健康人群前驱糖尿病与亚临床动脉粥样硬化的代谢组学特征及其交互作用研究

本研究针对心血管疾病早期预警的临床需求，通过靶向代谢组学技术(HPLC-MS/MS)分析了447名低中风险健康人群的代谢特征。研究发现前驱糖尿病(prediabetes)与亚临床动脉粥样硬化(preclinical atherosclerosis)存在显著关联(30.8% vs. 19.5%)，鉴定出三甲胺N-氧化物(TMAO)和谷氨酰胺酶(glutaminase)活性作为关键代谢节点，揭示了谷胱甘肽代谢和线粒体功能紊乱的共同通路特征，为心血管代谢疾病的早期干预提供了新靶点。

　　

心血管疾病已成为全球公共卫生的重大挑战，而动脉粥样硬化和糖尿病这两种"沉默杀手"的早期预警始终是临床难点。更令人担忧的是，大量看似健康的个体实际上已处于前驱糖尿病(prediabetes)和亚临床动脉粥样硬化(preclinical atherosclerosis)的"灰色地带"，这些早期代谢紊乱如何相互作用、通过何种分子机制推动疾病进展，至今仍是未解之谜。

波兰比亚韦斯托克医科大学的研究团队在《Cardiovascular Diabetology》发表的重要研究，为这一领域带来了突破性发现。该研究创新性地采用靶向代谢组学技术，对447名表面健康但具有低至中度心血管风险的受试者进行系统分析，首次揭示了前驱糖尿病与亚临床动脉粥样硬化之间的复杂代谢对话。

研究采用横断面设计，关键技术包括：1)基于Bialystok PLUS人群队列的样本采集；2)颈动脉超声评估亚临床动脉粥样硬化；3)口服葡萄糖耐量试验(OGTT)和HbA1c诊断前驱糖尿病；4)Biocrates MxP Quant 500试剂盒结合HPLC-MS/MS技术检测630种代谢物；5)代谢通路富集分析(MSEA)揭示关键通路。

前驱糖尿病与亚临床动脉粥样硬化的流行病学关联

数据分析显示，前驱糖尿病患者的亚临床动脉粥样硬化发生率显著更高(30.8% vs. 19.5%，p=0.006)，证实这两种早期病理状态存在显著关联。分层分析进一步发现，前驱糖尿病对代谢的影响范围比单纯动脉粥样硬化更广泛，尤其涉及氨基酸和脂质代谢网络的重编程。

代谢标志物的特征性发现

通过双因素方差分析，研究鉴定出20种特异性关联前驱糖尿病的代谢物(如谷氨酸、乳酸、L-丙氨酸)，4种特异性关联动脉粥样硬化的代谢物(如脱氢表雄酮硫酸盐)，以及4种双重关联代谢物(如二十碳五烯酸胆固醇酯)。最具突破性的发现是TMAO呈现显著的交互效应——仅在无动脉粥样硬化个体中，前驱糖尿病才与TMAO水平升高相关(β=1.11, p=0.0235)，暗示血管病理状态会改变TMAO的代谢调控模式。

代谢通路与酶活性的共同紊乱

谷氨酰胺酶活性(Glu/Gln比值)被确定为两种疾病的共同预测因子。通路分析显示，尽管前驱糖尿病和动脉粥样硬化各有独特的代谢特征，但都表现出谷胱甘肽代谢、叶酸代谢和线粒体功能通路的协同紊乱。特别值得注意的是，磷脂酶A₂(PLA₂)活性和多不饱和脂肪酸代谢在两种条件下均显著改变，提示炎症和氧化应激是共同的核心机制。

这项研究首次系统描绘了前驱糖尿病与亚临床动脉粥样硬化的代谢交互图谱，其科学价值主要体现在三个方面：首先，TMAO的上下文依赖性关联揭示了环境-代谢-血管的复杂互作，为个性化风险评估提供了新思路；其次，谷氨酰胺酶活性的双重关联特征使其成为潜在的双效干预靶点；最后，研究建立的代谢特征谱有望转化为临床早期筛查工具。这些发现为理解心血管代谢疾病的"共同土壤"理论提供了分子证据，也为开发针对早期病理阶段的精准干预策略指明了方向。