均不理想。肾脏在调节多种代谢物的生理水平方面起着关键作用，因此，测量肾脏排泄的代谢物并监测其随时间变化的趋势，可以为了解肾脏功能状态提供更好的临床视角。

与脓毒症和AKI均相关的代谢物包括乳酸、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL）、犬尿素、喹啉酸、胱抑素C、牛磺酸、肉碱和酰基肉碱、柠檬酸盐和琥珀酸盐、糖胺聚糖、异前列腺素、精氨酸、尿素和肌酐等。其中，乳酸水平与疾病严重程度和死亡率增加相关，并且可以在临床体征变得明显之前早期升高，其动态监测有助于评估脓毒症进展和治疗效果。

药物代谢组学：迈向个体化治疗的新途径

药物代谢组学将代谢组学与药理学相结合，利用代谢谱评估药物反应（包括疗效和毒性）。通过描绘代谢通路的紊乱，研究人员可以发现导致脓毒症和SA-AKI进展的特定酶或信号分子，从而为开发靶向疗法提供信息。个体的代谢谱信息可以帮助临床医生更好地理解患者特异性治疗，并识别潜在的治疗靶点。例如，乳酸和酰基肉碱的药物代谢组学谱可以提供个体药物反应性的实时数据，从而优化药物选择、剂量和时机。

当前挑战与未来展望

尽管代谢组学在婴幼儿脓毒症和SA-AKI的诊断和管理中展现出巨大潜力，但目前仍面临一些挑战。缺乏标准化以及在不同研究中使用不同的代谢组学分析方法（如质谱与核磁共振）导致了不一致的研究结果，使得结果的解释和比较变得困难。此外，小样本量使得难以就临床相关的代谢谱得出明确结论。未来的研究应侧重于代谢物的定量分析，以阐明和验证在脓毒症和SA-AKI期间代谢物发生临床相关变化的程度。尽管如此，代谢组学这一强大工具的潜在作用清晰而充满希望：它能改进脓毒症和SA-AKI的早期准确诊断；提供疾病严重程度和进展的实时评估；通过监测对药物疗法的反应支持精准医疗，实现个体化治疗；并为治疗发现提供见解。

结论

代谢组学在诊断和管理新生儿和儿科脓毒症及其相关SA-AKI方面显示出巨大的未来临床应用前景。尽管当前关于代谢组学标志物在临床环境中识别和管理脓毒症及SA-AKI作用的文献有限，但随着该领域的发展，对新生物标志物的研究以及对脓毒症和SA-AKI期间代谢谱变化程度的深入理解，有望改善早期诊断，指导个体化治疗，并揭示新的治疗发展方向。通过整合由多个相关代谢物组成的代谢组学面板进入临床实践，极有可能在转变脓毒症和SA-AKI的早期检测和有效管理方面发挥关键作用。