健康与不健康生活方式的多组学特征解析及其与疾病关联的分子机制研究

本研究通过整合代谢组学、蛋白质组学和表观基因组学数据，揭示了健康生活方式(LIFE)与不健康生活方式(CON)人群的分子特征差异。研究人员发现96条显著差异通路(p<0.05)，包括脂肪酸降解(p=2.29E-15)、谷胱甘肽代谢(p=1.21E-09)等，其中23条与疾病相关。研究首次系统阐明了生活方式通过多组学网络影响癌症、胰岛素抵抗等疾病的分子机制，为开发健康状态评估的生物标志物提供了新思路。

　　

在现代社会，慢性疾病负担日益加重，而健康生活方式对疾病预防的作用机制尚不明确。传统单组学研究存在局限性，难以全面揭示生活方式影响的分子网络。Grace Fu等研究团队在《Human Genomics》发表的研究，通过创新性的多组学整合分析，首次系统描绘了健康生活方式的分子特征图谱。

研究采用52名健康生活方式者(LIFE)和52名不健康生活方式者(CON)的匹配队列，运用超高效液相色谱-高分辨质谱(UHPLC-HRMS)进行代谢组学分析，数据非依赖采集质谱(DIA-MS)进行蛋白质组学检测，以及靶向亚硫酸氢盐测序(TBS-seq)进行表观基因组分析。通过OmicsNet、Pathview等生物信息学工具进行多组学整合。

研究结果发现：

1. 1.

   多组学特征分析：DIABLO分析显示代谢组学和蛋白质组学数据对组间差异贡献最大，表观基因组数据重叠较多。共鉴定2453个显著代谢物(p<0.05)、105个差异蛋白和561个甲基化位点。

2. 2.

   显著通路鉴定：96条通路显著差异(p<0.05)，前三位是脂肪酸降解(p=2.29E-15)、谷胱甘肽代谢(p=1.21E-09)和脂肪酸延长(p=1.36E-09)。脂肪酸代谢关键酶CPT1在LIFE组表达更高，促进β-氧化。

3. 3.

   疾病相关通路：发现23条疾病通路，包括：

   • •

     帕金森病通路：LIFE组DOPA和DOPAL水平更高，CaMKII表达更低

   • •

     癌症碳代谢通路：LIFE组葡萄糖、乳酸水平更低，RAS表达下调

   • •

     胰岛素抵抗相关通路：与脂肪酸代谢改变密切相关

4. 4.

   关键分子特征：

   • •

     谷胱甘肽(GSH)：LIFE组水平更高(2.3倍)，与抗氧化保护相关

   • •

     谷氨酸：LIFE组显著降低(VIP=2.6)，可能减少神经毒性

   • •

     LAT1氨基酸转运体：LIFE组表达增加，可能与运动适应有关

研究结论指出，健康生活方式通过多组学网络影响关键代谢通路，特别是脂肪酸代谢和氧化应激调控系统。这些发现不仅解释了生活方式影响健康的分子机制，更为开发新型健康状态评估的生物标志物提供了理论基础。例如，CPT1、GSH等分子可作为评估代谢健康的潜在指标。

该研究的创新性在于首次将代谢组、蛋白质组和表观组数据整合分析，发现了单组学研究未能揭示的疾病关联通路。虽然存在样本量较小等局限，但为未来精准健康干预提供了重要线索，推动医学实践向WHO定义的"全面健康"理念迈进。