综述：急性肾损伤中的代谢组学生物标志物及相关通路：文献计量调查、荟萃分析与系统评价

《Frontiers in Medicine》：Metabolomics biomarkers and related pathways in acute renal injury: a bibliometric investigation, meta-analysis, and systematic review

本综述通过文献计量学、荟萃分析与系统评价方法，系统梳理了急性肾损伤（AKI）代谢组学研究进展，发现甘氨酸、赖氨酸和胱氨酸水平下降及色氨酸升高是AKI的敏感诊断标志物，其相关氨基酸代谢通路紊乱揭示了AKI的氧化应激、炎症和免疫失调机制，为早期诊断和靶向干预提供了新视角。

　　

1 引言

急性肾损伤（AKI）是一种具有显著临床异质性的常见复杂疾病。加拿大等地研究显示其发病率已升至1.14–1.62%，年死亡率达27.8–32.8%。AKI起病迅猛，若未及时诊断干预，肾功能将持续恶化并导致多器官衰竭甚至死亡。其发病机制涉及多因素交互作用，而传统标志物如血清肌酐和尿量缺乏实时敏感性，常导致评估延迟。代谢组学技术通过系统分析小分子代谢物，为揭示AKI机制和发现早期生物标志物提供了新机遇。

2 材料与方法

2.1 文献计量分析

研究检索Web of Science（2005–2025年）中AKI代谢组学相关文献，采用CiteSpace进行可视化网络分析，涵盖作者、机构及关键词共现关系。纳入标准限定为最终版英文研究论文。

2.2 荟萃分析与系统评价

严格遵循PRISMA指南，检索PubMed、Ovid等数据库及预印本平台。纳入标准包括：AKI人群病例对照研究、使用高通量代谢组学技术（如LC-MS/MS）分析术前生物样本。数据提取后采用R软件进行标准化均值差（SMD）合并分析，通过HMDB和KEGG数据库注释代谢通路，异质性评估使用Cochran’s Q检验与I²统计量。

3 结果

3.1 AKI代谢组学研究趋势

2005–2025年间共发表227篇相关研究。2020年后年发文量显著增长，2024年达峰值42篇。美国为国际合作核心枢纽，与中国、意大利联系紧密；欧洲国家形成区域合作集群，而中国跨国合作相对较少。关键词共现分析显示"氧化应激""炎症""自噬"及"中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL）"为研究热点。

3.2 生物标志物荟萃分析

最终纳入6项研究（样本量44–159人）。甘氨酸（SMD=?0.0678, 95%CI: ?0.1068~?0.0288, p=0.0007）、赖氨酸（SMD=?1.9563, p<0.0001）和胱氨酸（SMD=?1.1253, p=0.0009）在AKI患者中显著降低，色氨酸显著升高（SMD=0.8709, p=0.0028），且异质性均较低（I²=0–42.1%）。其他氨基酸如丙氨酸、丝氨酸等未呈现一致变化。

3.3 代谢通路调控特征

通路水平分析显示，赖氨酸代谢（SMD=?1.9563, p<0.0001）和甘氨酸-丝氨酸-苏氨酸代谢（SMD=?0.0688, p=0.0005）显著抑制，色氨酸代谢显著激活（SMD=0.8709, p=0.0028）。亚组分析发现年龄≥60岁患者中丙氨酸、天冬氨酸和瓜氨酸变化更显著（p<0.05），提示年龄是异质性的重要来源。

4 讨论

4.1 氨基酸代谢紊乱的诊断价值

肾脏通过肾小球滤过/重吸收机制及肾细胞代谢维持氨基酸平衡。AKI相关的内皮功能障碍和肾小管损伤可破坏这一平衡。甘氨酸通过XT2（SLC6A18）转运，赖氨酸和胱氨酸依赖rBAT/b^0,+AT（SLC3A1/SLC7A9）重吸收，其水平下降可能与AKI重吸收障碍相关。同时，AKI诱导的代谢性酸中毒可激活甘氨酸裂解酶，促进甘氨酸分解；赖氨酸甲基化增强及胱氨酸/谷氨酸逆向转运体失调进一步加剧代谢紊乱。色氨酸积累则与炎症状态下IDO替代TDO主导代谢途径转换密切相关。

4.2 通路机制与病理关联

赖氨酸代谢紊乱通过组蛋白赖氨酸巴豆化修饰激活TLR4/NOX4通路，驱动氧化应激和铁死亡；甘氨酸通过GlyR离子通道调控TNF-α信号通路抑制炎症反应；色氨酸代谢产物犬尿氨酸和硫酸吲哚酯通过芳香烃受体（AHR）下调β-连环蛋白，影响肾脏微血管密度及T细胞功能。这些通路交互作用揭示了AKI中氧化应激、炎症和免疫失调的核心机制。

4.3 临床转化与挑战

当前代谢组学诊断仍面临技术标准化不足、人群异质性等挑战。未来需建立高危人群基线代谢谱、病因特异性代谢数据库，并结合多组学数据与人工智能模型，实现AKI的早期预警、动态监测和精准干预。

通过整合文献计量趋势与荟萃证据，本研究不仅明确了AKI的关键代谢标志物，还为理解其病理生理机制及开发新型诊疗策略提供了理论依据。