综述：新生儿败血症代谢组学：现有证据的批判性评价

《Computational and Structural Biotechnology Journal》：Metabolomics in Neonatal Sepsis: A Critical Appraisal of Current Evidence

本综述系统评价了代谢组学在新生儿败血症（NS）诊断中的潜力，总结了11项研究中代谢物变化，指出氨基酸、能量底物和脂质衍生物等关键代谢通路紊乱，并讨论了当前研究在方法学异质性、样本量小等方面的局限性，强调了标准化研究和多中心验证对未来临床转化的重要性。

　　

代谢组学在新生儿败血症中的应用：当前证据的批判性评价

摘要

新生儿败血症（Neonatal Sepsis）仍是全球范围内导致新生儿发病和死亡的主要原因，然而其及时、准确的诊断始终是一项重大的临床挑战。当前的诊断方法，包括血培养和炎症标志物，因检测周期长和特异性不足而受限，常导致过度治疗或错失干预时机。近年来，代谢组学（Metabolomics）已成为发现新型生物标志物的有前景的方法，这些标志物能反映新生儿败血症特征性的全身性代谢紊乱。本系统性综述总结了与新生儿败血症相关的代谢物及代谢物类别变化的现有证据，重点关注其作为生物标志物的潜力。共回顾了11项符合条件的研究，涵盖了多种分析技术和生物体液（包括血清、尿液和粪便）。尽管观察到了广泛的代谢物改变，但研究特别关注了氨基酸代谢、能量底物和脂质衍生物。研究结果强调了基于代谢组学的生物标志物发现在该领域的潜力与当前局限。本综述指出了文献中的重要空白，包括研究设计多样、样本量小和报告不一致，凸显了进行严谨、标准化研究的必要性。文中深入探讨了代谢组学在新生儿败血症中的重要性和临床潜力。

1. 引言

新生儿败血症是现代新生儿学面临的最严峻挑战之一，是全球新生儿重症监护室发病和死亡的重要原因。尽管支持治疗有所进步，但由于新生儿败血症的早期体征往往细微且非特异，其诊断仍然困难。有效治疗的时间窗很窄：诊断延迟可能导致多器官功能衰竭和不良结局，而不必要的抗生素使用则会增加抗菌素耐药性和不良反应的风险。因此，亟需快速、准确的诊断方法，以区分真正的败血症和其他具有相似症状的新生儿疾病。

传统诊断方法，包括血培养、C反应蛋白（C-reactive Protein, CRP）和降钙素原（Procalcitonin, PCT），存在显著局限性。被视为金标准的血培养，受限于结果延迟和高假阴性率，主要原因是新生儿采血量往往较少。CRP和PCT等生物标志物缺乏可靠区分败血症与其他炎症状态所需的特异性，尽管PCT表现出更好的性能。这种诊断的不确定性常常导致在未确认感染的情况下使用广谱抗生素。因此，新生儿科医生经常开始经验性治疗，这可能造成不必要的药物暴露和耐药性发展。

在过去十年中，代谢组学作为一个突破性领域出现，提供了与疾病过程相关的代谢变化的无偏倚且详细的快照。与基因组学或蛋白质组学不同，代谢组学直接功能性地指示宿主如何应对感染，揭示了跨多种代谢途径的改变。在新生儿败血症中，这种方法不仅有望识别可靠的生物标志物，还有助于理解疾病的潜在机制。先前的研究已观察到新生儿败血症期间氨基酸、碳水化合物和脂质代谢的紊乱，特定代谢物显示出作为早期诊断或预后标志物的潜力。然而，尽管有此潜力，该领域仍面临诸如方法学差异、样本量小和验证不一致等挑战，阻碍了其广泛的临床应用。重要的是，不同研究在生物体液选择、分析技术和败血症定义方面的变异性导致了相互矛盾的发现，使得识别可靠的生物标志物变得困难。此外，关于哪些代谢物类别最能反映败血症病理生理学的共识有限，所提出的生物标志物的实际应用需要在更大规模、多中心研究中得到验证。

本系统性综述旨在批判性评估和综合关于新生儿败血症代谢组学变化的现有证据，重点是在不同生物体液和方法中识别和验证潜在的生物标志物。通过检查反复出现的代谢物及其临床意义，本综述旨在阐明当前的研究状况，并探讨在新生儿败血症常规诊断中实施代谢组学的机遇与挑战。这一全面视角对于指导未来研究并最终改善这一脆弱人群的结局至关重要。

2. 方法

本系统性综述的目的是识别在新生儿败血症中频繁发生改变的代谢物或代谢物类别，为其作为生物标志物的潜在效用提供新见解。使用PubMed、Scopus和Web of Science数据库进行了全面的文献检索，时间范围从各数据库起始至2025年6月25日。检索词包括“新生儿败血症”、“新生儿败血症代谢组学”和“新生儿败血症生物标志物”。通过手动检索相关论文的参考文献列表确定了更多研究。使用布尔运算符（“AND”和“OR”）优化检索。初步检索得到48篇可能相关的文章。筛选过程遵循系统综述和荟萃分析优先报告项目（PRISMA）指南。

纳入研究的标准包括：原创研究文章；新生儿人群（年龄≤28天）；确诊或疑似新生儿败血症诊断；对人类生物样本进行了代谢组学分析。排除标准包括：非原创性研究（如综述、病例报告或信件）、动物或体外研究、或缺乏明确定义代谢组学方法的研究。

提取的信息包括：研究特征、代谢物名称、分析所用生物体液、变化方向（上调或下调）、倍数变化（如果报告）、以及作者是否明确将该代谢物确定为潜在生物标志物的数据。对于作者未直接确定为生物标志物但与败血症表现出强关联的代谢物，谨慎地归类为潜在生物标志物。

所有识别出的代谢物均使用人类代谢组数据库（HMDB）映射到代谢类别，并根据其代谢途径归入更广泛的类别，从而促进对特定代谢物家族如何参与败血症相关代谢变化的全面理解。

3. 偏倚风险和研究质量评估

我们使用适用于诊断准确性发现的QUADAS-2和用于观察性非随机设计的ROBINS-I来评估研究水平的质量。评估领域包括患者选择；指标测试，包括代谢组学工作流程、分析前处理和盲法；参考标准，包括败血症定义；流程和时序；混杂控制，包括营养、抗生素和合并症；以及报告透明度，包括特征选择和过拟合防范措施。两名评审员独立进行评估，并通过共识解决分歧。

4. 统计分析

分析仅在独特代谢物中进行，除非不同研究观察到相反趋势。采用频率分析来识别代谢物或代谢物类别中最常报告的生物标志物。鉴于样本量小，如果一个代谢物在两个或更多独立研究中被报告，则被视为“频繁”。

进行了过表征分析（ORA），以调查特定的代谢家族在新生儿败血症所有报告的代谢物中是否比例过高。ORA的性质允许我们评估每个类别中潜在生物标志物的比例是否超过相对于所有其他类别的预期机会。使用Fisher精确检验进行统计学检验，提供精确的p值。P值<0.05被认为具有统计学意义。为提取过表征的程度，计算了富集比（ER）。

为确保分析无偏，预先设定了过表征的阈值。如果一个类别的富集比超过1.3（即特定类别内代谢物的比例至少比其他类别高30%）且Fisher精确检验p值<0.05，则认为该类别显著过表征。在富集比中等偏高（高于1.1）但p值无统计学意义的情况下，决定将结果解释为提示性富集。考虑到代谢组学样本量小且统计效力不足，采取这种谨慎态度可以避免错误的过度解读，同时仍突出未来研究它们的兴趣点。

5. 结果

最终分析共纳入11项研究：五项病例对照研究、两项队列研究和四项前瞻性研究。这些研究在不同地理区域进行，包括欧洲、北美和亚洲。它们在分析技术方面表现出变异性，例如质子核磁共振（1H-NMR）、气相色谱-质谱联用（GC-MS）、超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）、液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）、液相色谱-质谱联用（LC-MS）、超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-QToF-MS）和超高效液相色谱-三重四极杆质谱（UPLC-TQ-MS）。大多数研究使用血清和尿液样本，一项研究分析了粪便样本。样本量差异显著，从小型队列的4例到大型基于人群研究的4,794例参与者不等。表1包含了所有纳入研究的一般特征。

跨越这11项研究，设计在前瞻性与回顾性、病例对照与队列、关注早发性败血症（EOS）与晚发性败血症（LOS）、足月儿与早产儿构成、以及生物体液（血清、尿液、干血斑、粪便）方面存在显著差异。为便于跨研究解读，我们提供了结构化概述（表1），按设计、发病类别（EOS/LOS）、成熟度（足月/早产）和生物体液进行分层。我们还指出了是否进行了靶向验证以及是否使用了外部验证队列。

在所有生物体液中，初步确定了153种代谢物的列表。去除重复后，剩下129种独特代谢物。其中，八种代谢物被确定为跨研究频繁报告：葡萄糖、乳酸、牛磺酸、肌酐、甘氨酸、乙酸、酪氨酸和缬氨酸。葡萄糖和乳酸一致报告在新生儿败血症中升高，提示以能量代谢改变为特征的系统性代谢应激。牛磺酸和甘氨酸表现出混合的方向性变化，表明背景依赖的代谢失调，可能受时间、严重程度和来源生物体液差异等因素影响。图2说明了在新生儿败血症研究中，频繁报告的代谢物在不同生物体液（血清、尿液和粪便）中的分布。血清和尿液是代谢组学分析最常用的基质。基于血清的分析主要识别氨基酸、能量代谢物和脂质衍生物，而基于尿液的分析则识别经过滤和排泄的代谢物。尿液提供了关于过滤和排泄代谢物的补充数据。尽管代表性不足，基于粪便的分析凸显了对肠道微生物群衍生代谢物新兴的兴趣。如表2所示，在所有代谢物中，有八种代谢物频繁出现，其变化方向一致或可变。血清和尿液在生物标志物分析中占主导地位，而粪便代谢物代表性不足。这突显了一个潜在的研究空白，特别是考虑到对新生儿败血症中肠道微生物组与代谢组相互作用的新兴理解。

在可用的情况下，我们提取了候选代谢物的倍数变化、比值比和曲线下面积（AUC）值。这些指标及其95%置信区间（CI）在表1中提供，以补充频率计数。

将代谢物分为21组后，进行了ORA。ORA和Fisher检验的结果呈现在表3中。

分析显示以下类别具有高ER：有机酸、维生素和辅因子以及氨基酸衍生物（这三组的ER均为1.6），p值高于0.15。虽然这些类别确实表现出高代表性，但每个类别仅报告了少数几种代谢物，显著降低了类别分析的统计效力。

尽管未识别出任何类别过表征，但几个代谢物类别被证明作为潜在生物标志物具有重要价值。氨基酸代谢物是研究最频繁且报告为生物标志物最多的类别之一（n = 24）。富集比中等（ER = 1.05）且未达到统计学显著性（p = 0.427）。作为所有类别中生物标志物率最高的类别，该类别富集度低可能是由于大量非生物标志物造成的稀释效应。然而，一些氨基酸，包括牛磺酸、甘氨酸和苯丙氨酸，是最一致识别的代谢物之一。牛磺酸和甘氨酸表现出混合的调控，两项研究表明牛磺酸下调，一项研究表明上调；甘氨酸则呈现相反趋势。另一方面，苯丙氨酸主要显示为上调（两项研究为上调，一项为下调）。观察到的结果表明败血症相关代谢失调中氨基酸代谢的显著变化，尽管这些变化未达到统计学显著性。

脂质相关代谢物类别，包括酰基肉碱、溶血磷脂和甘油磷脂，也显示出适度的富集（ER = 1.14, p = 0.280），值得进一步研究其作为生物标志物的潜力。由于每个类别包含的生物标志物较少（n = 14），与其他组相比，分配给非生物标志物的条目数较少，导致脂质相关代谢物的分析显示出更高的ER。

能量代谢化合物的ORA得出富集比为0.85，p值为0.831。该类别包含高度与败血症相关的标志物，如乳酸和肌酐。虽然我们的结果未达到常规显著性水平，但鉴于这些标志物具有强大的诊断和预后能力的证据，它们在不同研究中作为生物标志物和非生物标志物的分布差异可能使其难以在统计上反映其参与度。对碳水化合物及其衍生物类别也进行了相同的观察（ER = 1.21, p = 0.232）。在所有其他代谢物中，葡萄糖在5项研究中被报告上调，使其成为最一致的代谢物。

一些代谢物（例如，鼠尾草醇、二氢缬草酯）被归类在“植物来源/外源性”类别下，因为它们不属于任何提出的代谢途径，并与外部暴露（母亲饮食、环境）相关；因此，应谨慎研究。

由于数据集的稀疏性和异质性，ORA结果与富集比和精确p值一起呈现，但在结论中明确降低了权重。我们对频繁代谢物（≥三个队列）进行了留一法敏感性检查，并对那些稳健而非研究特异性的发现进行了标记。

6. 偏倚风险

我们使用适用于诊断发现/验证的改编版QUADAS-2和用于捕捉观察性偏倚的ROBINS-I独立评估偏倚风险，并通过共识解决。完整的领域判断和注释见补充表S1和S2。

跨越这11项研究，QUADAS-2显示患者选择常处于高风险，原因是小型、单中心病例对照抽样以及潜在谱效应。指标测试偏倚总体为低至中度，但因分析盲法和防泄漏交叉验证报告不频繁而减弱。参考标准因混合培养证实和临床败血症定义而处于中度风险。流程和时序通常处于低风险，采样接近决策点。适用性关注点为中度，原因是早产儿为主的新生儿重症监护室人群、平台异质性和中心特异性败血症标准。

对于ROBINS-I，大多数研究的总体风险为中度，两项研究存在严重风险：新生儿筛查登记（残留混杂和结局错误分类）和基于机器学习的小型血清面板（过拟合和选择性报告）。典型模式包括中度混杂和选择偏倚、低度偏离和缺失、低至中度结局测量偏倚，以及报告结果中存在中度至严重的选择偏倚，其中探索了多个流程但缺乏外部验证。

7. 正式荟萃分析的局限性

我们未进行定量荟萃分析，因为文献主体在病例定义（培养证实与临床判定；研究结束时与研究期间损失）、采样时间点（出生/初始评估、第三天、恢复期）、基质（尿液、血清/血浆、干血斑）和分析平台（NMR与各种LC-MS工作流程）方面高度异质。此外，大多数研究报告AUC或Q2，但没有基于阈值的2×2数据，这排除了合并敏感性/特异性或汇总ROC建模。设计通常是小型、单中心病例对照研究，带有内部验证，这通常是乐观的，并且存在谱偏倚风险；外部验证和校准很罕见。分析前和临床因素（例如，胎龄、喂养/全肠外营养、抗生素和合并症）、批次效应以及不同的数据处理（例如，标准化、缺失数据、多重检验）进一步限制了可比性。特征识别不一致，这使得代谢物水平的协调和通路对齐复杂化。纵向动态（D0 - D3 - D10）引入了受试者内相关性和时间变化效应，这些并未被一致地建模。选择性报告和小研究效应仍然是潜在问题，可能导致误导性的合并估计。此外，小型病例对照设计、异质性分析前因素和新生儿重症监护室特定暴露（肠外营养、抗生素、肉碱/脂质补充）的结合增加了假阳性（例如，治疗驱动的代谢物变化）和假阴性（例如，过度校正或错误分类后的信号稀释）的风险，特别是在代谢物识别不完全的非靶向工作流程中。

8. 讨论

本系统性综述的目的是评估新生儿败血症代谢组学研究的现状，并识别可能提高该人群诊断准确性的潜在代谢生物标志物。通过综合来自11项使用不同分析平台和生物体液的研究数据，我们识别出与新生儿败血症相关的反复出现的代谢物和代谢物类别。尽管方法和研究设计存在差异，但出现了一些一致的发现，为新生儿败血症的病理生理学和基于代谢组学的诊断的可行性提供了有价值的见解。

败血症诱导高代谢状态，触发分解代谢途径以满足增加的能量需求。与蛋白质分解代谢相关的代谢物的一致上调反映了通过蛋白水解产生糖异生底物以满足细胞存活的需求增加。几项研究发现，葡萄糖和乳酸水平因应激诱导的糖酵解重编程和无氧代谢而增加。新生儿败血症中的高血糖可能源于增加的肝脏糖异生和胰岛素抵抗，这两者都是对炎症和感染的适应性代谢反应的一部分。乳酸升高是低灌注和线粒体功能障碍的标志。它反映了组织水平的氧利用受损，这一发现与成人和新生儿败血症的病理生理学一致。

肌酐和乳酸水平升高也可能表明中心能量生成途径的中断，包括糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化。肌酐升高可能表明肌肉分解代谢增加和早期肾功能障碍，这是败血症中系统性炎症和低血压的常见后果。这些结果与先前在败血症患者中报告的代谢重编程一致，其中需氧途径下调，转而支持无氧代谢以满足免疫细胞激活的高能量需求。

此外，碳水化合物衍生物（例如，葡萄糖和乙酸）的变化反映了肝脏对感染的代谢适应。乙酸可来源于丙酮酸、脂肪酸或氨基酸，作为短链脂肪酸和信号分子。新生儿败血症中乙酸水平的改变可能表明宿主代谢和微生物群衍生代谢物谱的中断。

现有文献支持氨基酸代谢途径在先天和适应性免疫中的作用。苯丙氨酸、酪氨酸、缬氨酸和牛磺酸的一致检测，以及甘氨酸水平的变化，突显了氨基酸稳态的复杂破坏。特别是，苯丙氨酸升高与败血症中的肝功能障碍和苯丙氨酸羟化酶活性受损相关。芳香族氨基酸与免疫功能之间的相互作用有充分记载。苯丙氨酸和酪氨酸是儿茶酚胺的前体，在免疫调节和神经递质合成中起重要作用。牛磺酸和甘氨酸代谢异常提示抗氧化防御和细胞保护作用的中断，因为这两种化合物在维持细胞氧化还原平衡和渗透调节中起关键作用。

值得注意的是，某些氨基酸，特别是牛磺酸和甘氨酸，其变化方向在不同研究中不一致。这种变异可能归因于采样时间（例如，败血症早期与晚期）、疾病严重程度、治疗干预（例如，肠外营养）以及分析的生物体液区室的差异。例如，甘氨酸水平可能因氧化应激期间消耗增加而降低，或因分解代谢过程和肾功能清除受损而增加。许多神经递质途径与氨基酸代谢密切交叉，可能反映了小胶质细胞诱导的神经炎症或血脑屏障功能障碍，这可能导致神经发育后遗症。因此，这些发现强调了为败血症新生儿制定神经保护策略的重要性。

脂质相关代谢物的改变，包括酰基肉碱和溶血磷脂，提示β-氧化失调和线粒体功能障碍。特别是，酰基肉碱的积累在多个败血症模型中被观察到，反映了脂肪酸向线粒体运输受损，这一过程受肉碱依赖途径的严格调控。这些变化因炎症信号而加剧，炎症信号直接损害线粒体酶和电子传递链活性。由此产生的能量衰竭导致多器官功能障碍，这是严重败血症常见的终末途径。

另一方面，溶血磷脂是参与细胞信号传导、免疫调节和膜重塑的生物活性脂质。它们在败血症中的失调可能反映了系统性炎症或细胞损伤导致的磷脂酶活性增加。由于关注这些脂质类别的研究数量有限，未来利用靶向脂质组学的研究对于验证其诊断和预后价值是必要的。

所综述的研究分析了多种生物体液，包括血清、尿液和粪便。每种生物体液反映了新生儿代谢的不同方面。血清提供了循环代谢物和感染即时代谢反应的概览，而尿液反映了随时间推移的肾脏过滤和代谢副产物的排泄。尽管在文献中代表性不足，但粪便代谢物提供了宿主-微生物群相互作用的见解。

值得注意的是，一项研究（Liu等人，2024年）包含了基于粪便的代谢组学。该研究为研究肠道微生物群在新生儿败血症发病机制中的作用提供了一种创新方法。肠道衍生代谢物，如短链脂肪酸、胆汁酸衍生物和色氨酸代谢物，被认为是系统性免疫的调节剂。鉴于早产儿肠道菌群失调的高患病率，整合微生物组和代谢组数据可能会发现新的、非侵入性的生物标志物和治疗靶点。

尿液和粪便提供了非侵入性的收集方法，这在脆弱的新生儿人群中尤其具有吸引力。然而，这些液体中的代谢物浓度可能受水合状态、肾功能和肠道通过时间的影响。因此，研究方案中需要仔细的标准化。

需要指出的是，没有单一的代谢物可以被认为对败血症具有高敏感性或特异性。因此，组织一个包含各种紊乱途径的代谢物面板来准确描述宿主对败血症的反应将更为有效。

将反复出现的代谢物映射到KEGG/Reactome数据库，突出了糖酵解-三羧酸循环-氧化磷酸化、支链氨基酸分解代谢和溶血磷脂重塑中的收敛性扰动。虽然我们的ORA统计效力不足，但葡萄糖和乳酸方向一致地升高、苯丙氨酸/酪氨酸升高以及酰基肉碱中的信号与经典的败血症生物能量和线粒体应激通路一致。因此，我们将通路命中解释为假设生成，并建议未来验证涵盖这些轴线的靶向面板。

ORA未能识别任何代谢物类别在统计学上显著的富集，可能是由于研究数量有限和代谢物识别方法的异质性。然而，几个类别，包括有机酸、氨基酸衍生物和维生素/辅因子，显示出超过1.5的富集比，提示潜在的生物学相关性。

缺乏统计学显著性不应否定这些发现的临床重要性。例如，尽管氨基酸代谢物在统计学上未显著过表征，但它们是最常报告的类别之一。这一发现与败血症引起广泛蛋白质分解代谢和氨基酸动员以支持糖异生、免疫细胞增殖和抗氧化反应的知识一致。

ORA中遇到的统计挑战进一步强调了对更大规模、统计效力充足且方法统一的研究的必要性。整合跨研究的代谢组学数据集、采用标准化的生物体液收集方案以及采用一致的败血症定义是得出可靠结论的关键步骤。

9. 代谢物信号的关键评估

跨研究来看，只有少数信号显得稳健，而其他信号则可能被新生儿重症监护室常规暴露所混淆。在至少三个独立队列中反复出现的信号包括葡萄糖和乳酸，两者均方向性升高，并且在生物学上与应激性高血糖、糖酵解重编程、组织低灌注和线粒体功能障碍一致。牛磺酸（三项研究）以混合的方向性反复出现，可能反映了时间、基质、肾脏处理和干预效应。然而，几个候选物易受混杂因素影响。例如，全肠外营养可升高循环葡萄糖和特定氨基酸，脂肪乳剂和肉碱补充可影响酰基肉碱，广谱抗生素可改变肠道衍生代谢物，如短链脂肪酸和胆汁酸衍生物，尤其是在基于粪便的谱图中。合并症，如肾功能障碍，也可改变肌酐和氨基酸的清除率。就生物学合理性而言，脂质类别，特别是酰基肉碱和溶血磷脂，与已知的败血症病理生理学（例如，β-氧化受损、膜重塑和炎症信号）密切相关。然而，几种植物来源或外源性特征可能反映了母亲饮食或环境，应谨慎解读。总体而言，我们分析中最可靠的新生儿败血症标志物是葡萄糖和乳酸，它们方向一致且机制明确。其次是酰基肉碱和溶血磷脂，它们是线粒体应激的通路水平指标。牛磺酸和甘氨酸仍然是暂定的，有待那些明确控制营养、抗生素、肾功能和采样时间的研究来证实。

10. 临床意义

代谢组学有潜力通过提供宿主实时生理状态的全面生化快照来革新新生儿败血症的诊断。然而，尽管在各种研究中识别出了有前景的代谢特征，将这些发现转化为临床实践仍然充满挑战。最显著的障碍之一是研究设计存在相当大的异质性。在所综述的文献中，纳入时的胎龄、败血症定义、相对于疾病发作的样本收集时间以及代谢组学平台存在显著差异。这些不一致性阻碍了直接比较并将发现综合成统一的诊断框架。

要在床边有用，代谢组学输出应以电子健康记录中的结构化观察结果形式呈现，并纳入基于规则或模型的临床决策支持系统。一种务实的方法是发布每个经过验证的代谢物或复合风险评分，并附带清晰的单位、参考范围、样本类型/时间和来源。映射到共享术语库使得可计算触发成为可能（例如，当超过阈值时自动发出败血症风险警报），并确保警报可以与生命体征、实验室检查和抗菌药物订单结合。将输出整合到临床医生工作流程中（例如，流程表、订单集、败血症路径），并配备人因安全措施（例如，清晰的阈值、原理和“为何触发”的可解释性），可以减少警报疲劳并支持可操作性。

另一个关键限制是缺乏外部验证。虽然几项研究提出了潜在的生物标志物，但很少在独立的新生儿队列中证实其性能。这种可重复性的缺乏是临床实施的主要障碍，尤其是在需要高诊断准确性的新生儿学中。加剧此问题的是，大多数识别出的代谢物缺乏既定的参考范围和诊断阈值，这使得在临床可操作的背景下解读代谢组学图谱具有挑战性。与CRP或PCT等特征明确的炎症标志物不同，通过非靶向分析识别的代谢物通常缺乏解释性临界值。迄今为止，尚无基于代谢组学的面板获得监管批准用于新生儿败血症诊断，这凸显了对稳健、多中心验证的需求。

为确保发现数据在各机构间保持可查找、可访问、可互操作和可重用，应使用开放的、供应商中立的格式（例如，用于原始光谱的mzML/nmrML），捕获研究背景，并应用样本制备、采集和识别的任何通用标准。对于临床部署，衍生的特征和模型输入应与企业数据模型协调。最低报告要求应包括分析参数（例如，仪器、质量控制策略、检测限/定量限、漂移校正）、分析前参数（例如，基质、相对于抗生素/全肠外营养的时间）和管理参数（例如，同意范围、数据保留、审计追踪）。这种标准化实现了可重复性、多中心验证以及用于上市后监督的安全重用。

此外，代谢物浓度受各种外部和生物因素影响，包括营养摄入、肠外营养、药物暴露、肾肝功能以及合并症，如坏死性小肠结肠炎或脑室内出血。这些变量给代谢组学数据引入了噪声，强调了在研究和临床环境中仔细控制混杂变量的必要性。

由于这些复杂性，单一的代谢物不太可能作为新生儿败血症的决定性生物标志物。更现实且有前景的方法是开发复合生物标志物面板，同时反映多个紊乱的代谢途径。与单个标志物相比，此类面板可提供更高的敏感性和特异性。机器学习和人工智能的最新进展可能通过识别最能区分败血症与非败血症新生儿的代谢物模式或簇，进一步提高代谢组学数据的诊断能力。同时，将代谢组学发现与其他临床和实验室参数整合，可能开创精准诊断的新时代。在这个时代，代谢指纹将用于早期检测、疾病分层、风险评估和治疗监测。

然而，要使代谢组学成为新生儿常规护理的一部分，还需要在检测标准化、成本效益、周转时间以及开发可被新生儿科医生和临床实验室 readily 采用的用户友好解读工具方面取得进一步进展。

11. 未来方向

新生儿败血症代谢组学领域处于一个充满希望但关键的时刻。虽然在识别候选生物标志物方面取得了实质性进展，但未来的努力必须解决当前的局限性，并充分利用这一强大分析方法的全部潜力。

关键的第一步是标准化跨研究的方法。统一败血症定义、生物体液选择、采样方案和分析工作流程对于确保结果的可比性和实现荟萃分析方法至关重要。识别和报告潜在生物标志物的统一标准将实现更稳健的跨研究验证，并促进共享数据库的开发，从而加速发现的转化。

除了方法学一致性，研究的下一阶段应优先进行大规模、多中心、前瞻性研究，涵盖多样化的新生儿人群，包括早产儿和足月儿。这些研究还必须反映临床表现和资源环境的广泛变异性。这些研究对于所提出生物标志物的外部验证以及理解人口统计学、遗传和环境因素对新生儿代谢组的影响至关重要。开发跨人群和地理区域稳健的代谢物面板将是实现临床适用性的重要一步。此外，系统生物学方法可能有益于败血症诊断的未来。为了建立更全面的败血症分子谱，代谢组学应与其他组学模式整合，如