《Frontiers in Veterinary Science》：Metabolomic and lipidomic signatures of aging in cats reveal shifts in energy metabolism and inflammation: an 11-year longitudinal study
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背景：衰老涉及多种生化变化，其中一些可能与年龄相关疾病的发展有关。猫衰老过程中与代谢相关的动态变化尚未明确，理解这一点可能有助于识别早期干预的靶点。目的：这项纵向研究旨在鉴定猫从1岁到11岁期间血浆和粪便代谢组与脂质组的变化。方法：研究人员从一研究群体的21只
背景：衰老涉及多种生化变化，其中一些可能与年龄相关疾病的发展有关。猫衰老过程中与代谢相关的动态变化尚未明确，理解这一点可能有助于识别早期干预的靶点。目的：这项纵向研究旨在鉴定猫从1岁到11岁期间血浆和粪便代谢组与脂质组的变化。方法：研究人员从一研究群体的21只猫中，每年采集其1至11岁之间的血浆和粪便样本。血清中测量了临床生物标志物，同时使用质谱法测量了血浆和粪便的代谢组学与脂质组学。数据采用重复测量方差分析-同步分量分析（Repeated Measures-ANOVA Simultaneous Component Analysis, RM-ASCA）进行分析。结果：观察到两种代谢轨迹：一种呈线性，表明代谢改变随衰老逐渐累积；另一种呈U形，表明随时间发生更复杂的代谢变化。出现了三个主题：炎性衰老（血浆白蛋白:球蛋白比值线性下降，粪便炎症介质增加）、线粒体功能障碍（血浆长链磷脂酰胆碱线性增加，血浆羟基丁酸和乳酸呈U形，粪便辅酶Q呈倒U形），以及与衰老肠道微生物组的潜在联系（色氨酸途径：血浆犬尿氨酸线性增加 vs. 粪便邻氨基苯甲酸减少）。结论：血浆和粪便中的代谢变化支持猫的炎性衰老假说，同时伴随线粒体功能障碍以及可能的肠道微生物代谢改变。6至8岁之间明显的代谢转变提示，早期干预可能有助于支持猫的健康衰老轨迹。
研究背景与科学问题
衰老伴随着多种生化改变，其中一些改变可能与年龄相关疾病的发生发展有关。随着兽医护理和营养学的进步，伴侣动物的寿命得以延长，这同时也带来了改善其健康寿命的需求。伴侣动物与人类共享相同的生活环境和生活方式，因此被日益视为老年科学研究的一个模型，能够为一健康概念提供转化医学见解。尽管在狗的相关研究中已有一些报道，但针对猫衰老相关变化的系统性研究仍然匮乏。衰老生物学与代谢失调密切相关，而代谢失调正是衰老的标志之一。在猫中，与年龄相关的疾病包括糖尿病、甲状腺功能亢进、肾脏疾病和认知功能障碍等。早期识别相关的代谢变化可能允许更早地进行医疗、饮食或生活方式的干预，从而最终改善健康寿命和寿命。虽然人类文献中包含多项关于年龄效应的纵向和/或大规模代谢组学研究，但兽医学领域在这一方向的研究十分有限。此前，一项名为CatPAWS的前瞻性纵向队列研究观察了163只中年及老年猫的血清代谢组和脂质组变化，发现能量和蛋白质代谢的改变，但未能追踪整个猫生命周期中代谢如何变化。由于血液代谢物水平受到严格的内稳态调控，因此有必要结合其他样本的分析以更全面地理解整体代谢。粪便是一种易于获取的样本，粪便代谢组学分析有助于揭示衰老对猫肠道微生物组的潜在影响。为了解猫一生中代谢组和脂质组的代谢轨迹，研究人员开展了一项为期11年的纵向研究，对21只群养猫的血浆和粪便代谢组及脂质组进行逐年采样分析，从1岁开始直至11岁。
研究方法概述
这是一项前瞻性纵向研究，研究对象为来自梅西大学猫营养中心的21只成年家养短毛猫。研究人员每年（从1岁到11岁）收集这些猫的血浆和粪便样本。血浆和粪便样本分别进行了代谢组学和脂质组学分析，采用气相色谱-串联质谱法进行靶向代谢组学分析，液相色谱-四极杆飞行时间质谱法进行脂质组学分析。此外，还进行了血清生化指标检测和免疫指标测定。数据分析采用了重复测量方差分析-同步分量分析（RM-ASCA+）这一多变量统计方法，用于识别与年龄相关的随时间变化模式，并校正了性别、饮食和体重等协变量。随后，利用线性混合模型对筛选出的重要代谢物进行单变量验证。
主要研究结果
3.1 代谢组学与脂质组学
3.1.1 血浆代谢组学： 研究发现血浆代谢组呈现U形变化趋势。乳酸、天冬氨酸、黄嘌呤、次黄嘌呤、2-羟基异丁酸和磷酸等代谢物在生命早期和晚期浓度较高，而在中年期（2-7岁）降低；相反，葡萄糖和果糖在中年期浓度更高。这表明能量代谢在衰老过程中发生了转变，可能涉及线粒体功能的变化。
3.1.2 血浆脂质组学： 血浆脂质组在1至7岁期间保持相对稳定，但从8岁开始呈现下降趋势。主要表现为磷脂酰乙醇胺（PE）的减少，以及不同种类的磷脂酰胆碱（PC）的变化——其中14种PC减少，10种PC增加。值得注意的是，长链多不饱和脂肪酸的PC随年龄增加，这可能与细胞膜不稳定性和炎症有关。此外，一种甾醇（ST 27:2-O，初步鉴定为链甾醇）随年龄几乎呈二次方增长。
3.1.3 粪便代谢组学： 粪便代谢组呈现两个相对稳定的平台期，转折点在5至6岁之间。核苷酸相关化合物（胸腺嘧啶、次黄嘌呤、黄嘌呤、尿嘧啶）、邻氨基苯甲酸、3-羟基邻氨基苯甲酸、4-氨基苯甲酸和烟酸（维生素B3）等在生命早期浓度较高，之后显著下降。这表明肠道色氨酸代谢途径发生了与年龄相关的改变，可能涉及肠道微生物组与宿主之间的相互作用。
3.1.4 粪便脂质组学： 粪便脂质组也呈现U形趋势，多个鞘磷脂（SM）和含有α-亚麻酸的甘油三酯（TG）在生命早期和晚期浓度较高，而辅酶Q（CoQ8, CoQ9, CoQ10, CoQ11）和几种胆汁酸则在中年期（2-9岁）浓度较高。辅酶Q的倒U形模式可能反映了线粒体功能的代偿性变化。
3.2 血清生化指标： 血清生化指标呈现近似线性的下降趋势。白蛋白:球蛋白比值、白蛋白、钙和磷酸盐随年龄线性下降；而球蛋白、天冬氨酸转氨酶（AST）、丙氨酸转氨酶（ALT）、总蛋白、尿素和胆红素则随年龄升高。其中，白蛋白在9-11岁时低于参考范围，球蛋白在11岁时高于参考范围，表明存在慢性低度炎症状态。
3.3 综合数据分析： 将所有数据集联合分析显示，粪便脂质组特征最为突出。血浆犬尿氨酸和异亮氨酸随年龄增加，而粪便中的几种牛磺鹅去氧胆酸减少，N-酰基乙醇胺增加。此外，粪便组胺也随年龄增加，这可能与肠道微生物介导的炎症信号通路有关。
讨论与结论
本研究首次通过长达11年的纵向设计，结合两种样本基质（血浆和粪便）以及代谢组学和脂质组学技术，全面揭示了猫衰老过程中的代谢变化。研究发现了两种主要的代谢模式：一种是近似线性的增减，提示渐进性或累积性的衰老损伤；另一种是U形或倒U形模式，表明在生命中期存在一个相对稳定的“稳态”期，而早期和晚期则发生更剧烈的代谢波动。
研究结果支持猫的“炎性衰老”假说，表现为白蛋白:球蛋白比值持续下降、粪便炎症介质增加等。同时，线粒体功能障碍的证据也十分明显，如血浆乳酸和有机酸（2-羟基异丁酸等）的U形变化、长链磷脂酰胆碱的增加以及粪便辅酶Q的倒U形变化。此外，色氨酸-犬尿氨酸代谢途径的改变（血浆犬尿氨酸增加、粪便邻氨基苯甲酸和3-羟基邻氨基苯甲酸减少）提示了肠道微生物代谢与宿主衰老之间的潜在联系。
研究结论：猫血浆和粪便中的代谢变化支持炎性衰老假说，同时伴随线粒体功能障碍以及可能的肠道微生物代谢改变。6至8岁之间出现的明显代谢转变表明，在此阶段之前进行早期干预（如调整饮食或生活方式）可能有助于支持猫的健康衰老轨迹。
