《Scientific Reports》：The metabolomic profile of psoriatic arthritis patients unveils the unbalance of disease-related molecules and pathways
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本研究针对银屑病关节炎（PsA）发病机制复杂、缺乏精准生物标志物的问题，研究人员通过基于核磁共振（1H-NMR）的血清代谢组学分析，比较了29例高疾病活动度（DAPSA>14）PsA患者与33例健康对照（HC）的代谢谱。结果发现PsA患者血清中葡萄糖和甘氨酰脯氨酸显著升高，而丙氨酸、谷氨酰胺、甲硫氨酸、丝氨酸及支链氨基酸（BCAAs）显著降低，ROC曲线下面积（AUC）达0.842。通路富集分析显示葡萄糖-丙氨酸循环、谷胱甘肽代谢等通路显著富集。该研究为阐明PsA的代谢失衡机制提供了新视角，对开发新的诊疗策略具有重要意义。
银屑病关节炎（PsA）是一种令人困扰的慢性炎症性疾病，它不仅带来皮肤上的银屑病（PsO）皮损，更常伴有关节炎症、附着点炎、指炎等一系列 musculoskeletal 问题，严重影响患者的生活质量。更复杂的是，PsA 常常与肥胖、2型糖尿病（DT2）、代谢综合征等代谢性共病“结伴而行”，使得疾病管理难上加霜。尽管科学家们已经认识到遗传易感性、环境因素和系统性炎症在 PsA 的发病中扮演着重要角色，但其背后精确的分子机制，尤其是连接这些因素的代谢层面的变化，仍然像一团迷雾，亟待拨开。当前，临床上评估 PsA 疾病活动度的方法，如疾病活动度评分（DAPSA），仍有其局限性，缺乏能够精准反映疾病内在驱动力的生物标志物。这就像医生试图通过观察外在的“烟雾”来判断内部“火情”的严重程度，往往不够及时和准确。正是在这样的背景下，代谢组学——这门系统研究小分子代谢物整体谱系的技术——为我们打开了一扇新的窗口。它能够捕捉到基因组和蛋白质组下游的最终功能性变化，犹如一张精细的“代谢快照”，可能揭示出 PsA 病理生理过程中的关键代谢通路失衡。
为了深入探索 PsA 的代谢特征，来自意大利卡利亚里大学的研究团队在《Scientific Reports》上发表了他们的最新研究成果。他们采用核磁共振（1H-NMR）光谱技术这一强大的分析工具，对一组活动性 PsA 患者和匹配的健康对照者的血清代谢组进行了系统性的比较分析，旨在揭示 PsA 特有的代谢“指纹”，并探索这些代谢变化与疾病活动度之间的潜在联系。
研究人员开展这项研究，主要运用了几个关键技术方法：首先，他们招募了29名符合CASPAR分类标准且处于高疾病活动度（DAPSA评分>14）的PsA患者以及33名年龄、性别匹配的健康对照（HC），构成了研究队列。其次，他们采用基于核磁共振（1H-NMR）的代谢组学技术对血清样本中的水溶性代谢物进行检测和分析。再次，他们结合多变量统计分析（如正交偏最小二乘判别分析OPLS-DA）和单变量统计分析来识别差异代谢物，并利用MetaboAnalyst软件进行受试者工作特征（ROC）曲线分析、通路富集分析和网络分析，以评估代谢物的诊断价值和揭示受影响的生物学通路。
代谢组学比较揭示PsA与健康状态的显著差异
通过正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA），研究人员成功地将PsA患者与健康对照（HC）的血清代谢谱区分开来，模型显示出良好的预测能力（Q2cum = 0.577）。这表明PsA患者体内存在着独特的代谢特征。进一步分析发现，与HC相比，PsA患者血清中有9种代谢物的浓度发生了显著变化。具体表现为：葡萄糖和甘氨酰脯氨酸的水平显著升高；而丙氨酸、谷氨酰胺、甲硫氨酸、丝氨酸以及三种支链氨基酸（BCAAs）——亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的水平则显著降低。这些差异代谢物成功地将两组区分开来，其组合的ROC曲线下面积（AUC）达到了0.842，显示出较高的诊断潜力。此外，分析还排除了不同药物治疗方案对观察到的代谢谱产生主要影响的可能性，表明疾病状态本身是代谢改变的主要驱动因素。
特定代谢物水平与疾病活动度相关
为了探究这些失调的代谢物是否与疾病的严重程度有关，研究人员分析了它们与DAPSA评分之间的相关性。有趣的是，他们发现血清丙氨酸和亮氨酸的浓度与DAPSA评分呈显著正相关。这意味着，在PsA患者群体内部，这两个氨基酸的水平越高，疾病活动度也可能越高。这一发现为将代谢物水平作为评估疾病活动度的潜在生物标志物提供了初步证据。
通路富集分析勾勒代谢失衡网络
不仅仅是单个代谢物的变化，研究人员更关注这些变化背后的生物学通路。通路富集分析显示，在PsA患者中，最显著富集的代谢通路包括：葡萄糖-丙氨酸循环、甘氨酸和丝氨酸代谢、谷胱甘肽代谢、硒氨基酸代谢、丙氨酸代谢以及色氨酸代谢。网络分析进一步揭示，这些通路并非孤立存在，而是相互关联，形成了一个复杂的网络。例如，谷胱甘肽代谢与丙氨酸代谢通过谷氨酸代谢相联系，而甘氨酸和丝氨酸代谢也与丙氨酸代谢存在连接。这些相互关联的通路共同指向了能量代谢、氧化应激反应、胶原代谢以及免疫调节等关键生物学过程在PsA中存在失衡。
讨论与结论：连接代谢、炎症与共病
这项研究通过对PsA患者血清进行深入的代谢组学分析，揭示了其体内存在的显著代谢失衡。葡萄糖水平的升高与PsA已知的糖尿病和代谢综合征共病风险相吻合，提示炎症可能影响了胰岛素敏感性。甘氨酰脯氨酸作为胶原代谢的产物，其升高可能反映了PsA中结缔组织转换的加速。谷氨酰胺和BCAAs的下降则可能与免疫细胞在炎症状态下对这些氨基酸的消耗增加有关，以满足其增殖和功能发挥的能量与原料需求。特别值得注意的是，丙氨酸和亮氨酸水平与DAPSA评分的正相关性，为理解代谢物与疾病活动度的关系提供了新的线索，尽管其背后的生物学机制（例如，是消耗增加后的代偿反应还是其他原因）仍需进一步探索。
通路分析的结果将点状的代谢物变化连接成了线状的生物学故事。葡萄糖-丙氨酸循环的扰动直接关联能量代谢；谷胱甘肽代谢的异常提示氧化应激可能在PsA发病中起作用；而色氨酸代谢通路的富集，则将其与免疫调节、甚至PsA患者可能伴发的情绪障碍（如抑郁、焦虑）联系起来，展现了代谢组学在揭示疾病多维度特征方面的强大能力。
综上所述，这项研究清晰地表明，PsA患者的血清代谢组具有区别于健康对照的独特特征，这些特征与疾病活动度相关，并指向了多个在能量代谢、氧化应激、胶原转换和免疫激活中发挥核心作用的生物学通路。尽管本研究聚焦于水溶性代谢物，且发现的代谢物功能有待后续实验验证，但它无疑为理解PsA的复杂发病机制提供了宝贵的新视角。将代谢信息与现有的临床评估相结合，未来或许能助力开发更精准的PsA诊断、疾病活动度监测乃至个性化治疗策略（如针对性的氨基酸补充或代谢干预），从而更好地改善患者预后。
