肠道菌群-代谢-线粒体轴在2型糖尿病周围神经病变中的整合分析及其诊断治疗意义

本研究针对2型糖尿病周围神经病变(DPN)的发病机制不明、早期诊断困难等问题，通过整合16S rRNA测序、LC-MS和1H-NMR技术，首次揭示了DPN患者肠道菌群（Faecalibacterium/Collinsella aerofaciens）与血清甲酸盐(formate)、胆汁酸代谢的关联，提出"菌群-代谢-线粒体轴"假说，为DPN诊断和治疗提供了新靶点。

　　

糖尿病已成为全球健康危机，预计到2045年患者将达7.83亿，其中90%为2型糖尿病(T2DM)。作为T2DM最常见并发症，糖尿病周围神经病变(DPN)发病率高达50%，表现为肢体疼痛、麻木等症状，严重影响生活质量。然而，约三分之二患者未能及时确诊，其发病机制至今未明，临床缺乏有效治疗靶点。

同济大学医学院附属第十人民医院疼痛科的研究团队在《Journal of Endocrinological Investigation》发表重要研究，首次通过多组学整合分析揭示了DPN的潜在机制。研究人员采用16S rRNA测序分析50例患者（25例DPN vs 25例T2DM对照）的肠道菌群，结合LC-MS检测粪便代谢物和¹H-NMR分析血清代谢谱，发现DPN患者肠道中Faecalibacterium和Collinsella aerofaciens显著减少，伴随血清甲酸盐(formate)水平下降和尿酸(UA)升高。这些变化与神经传导速度、疼痛评分等临床指标显著相关，提示"肠道菌群-代谢-线粒体轴"可能是DPN发展的关键通路。

研究主要采用三种关键技术：16S rRNA测序分析肠道菌群组成，LC-MS非靶向检测粪便代谢物，以及¹H-NMR定量分析20种血清代谢物浓度。所有样本来自严格匹配的临床队列，排除多种干扰因素。

肠道菌群改变特征
通过α/β多样性分析发现，DPN患者肠道中8个菌属和13个菌种发生显著改变。LEfSe分析显示Faecalibacterium和Collinsella aerofaciens在T2DM组富集（LDA>3.8），而Megamonas在DPN组增多。这些菌群变化与胆汁酸代谢密切相关。

粪便代谢组特征
OPLS-DA模型鉴定出28种差异代谢物，包括甘氨胆酸(glycocholic acid)减少和马来酰胺酸(maleamic acid)增加。KEGG分析显示这些变化涉及胆汁酸合成、组氨酸代谢等通路。

血清代谢组特征
¹H-NMR检测发现DPN组甲酸盐显著降低（p<0.0001），乳酸升高（p<0.0001）。LC-MS进一步证实精氨酸(arginine)水平下降，这些变化与神经电生理指标显著相关。

多组学关联网络
Spearman分析构建的关键网络显示，Collinsella aerofaciens和Faecalibacterium与甲酸盐、N-月桂酰亮氨酸(N-Lauroyl Leucine)等代谢物呈正相关。血清甲酸盐水平与神经传导速度正相关，而乳酸与疼痛评分正相关。

该研究首次提出DPN发展的"菌群-代谢-线粒体轴"假说：肠道菌群失调（特别是Faecalibacterium/Collinsella aerofaciens减少）导致甲酸盐生成不足，进而引起UA排泄障碍和线粒体功能紊乱，形成恶性循环。这一发现为DPN提供了新的诊断标志物（如血清甲酸盐）和潜在治疗靶点（如特定益生菌补充）。研究通过创新的多组学整合策略，为代谢性神经病变的机制研究树立了新范式，具有重要的临床转化价值。